ژنراتور القایی
ژنراتور القایی
ژنراتور القایی چیست؟ آموزش تعمیر انواع برد های الکترونیکی :تعمیر اینورتر و PLC، تعمیر برد لوازم خانگی ، تعمیر برد تجهیزات پزشکی و… ارائه مدرک فنی و حرفه ای آموزش تعمیر برد توسط دکتر میلاد طاهریان.
ژنراتور القایی چیست؟
ژنراتور القایی یا : Inductive Generatorیک دستگاه الکترونیکی می باشد که توان الکتریکی را به کمک حرکت ذاتی یک توربین مکانیکی می سازد. در واقع، این ژنراتور با استفاده از اصل القای فیزیکی، انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می نماید.
عملکرد ژنراتور القایی بر پایهٔ قانون القای فارادی استون مبتنی می باشد. بر اساس این قانون، زمانی که یک موجود مغناطیسی (مانند یک آهنربای دائم یا یک مغناطیس الکتریکی) درون یک حلقهٔ هادی قرار گرفته شود و جریان الکتریکی در حلقه تغییر کند، یک نیروی القای الکتریکی در سیم های حلقه به وجود می آید. این نیروی القایی توان الکتریکی را در سیم های حلقه تولید می نماید.
در ژنراتور القایی، توربینی مکانیکی مانند توربین بادی یا توربین آبی متصل به یک شفت می باشد. وقتی توربین حرکت می کند، شفت نیروی مکانیکی را به ژنراتور انتقال می دهد. درون ژنراتور، یک سیم های هادی حلقهای قرار گرفته شده که به شفت متصل است. با چرخش توربین و شفت، میدان مغناطیسی درون حلقه تغییر می کند و نیروی القای الکتریکی در سیم های حلقه به وجود می آید. این جریان الکتریکی سپس از طریق سیم ها به بار متصل می گردد و توان الکتریکی تولید شده توسط توربین را ارائه می کند.
ژنراتورهای القایی در برخی از نیروگاه ها، نیروگاه های بادی و هیدروالکتریکی، و حتی در برخی از خودروهای الکتریکی مورد استفاده می باشد. آنها به دلیل عملکرد پایدار، انتقال توان بالا و کارایی بالا، در تولید انرژی الکتریکی بسیار مفید می باشند.
آموزش تعمیر انواع برد الکترونیک
انواع ژنراتور القایی:
- ژنراتور القایی الکترونیکی غیرسنکرون (Asynchronous): این نوع ژنراتور القایی الکترونیکی از چندین منبع تغذیه القایی مستقل برای هر فاز استفاده می نماید. با کمک از مبدل های الکترونیکی، جریان الکتریکی را تنظیم می نماید. آنها در برخی کاربردها مانند سیستم های تولید برق پراکنده (Distributed Generation) و سیستم های تجاری و صنعتی مورد استفاده هستند.
- ژنراتور القایی الکترونیکی بردار (Vector Controlled): در این نوع ژنراتورها، کنترل برداری بر روی جریان و ولتاژ خروجی صورت می گیرد. این نوع ژنراتورها به طور معمول در سیستم های قدرت بزرگ و پیچیده مانند نیروگاه های بادی و هیدروالکتریک مورد استفاده هستند.
- ژنراتورهای القایی الکترونیکی موج مربعی (Square Wave): این نوع ژنراتورها سیگنال القایی با شکل موج مربعی می سازند. آنها در برخی کاربردها مانند آزمایشگاه ها، الکترونیک و الکتروتراپی استفاده می گردند.
- ژنراتور القایی الکترونیکی بدون سنکرونیزه (Unsynchronized): این نوع ژنراتور القایی الکترونیکی جهت تولید برق در سیستم های تک فاز و سه فاز استفاده می گردند. آنها معمولاً برای تولید برق در محدوده توان کم و متوسط مورد استفاده قرار گرفته می شوند و با استفاده از مبدل های الکترونیکی جریان الکتریکی را تنظیم می نمایند.
- ژنراتور القایی الکترونیکی با نوسان پهنای باندی (Wide Bandwidth Oscillator): این نوع ژنراتورها برای تولید سیگنال های با فرکانس بالا و پهنای باند وسیع مورد استفاده هستند. آنها در ارتباطات بیسیم، رادارها و سیستم های ارتباطی دیجیتال مورد استفاده می باشند.
- ژنراتور القایی الکترونیکی با مدولاسیون عرض پالس (Pulse Width Modulation – PWM): این نوع ژنراتور القایی الکترونیکی از ترکیب سیگنال های پالس و سیگنال های القایی استفاده می نمایند. با تغییر عرض پالس سیگنال پالسی، میزان توان و فرکانس خروجی تنظیم می گردد. این نوع ژنراتورها در برخی کاربردهای به خصوص مانند سیستم های تغذیه دیجیتال، مبدل های DC-AC و اینورترها مورد استفاده قرار می گیرند.
