یک ژنراتور الکتریکی دستگاهی است که از یک منبع انرژی مکانیکی تولید انرژی الکتریکی می کند. این فرایند را تولید الکتریسته می نامند.
ابداعات
قبل از اینکه ارتباط بین مغناطیس و الکتریسته کشف شود، ژنراتورها از اصول الکتروستاتیک بهره می بردند. ماشین ویمشارت از القای الکتروستاتیک یا تاثیر کردن استفاده می کرد. ژنراتور واندوگراف از اثر تریبوالکتریک «برق مالشی) برای جدا سازی بارهای الکتریکی با استفاده از اصطکاک بین عایقها ، استفاده می کرد. ژنراتورهای الکتروستاتیک کارآمد نیستند و تنها برای آزمایشات علمی که نیازمند ولتاژهای بالا است، مناسب هستند.
فارادی
در سال 1831 –1832م میشل فارادی کشف کرد که بین دو سر یک هادی الکتریکی که بصورت عمود بر یک میدان مغناطیسی حرکت می کند، اختلاف پتانسیلی ایجاد می شود. او اولین ژنراتور الکترومغناطیسی را بر اساس این اثر ساخت که از یک صفحه مسی دوار بین قطب های یک آهنربای نعل اسبی تشکیل شده بود. این وسیله یک جریان مستقیم کوچک را تولید می کرد.
دینامو
دینامو اولین ژنراتور الکتریکی قادر به تولید برق برای صنعت بود، و کماکان مهمترین ژنراتور مورد استفاده در قرن 21 ام است. دینامو از اصول الکترومغناطیس برای تبدیل چرخش مکانیکی به یک جریان الکتریکی متناوب، استفاده می کند.
اولین دینامو بر اساس اصول فارادی در سال 1832 توسط هیپولیت پیکسی که یک سازنده تجهیزات بود، ساخته شد. این وسیله دارای یک آهنربای دائم بود که توسط یک هندل گردانده می شد. آهنربای چرخنده بگونه ای قرار داده می شد که یک تکه آهن که با سیم پوشانده شده بود، از قطب های شمال و جنوب آن عبور می کرد. پیکسی کشف کرد که آهنربای چرخنده، هر بار که یک قطبش از سیم پیچ عبور می کند، تولید یک پالس جریان در سیم می کند. به علاوه قطب های شمال و جنوب آهنربا جریان ها را در جهت های مختلف القا می کنند. پیکسی توانست با اضافه کردن یک کموتاتور جریان متناوب تولیدی به این روش را به جریان مستقیم تبدیل کند.
دیناموی گرام
بهرحال هر دوی این طرح ها دارای مشکل یکسانی بودند: آنها پرش های جریانی القا می کردند که از هیچ چیز پیروی نمی کرد. یک دانشمند ایتالیایی بنام آنتونیو پاسینوتی این مساله را با جایگزینی سیم پیچ چرخنده توسط یک سیم پیچ حلقه ای که او با سیم پیچی یک حلقه آهنی درست کرده بود، حل کرد. این بدان معنی بود که آهنربا همواره از بخشی سیم پیچ عبور می کرد که این مساله موجب یکنواختی جریان خروجی می شد. زنوب گرام چند سال بعد در حین طراحی اولین نیروگاه تجاری در پاریس در دهه 1870م، این طرح را دوباره ابداع کرد. طراحی وی با نام دینامی گرام معروف است. نسخه های مختلف و تغییرات زیادی از آن هنگام تا کنون در این طراحی بوجود آمده است، اما ایده اصلی چرخش یک حلقه بی پایان از سیم، کماکان قلب تمامی دیناموهای پیشرفته باقی ماند.
مفاهیم
دانستن این مطلب مهم است که ژنراتور تولید جریان الکتریکی می کنند و نه بار الکتریکی، که در سیم های سیم پیچی اش وجود دارد. این تا حدودی شبیه یک پمپ آب است که ایجاد یک جریان آب می کند اما خود آب را ایجاد نمی کند.
ژنراتورهای الکتریکی دیگری هم وجود دارند، اما بر اساس دیگر پدیده های الکتریکی نظیر: پیزو الکتریسته و هیدرو دینامیک مغناطیسی، ساختار یک دینامو شبیه یک موتور الکتریکی است و تمام انواع عمومی دیناموها می توانند مانند موتورها کار کنند. همچنین تمامی انواع عمومی موتورهای الکتریکی می توانند مانند یک ژنراتور کار کنند.
تولید برق
نیروگاه هسته‌ای مانند هر مرکز مولد برق با هدف تولید برق ایجاد میشود. تولید برق کار مشکلی به نظر نمی‌رسد. هر یک از شما احتمالا تکمه فلاش عکاسی یا استارت یک اتومبیل را زده است. در هر دوی اینها از انرژی الکتریکی ذخیره شده در یک باطری در موقع لزوم استفاده میشود. ولی یک ایستگاه مولد برق را نمی‌توان از تعداد زیادی باطری متصل به هم تشکیل داد. دو دلیل بسیار مهم وجود دارد که چرا این کار نمی‌تواند صورت پذیرد:
اول اینکه باطریها مقدار انرژی الکتریکی محدودی دارند و نمی‌توانند بدون آنکه مرتب پر شوند مدت طولانی دوام داشته باشند، علاوه بر این برای پرکردن آنها نیاز به منبع انرژی الکتریکی دیگری است.
دوم اینکه باطریها نمی‌توانند انرژی الکتریکی به مقدار زیاد در زمان کوتاهی تهیه کنند. اگر باطری نمی‌تواند منظور یک یک مرکز تولید برق را برآورده سازد پس چه چیز می‌تواند؟
راههای تولید برق
مردم سالهای متمادی است حرکت مکانیکی را برای تولید برق مورد نیاز خود بکار می‌برند. می‌دانید اساس کار یک دستگاه مولد برق (ژنراتور) ، اعم از مولد جریان مستقیم یا متفاوت ، حرکت نسبی یک هادی در میدان مغناطیسی است. ولی مولد یک عیب دارد آن این است که مانند باطری نمی‌تواند انرژی الکتریکی ذخیره کند، به عبارت دیگر برقی که مولد تولید میکند باید در حین تولید مصرف شود.
در همه مولد‌ها یک چیز مشترک است، همه آنها نیاز به منبع قدرت دارند تا استوانه حامل‌هادی‌ها را ، یا آهنربای مولد میدان مغناطیسی را بچرخاند یعنی حرکت مکانیکی سیم‌ها را در میدان مغناطیسی ثابت ( یا حرکت آهنربا را در مقابل سیم پیچ‌ها ثابت) تامین کند. منابع قدرت مورد استفاده انواع مختلف دارند. چهار نوع از آنها که اغلب مورد استفاده قرار می‌گیرند عبارتند از توربین آبی ، توربین بخار ، توربین گازی و موتورهای درون سوز.
توربین آبی
در نیروگاه‌های هیدرولیک برای چرخاندن مولد برق (ژنراتور) از توربین آبی استفاده میشود. این طریقه تولید برق از لحاظ اقتصاد با صرفه است ولی محدودیت جغرافیایی محل از لحاظ سد سازی دارد.
توربین گازی استفاده از توربین گازی برای به کار انداختن مولد‌های برق روز افزون است. اساس کار توربین‌های گازی مانند کار موتورهای جت است. سوخت می‌سوزد و گازهای حاصل از
شامل 18 صفحه فایل word قابل ویرایش
دانلود مقاله ژنراتورهای الکتریکی
