نحوه انتخاب و تبدیل فاز ژنراتور

تبدیل ژنراتورها برای تامین توان تک فاز یا سه فاز

برای تبدیل نوع خروجی ژنراتور ها علاوه بر اینکه باید اطمینان حاصل شود که فرکانس ژنراتور مطابق با فرکانس شبکه یا لوازم خانگی است، شرایط زیر نیز باید رعایت شوند:

الف) ولتاژ خروجی ژنراتور باید با ولتاژ کار شبکه و یا دستگاه­های تحت پوشش ژنراتور، منطبق باشد.

ب) نباید هیچ اختلاف فازی بین ولتاژ شبکه و ژنراتور وجود داشته باشد.

برای درک تبدیل یک ژنراتور سه فاز به تک فاز و برعکس، ابتدا نگاهی مختصر به پیکربندی داخلی این دو ژنراتور می­اندازیم.

ژنراتورهای تک فاز

در یک ژنراتور تک فاز، استاتور دارای تعدادی سیم پیچ متصل به صورت سری است تا یک مدار واحد را تشکیل دهند که در آن ولتاژ خروجی تولید می­گردد.

• ولتاژ برابر در تمام سیم پیچ­های استاتور، هم فاز با یکدیگر هستند.

به عنوان مثال، در یک ژنراتور 4 قطبی، چهار قطب روتور به صورت زوج در اطراف قاب استاتور قرار دارند. در هر نقطه­ای از زمان، هر قطب روتور همانند سه قطب دیگر از روتور، در موقعیت مشابه نسبت به سیم پیچ استاتور قرار دارد.

 از این رو، ولتاژهایی که در همه سیم پیچ های استاتور تولید می­شوند، مقدار و دامنه مشابهی دارند و همچنین در هر زمان با یکدیگر همفاز هستند.

• اتصال سری سیم پیچ­های استاتور

همچنین، از آنجایی که سیم پیچ­ها به صورت سری متصل هستند، ولتاژهای تولید شده در هر سیم پیچ، برای تولید یک ولتاژ خروجی نهایی ژنراتور که چهار برابر ولتاژ هر یک از سیم پیچ­های استاتور است، جمع می­شوند.

توزیع توان ژنراتور با تک فاز معمولا در مناطق مسکونی و همچنین در مناطق روستایی که بارهای کوچک و غیر مشترک هستند و هزینه راه اندازی یک شبکه توزیع سه فاز بالا است استفاده می­شود.

ژنراتورهای سه فاز

در یک ژنراتور سه فاز، سه سیم پیچ­های تک فاز در فاصله­ای قرار دارند که یک اختلاف فاز 120 درجه بین ولتاژهای تولید شده در هر سیم پیچ استاتور وجود دارد. سه فاز مستقل از یکدیگر هستند.

• پیکربندی ستاره یا Y

در یک اتصال ستاره یا Y، یک قسمت سیمی از هر سیم پیچ برای تشکیل یک نول متصل می­شود. انتهای مخالف هر سیم پیچ، که با عنوان انتهای پایانی شناخته می­شود، به ترمینال خط متصل می­شود. این یک ولتاژ خطی بزرگتر از ولتاژ در هر سیم پیچ ایجاد می­کند.

• پیکربندی دلتا

در یک پیکربندی دلتا، انتهای مبدا یک فاز به انتهای پایانی فاز مجاور متصل می­شود. این یک ولتاژ خطی برابر با ولتاژ فاز تولید می­کند. تاسیسات برقی و ژنراتورهای تجاری، توان سه فاز تولید می­کنند.

تبدیل فاز در ژنراتورها

• پیکربندی مجدد اتصال کویل

یک ژنراتور سه فاز را می­توان با تغییر اتصال بین سیم پیچ­های استاتور آن در داخل یا خارج از سر ژنراتور، به یک ژنراتور تک فاز تبدیل کرد. به عنوان مثال، در مورد ژنراتور 3 فاز، شما 6 پوشش سیم دارید. ژنراتورهای بزرگتر معمولا 12 پوشش از شش کویل دارند و تمام سیمها از ژنراتور بیرون می­آیند و باعث می­شود که ژنراتور را بتوان به طرق مختلف به صورت زیر پیکربندی کرد:

• اتصال کویل­ها بصورت سری، ژنراتور را به یک ژنراتور تک فاز تبدیل خواهد کرد.
• با اتصال کویل­های مخالف بصورت سری، می­توانید ولتاژ خروجی را دو برابر کنید.
• اتصال موازی، شار جریان را دو برابر می­کند.