- ژنراتور القایی الکترونیکی سنکرون (Synchronous): این نوع ژنراتور القایی الکترونیکی از یک منبع تغذیه القایی و یک مبدل الکترونیکی استفاده می نماید. با کمک از این ژنراتورها، این امکان فراهم می شود که جریان الکتریکی را تنظیم کرده و توان و فرکانس خروجی را کنترل نمود. آنها در سیستم های تولید و توزیع برق استفاده می گردند.
- ژنراتور القایی الکترونیکی سوئیچینگ (Switching): این نوع ژنراتورها از سوئیچ های الکترونیکی برای تولید سیگنال القایی استفاده می نمایند. آنها عموماً در تغذیه برق سیستم های الکترونیکی و قدرت مصرفی کم مورد استفاده می باشند.
- ژنراتور القایی الکترونیکی قابل برنامه ریزی (Programmable): این نوع ژنراتورها به وسیله برنامه ریزی قابلیت تنظیم و کنترل پارامترهای مختلف خروجی را دارا هستند. آنها در آزمایشگاه ها، تحقیقات علمی و بررسی های تست و اندازه گیری مورد استفاده می باشند.
لازم است به این موضوع توجه داشته باشید که این فقط برخی از نوع های رایج ژنراتورهای القایی الکترونیکی می باشند و همچنان پیشرفت های بسیاری در زمینه طراحی و استفاده از ژنراتورهای القایی در صنعت و فناوری در حال رخ دادن می باشد.
کاربردهای ژنراتور القایی:
ژنراتور القایی الکترونیکی یک نوع ژنراتور القایی است که بر اساس اصول الکترونیکی و استفاده از مدارهای الکترونیکی برای تولید برق عمل میکند. این نوع ژنراتورها معمولاً در برنامههای الکترونیکی کوچکتر مانند دستگاههای موبایل، لپتاپها، دستگاههای پزشکی، سیستمهای رایانهای و سایر دستگاههای الکترونیکی استفاده میشوند.
کاربردهای ژنراتورهای القایی الکترونیکی عبارتند از:
- تأمین برق در سیستمهای رایانه ای قابل حمل: در تبلت ها، لپتاپ ها، دستگاه های بازی قابل حمل و دیگر دستگاه های الکترونیکی قابل حمل، ژنراتورهای القایی الکترونیکی برای تأمین برق از منابع خارجی مانند باتری ها مورد استفاده هستند.
- تأمین برق در سیستم های پردازش داده مرکزی: در سرورها، روترها و تجهیزات شبکه دیگر، ژنراتورهای القایی الکترونیکی برای تأمین کردن برق پشتیبانی و حفظ پایداری سیستم ها استفاده می گردند. این ژنراتورها عموماً با استفاده از باتری ها و سیستم های (UPS) منبع تغذیه بدون وقفه که در مواقع قطعی برق به کار گرفته می شوند، برق را تأمین می نمایند.
- صنایع نظامی و دفاعی: در تجهیزات نظامی و دفاعی مانند سیستم های رادار، تجهیزات ارتباطی و دستگاه های الکترونیکی دیگر، ژنراتورهای القایی الکترونیکی به جهت تأمین برق پشتیبانی و عملکرد سیستم ها مورد استفاده می باشند.
- صنایع خودروسازی: در خودروهای الکتریکی و هیبریدی، ژنراتورهای القایی الکترونیکی برای تأمین برق لازم برای شارژ باتری ها و تأمین انرژی به موتور الکتریکی استفاده می گردند.
- استفاده در صنایع الکترونیکی: در صنایع الکترونیکی، ژنراتورهای القایی الکترونیکی برای تأمین برق در مدارها و قطعات الکترونیکی مورد استفاده می باشند. این ژنراتورها معمولاً برای تأمین نیازهای برقی دقیق و پایدار در مدارهای الکترونیکی به کار گرفته می شوند.
- تأمین برق پشتیبان: در دستگاه های الکترونیکی قابل حمل مانند موبایل ها، لپتاپ ها و دستگاه های دیجیتالی دیگر، ژنراتور القایی الکترونیکی برای تأمین برق پشتیبان مورد بهره برداری واقع می شود. این ژنراتورها معمولاً با استفاده از باتری ها یا سلول های خورشیدی به عنوان منابع انرژی، انرژی الکتریکی را تولید و تأمین می نمایند.
