ژنراتور دور پایین و یا ژنراتور مغناطیس دائم (low speed generator)

برای آن که بتوانیم از منابع انرژی تجدیدپذیر همچون جریان آب رودخانه جذر و مد و امواج آب دریا و غیره  انرژی الکتریکی بسیار زیادی بدست آوریم و وابستگی خود را به سوخت های فسیل کاهش دهیم امروز از ژنراتورهای دور پایین ( low speed generator )  و یا ژنراتور مغناطیس دائم استفاده می شود. در واقع ژنراتورهای دور پایین و یا مغناطیس دائم نسل جدید ژنراتورهای جریان متناوب (AC) بوده که در ساختار اصلی شان از مگنت های دائم استفاده می شود به همین خاطر به آن ها ژنراتور های مغناطیس دائم نیز گفته می شود . در این نوع ار ژنراتورها با ابعاد کوچک و سرعت دورانی کم (در حدود ۲ الی ۵۰۰ دور در دقیقه) می توانیم انرژی الکتریکی بسیار زیادی با ولتاژ و جریان خروجی مطلوب تولید نماییم .

ژنراتورهای دور پایین ویا low speed generator چیست؟

در این مقاله قسط داریم تا ویژگی ها، کاربرد، نحوه ی کارکرد و موارد استفاده از ژنراتورهای دور پایین ویا ژنراتورهای مغناطیس دائم را توضیح دهیم .

با توجه به افزایش نیازهای جامعه امروزی به استفاده از تجهیزات و ماشین آلات مدرن نیاز جامعه بشری به استفاده از منابع انرژی گوناگون افزایش چشم گیری یافته است .

در حال حاضر با توجه به گسترش تجهیزات الکترونیکی و الکتریکی هر روزه نیاز بیشتری به استفاده از انرژی الکتریکی پیدا خواهیم کرد. برای تامین این انرژی از منابع تجدیدپذیر و تجدیدناپذیر استفاده می شود. متاسفانه اکثر انرژی الکتریکی مورد نیاز از طریق منابع انرژی تجدید ناپذیر و یا سوخت های فسیلی بدست می آید .

همان گونه که در سال های اخیر شاهد آن هستیم، استفاده از منابع انرژی تجدیدناپذیر و یا سوخت های فسیلی افزایش چشم گیری پیدا کرده و موجب افزایش غلظت آلاینده های صنعتی در اتمسفر سیاره زمین شده است . افزایش غلظت این آلاینده ها تبعات منفی بسیاری را در حال حاضر برای این کره ی خاکی و تمامی ساکنان آن پدید آورده است، از جمله این پیامد ها می تواند به آلودگی بی حد و مرز هوا ،‌ افزایش اثر گلخانه ایی و دمای اتمسفر و غیره اشاره کرد .

چگونه بدون سوخت های فسیلی برق تولید کنیم ؟

در حال حاضر برای تولید انرژی الکتریکی در کنار استفاده از منابع انرژی تجدید ناپذیر و یا سوخت های فسیلی از منابع انرژی تجدید پذیر نیز بهره برداری می شود اما سهم استفاده از این منابع نسبت به منابع تجدیدنا پذیر بسیار اندک می باشد . از جمله منابع انرژی تجدید پذیر می توان به انرژی خورشیدی ،‌ جریان های هوایی ، جریان های دریایی و آبی و غیره اشاره کرد .

همان گونه که در ابتدا بیان شد استفاده از منابع انرژی تجدید ناپذیر موجب افزایش غلظت آلاینده های اتمسفر سیاره رمین شده است. این پیامد در کلان شهرهای صنعتی مشکلات زیست محیطی متعددی را بوجود آورده است. در سال های اخیر برای رفع این موضوع ، یعنی افزایش آلاینده های اتمسفر ، استفاده از منابع انرزی تجدید پذیر برای تولید انرژی بسیار افزایش یافته است . در حال حاضر برای تبدیل انواع انرژی به انرژی الکتریکی از ماشین های الکتریکی با نام ژنراتورها بهره برداری می گردد.

یک ژنراتور در واقع ماشینی است که انواع انرژی های مکانیکی (یا حرکتی) را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. همان گونه که در تصویر پایین مشاهده می فرمایید نمونه ای از ساختار یک ژنراتور قرار داده شده است.