بخش مهارت آمیز پیکربندی مجدد یک ژنراتور، نگاشت سیمهای پدید آمده از ژنراتور به سیم پیچ­هایی که به آن متصل هستند می­باشد. لازم است مدارک سازنده را داشته باشید. در غیر اینصورت، باید بررسی کنید که ژنراتور شما در حال حاضر چگونه سیم پیچی شده است و از آنجا به عقب کار کنید.

• هم مرکز کردن[1] بارهای تک فاز با ژنراتورهای سه فاز

یک ژنراتور سه فاز را می­توان به صورت ترکیبی از سه واحد تک فاز در نظر گرفت.

بارهای تک فاز را می­توان به یکی از روش­های زیر به یک ژنراتور سه فاز متصل کرد

• بار را بین هادی یک فاز و نول سیستم وصل کنید. این کار معمولا برای بارهای فشار ضعیف انجام می­شود. این کار معمولا برای بارهای توان بالا از قبیل تهویه مطبوع یا بخاری­ها انجام می­شود و 208 وات فراهم می­کند. با این حال، این ممکن است به عملکرد ضعیف منجر شود، زیرا لوازم خانگی نیاز به 240 ولت دارند تا عملیات در 75٪ از ظرفیت نامی آنها در V 208 اجرا شود.
• مبدل­های فاز:

یک مبدل فاز چرخشی (RPC) می­تواند مستقیما به یک ژنراتور تک فاز متصل شود تا منبع تغذیه سه فاز تولید کند. این به یک پیکربندی ساده شامل دو اتصال ورودی نیاز دارد که به عنوان ورودی­های بیکار[2] از یک ژنراتور تک فاز شناخته می­شوند. ولتاژ در ترمینال سوم تولید می­شود که به توان تک فاز متصل نیست. ولتاژ القا شده با ولتاژ القا شده در دو ترمینال دیگر، 120 درجه اختلاف فاز دارد.

• درایوهای سرعت متغیر (VSDs) / درایوهای فرکانس متغیر (VFDs) / اینورترها

این­ها شبیه به مبدل­های فاز چرخشی هستند. ترکیب ژنراتور تک فاز VFD در مواردی که به کمتر از 20 اسب بخار نیاز دارند، موثر است.

انتخاب میان ژنراتورهای تک فاز و سه فاز

خروجی ژنراتورهای تک فاز معمولا به 25 کیلو وات آمپر (kVA) محدود می­شود. در رتبه­ های بالاتر، کشیدن منبع تغذیه تک فاز از یک ژنراتور سه فاز، ارزان­تر از خرید واحدهای اختصاصی تک فاز برای بارهای بالاتر است. مقاله زیر، نکاتی درباره خرید ژنراتورهای مورد استفاده، را بخوانید تا به شما کمک کند تا ژنراتور مناسب برای هر وضعیت پیدا کنید.

انتخاب بین خروجی تک فاز و سه فاز صرفا وابسته به نوع کاربردی است که می­بایست تامین شود. ژنراتورهای تک فاز برای خروجی تک فاز مناسب هستند در حالی که یک ژنراتور سه فاز به راحتی می­تواند توان تک فاز و سه فاز فراهم کند. اگر تمام دستگاه­های شما در یک توان فاز تک کار کنند، یک ژنراتور تک فاز انتخاب کنید. اگر لازم است که دستگاه­هایی را بکار بیندازید که در فازهای مختلف کار می­کنند، یک ژنراتور سه فاز به شما کمک خواهد کرد. با این وجود، در حالی که یک ژنراتور تک فاز را به یک واحد سه فاز ارتقا می­دهید لازم است تعادل بارها را در نظر بگیرید.

[1] Centre-Tapping

[2] idler