Written by on

ژنراتورها در نیروگاه های تجدید پذیر

ژنراتور‌ها ماشین‌هایی هستند که طی فرآیندی انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی در ولتاژ و فرکانس خاصی تبدیل می‌نماید و نقش کلیدی در تولید انرژی به عنوان برق اصلی یا اضطراری ایفا کرده است. حال با توجه به منابع انرژی‌های تجدید پذیر به دنبال دسته بندی و انتخاب مناسب ژنراتور‌های موجود در صنعت برق جهان بر اساس مشخصات فنی توربین‌های موجود در این نیروگاه‌ها می‌باشیم. ژنراتورها به دو دسته ی کلی زیر تقسیم می‌شوند.

  1. ژنراتور‌های DC DYNAMOS
  2. ژنراتور‌های AC ALTERNATOR

کاربرد‌های ژنراتور‌های آسنکرون (القایی):

از اوایل قرن بیستم، ژنراتور‌های القایی مورد استفاده قرار گرفتند. اما از سال‌های ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰ به طرز قابل توجهی از میان رفته بودند. پس از بالا رفتن قیمت‌های نفت در سال ۱۹۷۳، این نوع ژنراتور‌ها مجدداً پا به عرصه صنعت گذاشتند. با توجه به هزینه‌های زیاد انرژی، بازیابی انرژی بخش مهمی از اقتصاد پروسه‌های صنعتی را تشکیل داده است. ژنراتور القایی برای چنین کاربرد‌هایی بسیار ایده آل است، زیرا نیاز کمی به سیستم‌های کنترل و یا تعمیرات و نگهداری دارد. ژنراتور‌های القایی به جهت سادگی و کوچک بودن اندازه شان دارای کاربرد‌های بسیار مناسبی برای توربین‌های بادی کوچک هسستند.

بسیاری از توربین‌های بادی تجارتی را به نحوی طراحی کرده‌اند تا بصورت پارالل با شبکه‌های قدرت کار کرده و بخشی از کل احتیاجات نیروی مشتریان را تأمین کنند. ژنراتور القایی هنگام عملکرد تنها دارای مشکلات جدی تنظیم ولتاژاست. اما وقتی بصورت پارالل با یک شبکه بزرگ قدرت کار کند، شبکه قدرت قادر به کنترل ولتاژ ماشین خواهد بود. ژنراتور‌های القایی معمولاً ماشین‌های بسیار کوچکی هستند که اصولاً با منابع انرژی متناوب (Alternative power sources) از قبیل: توربین‌های بادی و یا با سیستم‌های بازیابی انرژی مورد استفاده قرار می‌گیرند. تقریباً همه ژنراتور‌های بزرگ حقیقی که تحت استفاده هستند ژنراتور‌های سنکرون می‌باشند.

ژنراتور سنکرون (Synchronous generators):

یک ژنراتور سنکرون، دستگاهی است که برای تبدیل توان مکانیکی از یک محرک اولیه به نیروی الکتریکی ac در یک ولتاژ و فرکانس معین، به کار می‌رود. در مولد سنکرون، جریان مستقیم (DC) به سیم‌پیچ روتور اعمال می‌شود که میدان مغناطیسی روتور را تولید می‌کند. روتور توسط یک محرک خارجی مانند توربین بخار به گردش درمی‌آید. به این ترتیب یک میدان مغناطیسی دوّار درون ماشین ایجاد می‌شود. این میدان دوار در سیم‌پیچ‌های استاتور، ولتاژ القاء می‌کند. ولتاژ القاء شده، سه فاز است.

از آنجایی که فرکانس برق تولید شده این ژنراتور با سرعت چرخش روتور تناسبِ مستقیم دارد، به این ژنراتور، سنکرون می‌گویند. عبارت سنکرون مبین این است که فرکانس الکتریکی ماشین، فل می‌شود و یا به عبارت دیگر با سرعت مکانیکی چرخش محورشفت (هم زمان) (Synchronized) می‌گردد. قسمت اعظم نیروی الکتریکی که در سراسر دنیا مورد استفاده قرار می‌گیرد، به وسیله ژنراتور سنکرون تولید می‌شود.