در حال حاضر ژنراتورها بر اساس نوع جریان خروجی شان به دو نوع زیر تقسیم بندی می شود.

۱-ژنراتورهای جریان مستقیم(DC )

۲ -ژنراتورهای جریان متناوب(AC )

الف) ژنراتورهای جریان مستقیم (0Direct Current Generator)

همان گونه که از نام این ژنراتورهای مشخص است، جریان خروجی آن ها مستقیم و یا یکسو شده می باشد. برای این امر ، یعنی یکسوسازی جریان خروجی ، در داخل ژنراتورهای جریان مستقیم یک کموتاتور تابیه گردیده است. وجود کموتاتور امکان تبدیل جریان AC القا شده به جریان DC را در داخل ژنراتور فراهم می نماید.

در حال حاضر ژنراتورهای DC به دو دسته ی زیر تقسیم می شود.

۱- ژنراتورهای هوموپولار(Homopolar – generator)

این نوع از ژنراتورها در گذشته رایج بوده و به دلیل ساختار مغناطیسی داخل آن ها برای تولید جریان های بسیار بالا در ولتاژهای پایین بهره برداری شده است.

در ژنراتور های هوموپولار ( homopolar-generator ) پلاریته ی جریان خروجی وابسته به جهت چرخش شفت (شفت یا شافت چیست؟) و یا محور اصل بوده است ، یعنی با تغییر جهت چرخش محور جهت پلارینه ی جریان خروجی نیز تغییر می یافته. همچنین جهت میدان مغناطیسی داخل این ژنراتور در پلارینه جریان خروجی تاثیرگذار می باشد.

۲- ژنراتورهای مگنتو هیدروداینامیک یا به اختصار MHD (magnetohydro dynamic)

ژنراتورهای MHD نوعی دیگر از ژنراتورهای جریان مستقیم می باشند . در این نوع ژنراتورها برای تولید جریان الکتریسته نیازی به حرکت های چرخشی و یا دورانی نیست. MHD با عبور جریان گاز با دمای بسیار بالا از داخل یک میدان مغناطیسی می توان انرژی الکتریکی تولید کرده اما میزان تولید شده مقدار قابل توجهی نخواهد بود . حال حاضر این دسته از ژنراتورها به صورت آزمایشگاهی ساخته شده و برای تولید توان های ۱۰۰ وات مورد آزمایش قرار گرفته اند.

ب) ژنراتورهای جریات متناوب (Alternative Generator)

همان گونه که در گذشته بیان شد ژنراتورها از لحاظ جریان خروجی به ژنراتورهای AC نیز تقسیم بندی می شوند. ژنراتورهای AC در واقع ماشین های الکتریکی هستند که شکل موج جریان خروجی آنها همانند تصویر زیر می باشد .

انواع ژنراتور های جریان متناوب(AC)

۱ -ژنراتورهای القایی (Induction generators)

ژنراتورهای القایی دسته ای از ژنراتورها با جریان خروجی متناوب هسته که در ساخت نیروگاه های برق آبی کوچک و نیروگاه های بادی و غیره  مورد استفاده و بهره برداری قرار می گیرد . این دسته از ژنرانورها برای تولید جریان الکتریسته نیاز به چرخش بسیار سریع (شفت ) دارند یا به عبارت دیگر برای تولید جریان الکتریسته در ژنراتورهای فوق نیاز داریم آن ها را با rpm بسیار بالا دوران دهیم . این موضوع سبب می شود نتوان از ژنراتورهای فوق براحتی استفاده نمود و کاربرد آن ها را محدود می کند.

۲-ژنراتورهای خطی (Linear Generator)

   ژنراتورهای خطی دسته ای دیگر از ژنراتورهای AC بوده که دارای مگنت دائم برای تولید  میدان مغناطیسی داخل هستند. این نوع از ژنراتورها از یک حلقه ی سیم پیچ شده همانند سلوئید که داخل آن آهن ربا و یا مگنت به صورت محوری به حرکت در می آید ساخته شده است حرکت محوری آهن ربا داخل سیم پیچ مذکور موجب ایجاد نغییر شار مغناطیسی در سیم پیچ و در نهایت تولید جریان الکتریکی خواهد شد . از ژنراتور های خطی برای تولید انرژی الکتریکی از نیروی امواج دریایی در حال حاضر استفاده می شود.