- صنایع هوافضا: در مأموریت های فضایی و سیستم های هوایی، ژنراتورهای القایی الکترونیکی برای تأمین برق لازم برای سیستم های الکترونیکی و مخابراتی فضاپیماها و ماهوارهها به کار گرفته می شوند.
به طور کلی، کاربرد ژنراتورهای القایی الکترونیکی در تأمین برق پشتیبانی و تأمین انرژی الکتریکی به دستگاه ها و سیستم های الکترونیکی وابسته می باشد و در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گرفته می شود.
چگونه یک ژنراتور القایی کار می کند؟
ژنراتور القایی یک دستگاه می باشد که بر طبق اصول الکترونیکی و استفاده از مدارهای الکترونیکی برای تولید برق کارش را انجام می دهد. اصل کار این ژنراتورها بر پایه پدیده القای الکترومغناطیسی می باشد.
در یک ژنراتور القایی الکترونیکی، یک منبع انرژی (مانند باتری یا سلول خورشیدی) موجود است که انرژی لازم را به وجود می آورد. این منبع انرژی وصل به یک مدار الکترونیکی می باشد که شامل قطعات الکترونیکی مانند دیودها، ترانزیستورها، خازن ها و المانهای القایی می باشد. این قطعات الکترونیکی با همکاری با یکدیگر کار می نمایند تا جریان القایی را در مدار به وجود می آورند.
زمانی که منبع انرژی به ژنراتور متصل می گردد، جریان الکتریکی از طریق مدار شروع به جریان می کند. یکی از قطعات اصلی در ژنراتور القایی الکترونیکی، المان القایی (Inductor) می باشد. المان القایی یک سیم پیچی می باشد که زمانی که جریان الکتریکی از طریق آن عبور می کند، یک میدان مغناطیسی به وجود می آورد. ایجاد این میدان مغناطیسی به دور از سیم پیچی باعث القای جریان الکتریکی در سیم پیچی می گردد.
در اینجا، یک مدار بازخورد مثبت بین المان القایی و مدار الکترونیکی وجود دارد. جریان الکتریکی القایی در المان القایی باعث به وجود آمدن ولتاژ القایی می گردد که به مدار الکترونیکی برگشت می دهد. این ولتاژ القایی توسط مدار الکترونیکی ضبط و تقویت می گردد. سپس این ولتاژ القایی به عنوان خروجی از ژنراتور مورد استفاده قرار می گیرد.
در نهایت، جریان الکتریکی مستمراً در المان القایی عوض می شود و به تبع آن ولتاژ القایی نیز تغییر کرده. این تغییرات جریان و ولتاژ القایی بطور مداوم ادامه پیدا می کند و به تولید برق الکترونیکی منظم و پایدار در خروجی ژنراتور موجب می گردد.
به طور خلاصه، ژنراتور القایی الکترونیکی بر طبق اصول القای الکترومغناطیسی و با کمک از المان های القایی و مدارهای الکترونیکی، جریان الکتریکی را تبدیل به ولتاژ القایی می کند و این ولتاژ را به عنوان خروجی به وجود می آورد.
مزایا و معایب ژنراتور القایی:
ژنراتورهای القایی الکترونیکی دارای بسیاری از مزایا می باشند که آنها را به یک گزینه مناسب برای تولید برق تبدیل کرده است. برخی از این مزایا را در ادامه ذکر خواهیم کرد :
- وزن و حجم کم: ژنراتورهای القایی الکترونیکی به خاطر وزن پایینی که دارند امکان حمل و نقل آسان را دارا هستند. با توجه به استفاده از المان های القایی کوچک و تراشه های الکترونیکی، این ژنراتورها سبک و جمع و جور می باشند. این امر به کاربران این اختیار را می دهد تا آنها را به راحتی در مکان های مختلف حمل و استفاده نمایند.
- قابلیت تولید برق پایدار: ژنراتورهای القایی الکترونیکی توانایی این را دارند که برق پایدار و پاک را تولید نمایند. زیرا این ژنراتورها بدون استفاده از سوخت سنتی همچون بنزین یا دیزل عمل می نمایند و به جای آن از منابع انرژی تجدیدپذیر مانند باتری ها یا سلول های خورشیدی استفاده می نمایند. این موجب می گردد که آنها به عنوان یک گزینه سبز و پایدار برای تولید برق در نظر گرفته شوند.
- عمر طولانی: ژنراتورهای القایی الکترونیکی عموماً دارای عمر طولانیتری مقابل ژنراتورهای مکانیکی می باشند. این به دلیل کاهش استفاده از قطعات مکانیکی مستعد خرابی و سایش می باشد. با حفظ و نگهداری مناسب، می شود از ژنراتورهای القایی الکترونیکی برای مدت طولانی مورد استفاده قرار داد.