۳-ژنراتورهای دور متغیر با فرکانس ثابت

نوعی دیگر ار ژنراتورهای با خروجی متناوب (AC) ، ژنراتورهای دور متغیر با فرکانس ثابت هستند . این نوع از ژنراتورها در صنعت بسیار پرکار و پر اهمیت می باشند . در اکثر ژنراتورها با تغییر میزان نرخ سرعت دوران شفت ، خروجی ژنراتور یعنی دامنه ی ولتاژ و فرکانس تغییر می کند. تغییر میزان دامنه ی ولتاژ خروجی و یا فرکانس آن موجب بوجود آمدن پیامدهای منفی بسیاری در شبکه ی توضیع و مصرف برق خواهد شد . از جمله پیامدهای منفی آن می توان به آسیب دیدن تمامی تجهیزات الکتریکی متصل به شبکه اشاره کرد.

در ژنراتور های دور متغییر با فرکانس ثابت میران فرکانس سیگنال خروجی همواره ثابت بوده و با تغییر سرعت دوران شفت آن، هیچ گونه تغییری در فرکانس ولتاژ خروجی بوجود نمی آید . این نوع از ژنراتورها به دلیل ساختار خروجی شان بسیار پرطرف دار بوده و در صنایع مختلف به عنوان یک نیروگاه جانبی کوچک مورد استفاده قرار می گیرد . در این نوع از ژنراتورها میدان مغناطیسی داخل بواسطه وجود سیم پیچی که بروی محور (شافت) موتور قرار گرفته است تولید خواهد شد. در این نوع ژنراتورها نیز برای تولید انرژی الکتریکی به سرعت دورانی بسیار زیادی نیاز داریم.

نیاز به سرعت های دورانی بسیار زیاد در این نوع از ژنراتورها ، استفاده و بکارگیری از آن ها را در صنایع محدود کرده است. همچنین با وجود آلودگی های زیست محیطی و استفاده هر چه بیشتر از منابع انرژی تجدیدپذیر براحتی نمی توان از ژنراتورهایی که تا به این جا بیان شد استفاده کرد .

ژنراتور های سرعت پایین و یا ژنراتور های دور پایین (low speed generator)

برای آن که بتوانیم از منابع انرژی تجدیدپذیر همچون جریان آب رودخانه جذر و مد و امواج آب دریا و غیره  انرژی الکتریکی بسیار زیادی بدست آوریم و وابستگی خود را به سوخت های فسیل کاهش دهیم امروز از ژنراتورهای دور پایین یا low speed generator  استفاده می شود. در واقع ژنراتورهای دور پایین نسل جدید ژنراتورهای جریان متناوب (AC) بوده که در ساختار اصلی شان از مگنت های دائم استفاده می شود به همین خاطر به آن ها ژنراتور های مغناطیس دائم هم گفته می شود. در این نوع ار ژنراتورها با ابعاد کوچک و سرعت دورانی کم (در حدود ۲ الی ۵۰۰ دور در دقیقه) می توانیم انرژی الکتریکی بسیار زیادی با ولتاژ و جریان خروجی مطلوب تولید نماییم . یکی دیگر از ویژگی های ژنراتور های دور پایین و یا مغناطیس دائم نبود جرقه های الکتریکی است . (برای آن که درباره جرقه های الکتریکی اطلاعات بیشتری کسب نمایید لطفا اینجا کلیک کنید)

برای بهره مندی هر چه بهتر از خروجی این نوع ژنراتورها در کنار آن ها از مبدل های تثبیت کننده ولتاژ و فرکانس می توان بهره جست . همچنین به دلیل نیاز به سرعت دورانی کم می توان از آن ها برای تولید انرژی الکتریکی در رودخانه های کم عمق ، مکان هایی با جریان هوایی بسیار کم و غیره استفاده کرد . و هزینه های برق مصرفی را کاهش داد . همچنین در کنار کاهش هرینه های برق مصرفی میزان آلاینده های تولیدی بسیار کم خواهد شد و از پدیده گرمایشی کره ی زمین تا حد بسیار زیادی جلوگیری می گردد .

شما می توانید برای مشاهده ژنراتور های مغناطیس دائم و موتور های براشلس ساخته شده توسط گروه پژوهشی و صنعتی جی موتور اینجا کلیک فرمایید.

درج مطالب بالا با عنوان برگرفته از گروه پژوهشی و صنعتی جی موتور بلامانع است.