- سرعت تنظیم قدرت خروجی: ژنراتورهای القایی الکترونیکی قادر به تنظیم قدرت خروجی برق می باشند. با تغییر پارامترهای مدار الکترونیکی، میزان برق تولیدی را می شود تنظیم نمود. این امر بسیار مفید می باشد زیرا به کاربران این اختیار را می دهد تا برق مورد نیاز خود را بر اساس نیازهای خاص خود تنظیم نمایند.
- نویز کم: ژنراتورهای القایی الکترونیکی معمولاً نویز کمتری در مقایسه با سایر انواع ژنراتورها را دارا هستند. این نویز کم این توانایی را دارد که در برخی موارد حیاتی باشد، مانند استفاده در برنامه های صوتی یا استفاده در محیط های حساس به نویز.
به طور خلاصه، ژنراتورهای القایی الکترونیکی مزیت های زیادی همچون تولید برق پایدار، وزن و حجم کم، قابلیت تنظیم قدرت خروجی، نویز کم و عمر طولانی را دارا می باشند. این خصوصیت ها آنها را به یک گزینه مطلوب برای تامین برق در بسیاری از برنامه ها و محیط ها تبدیل می کند.
ژنراتورهای القایی همچنین معایبی هم دارند، که در نظر گرفتن آنها در انتخاب و استفاده از این نوع ژنراتورها دارای اهمیت می باشد. برخی از معایب عمده عبارتند از:
- وابستگی به منبع های تجدیدپذیر: ژنراتورهای القایی الکترونیکی برای کارکرد خود به منابع تجدیدپذیر مانند باتری ها یا سلول های خورشیدی نیاز دارنیازمند هستند. این به معنای وابسته بودن آنها به شرایط محیطی و منابع انرژی موجود می باشد. در مواقعی که منابع تجدیدپذیر در دسترس نباشد یا محدودیتی در آنها وجود داشته باشد، عملکرد ژنراتور القایی الکترونیکی احتمال دارد تحت تاثیر قرار گرفته شود.
- وابستگی به شبکه برق: ژنراتورهای القایی الکترونیکی برای عملکرد به تأمین منابع خارجی نیازمند هستند. این به معنای وابسته بودن آنها به شبکه برق محلی یا سیستم باتری ها می باشد. در صورت قطع شدن ارتباط با شبکه برق یا خرابی سیستم باتری، تامین برق توسط ژنراتور القایی الکترونیکی متوقف می گردد.
- محدودیت توان خروجی: ژنراتورهای القایی الکترونیکی معمولاً دارای توان خروجی محدودی می باشند. این به دلیل استفاده از منابع تجدیدپذیر که توان محدودی را فراهم می نمایند، میباشد. این محدودیت توان این توانایی را دارد که محدودیتی در استفاده از این ژنراتورها در برخی برنامه ها و کاربردها به وجود آورد که نیاز به توان برق بالاتری دارند.
- پیچیدگی تعمیر و نگهداری: ژنراتورهای القایی الکترونیکی احتمال دارد که در تعمیر و نگهداری پیچیده تری در مقایسه با ژنراتورهای سنمکانیکی باشند. این به دلیل استفاده از المان های القایی و سیستم های الکترونیکی پیچیده تر می باشد. برای تعمیرات و نگهداری این ژنراتورها، نیاز به دانش و تجربه فنی بیشتری ممکن است و زمان و هزینه بیشتری را رقم بزند.
- هزینه زیاد: ژنراتورهای القایی الکترونیکی معمولاً هزینه بالایی را دارا می باشند. این هزینه امکان دارد به دلیل استفاده از تکنولوژی پیشرفته، قطعات الکترونیکی پیچیده و تمام شده باشد. بنابراین، این ژنراتورها ممکن است برای برخی از کاربران و برنامه ها به دلیل هزینه بالا مورد پذیرش قرار نگیرد.
به طور کلی، معایب ژنراتور القایی الکترونیکی شامل هزینه بالا، وابسته بودن به منابع تجدیدپذیر، محدود بودن توان خروجی، وابسته بودن به شبکه برق و پیچیدگی تعمیر و نگهداری می گردد. این موارد باید در نظر گرفته شوند و با نیازها و شرایط خاص هر کاربر و برنامهی مورد نظر مقایسه گردند تا تصمیم گیری بهینه در مورد استفاده از ژنراتور القایی الکترونیکی انجام گیرد.
برای دیدن مقالات بیشتر به لینک های زیر سر بزنید:
دیدگاهتان را بنویسید