Senkron Jeneratör Tasarımı
Senkron bir jeneratörde, rotor sargısına manyetik alanı üreten bir DC akım uygularız. Jeneratörün rotoru daha sonra makine içinde dönen bir manyetik alan üreten bir ana taşıyıcı tarafından döndürülür. Bu dönen manyetik alan, jeneratörün stator sargıları içinde üç fazlı bir voltaj seti indükler.
Bir makinedeki sargıları tanımlamak için yaygın olarak kullanılan iki terim, alan sargıları ve armatür sargılarıdır. Genel olarak, “alan sargıları” terimi, bir makinedeki ana manyetik alanı üreten sargılar için geçerlidir ve “armatür sargıları” terimi, ana voltajın indüklendiği sargılar için geçerlidir. Senkron makineler için, alan sargıları rotor üzerindedir, bu nedenle “rotor sargıları” ve “alan sargıları” terimleri birbirinin yerine kullanılır. Benzer şekilde, “stator sargıları” ve “armatür sargıları” terimleri birbirinin yerine kullanılır.
Senkron bir jeneratörün rotoru esasen büyük bir elektromıknatıstır. Rotor üzerindeki manyetik kutuplar hem göze çarpan hem de göze çarpmayan bir yapıya sahip olabilir. “Göze çarpan” terimi “çıkıntılı” veya “yapışan” anlamına gelir ve göze çarpan bir kutup, rotorun yüzeyinden yapışan manyetik bir kutbudur. Öte yandan, çıkık olmayan bir kutup, rotorun yüzeyi ile aynı hizada inşa edilmiş bir manyetik kutbudur.
Çıkık olmayan kutuplu rotorlar genellikle iki ve dört kutuplu rotorlar için kullanılırken, çıkık kutuplu rotorlar genellikle dört veya daha fazla kutuplu rotorlar için kullanılır. Rotor değişen manyetik alanlara maruz kaldığından, eddy akımı kayıplarını azaltmak için ince tabakalardan yapılmıştır.
Şekiller :Çıkık kutuplu rotor
Rotor üzerindeki alan devresine bir DC akımı sağlanmalıdır. Rotor döndüğünden dolayı , DC gücünü alan sargılarına almak için özel bir düzenleme gereklidir. Çünkü elektrik kabloları da rotorla beraber döneceğinden normal bağlantı dolanmalara ve kopmalara yol açar.
Bu DC Gücünü Sağlamak İçin İki Yaygın Yaklaşım Vardır:
1.Sürgülü halkalar ve fırçalar kullanarak harici bir DC kaynağından rotora DC güç sağlayarak.
2.DC gücünü doğrudan senkron jeneratörün şaftına monte edilmiş özel bir DC güç kaynağından besleyerek.
Bir DC voltaj kaynağının pozitif ucu bir fırçaya bağlanırsa ve negatif uç diğerine bağlanırsa, rotorun açısal konumu veya hızı ne olursa olsun, alan sargısına her zaman aynı DC voltajı uygulanacaktır. Kayma halkaları ve fırçalar, senkron bir makinenin alan sargılarına DC güç sağlamak için kullanıldığında birkaç sorun yaratır. Fırçaların düzenli olarak aşınması kontrol edilmesi gerektiğinden, makinede gerekli bakım miktarını arttırırlar. Ek olarak, fırça Voltaj Düşüşü, daha büyük alan akımlarına sahip makinelerde önemli güç kayıplarına neden olabilir. Bu sorunlara rağmen, kayma halkaları ve fırçalar tüm küçük senkron makinelerde kullanılır, çünkü DC alan akımını sağlamak için başka hiçbir yöntem daha uygun maliyetli değildir.
Daha büyük jeneratörler ve motorlarda, makineye DC alan akımı sağlamak için fırçasız uyarıcılar kullanılır. Fırçasız bir uyarıcı, stator üzerine monte edilmiş alan devresi ve rotor miline monte edilmiş armatür devresi ile küçük bir AC jeneratörüdür. Uyarıcı jeneratörün üç fazlı çıkışı, jeneratörün şaftına da monte edilmiş üç fazlı bir doğrultucu devresi ile doğru akıma doğrultulur ve daha sonra ana DC alan devresini besler. Rotor ve stator arasında hiçbir mekanik temas oluşmadığından, fırçasız bir uyarıcı, kayma halkalarından ve fırçalardan çok daha az bakım gerektirir.
Bir jeneratörün uyarılmasını herhangi bir harici güç kaynağından tamamen bağımsız hale getirmek için, sisteme genellikle küçük bir pilot uyarıcı dahil edilir. Bir pilot uyarıcı, rotor miline monte edilmiş kalıcı mıknatıslara ve stator üzerinde üç fazlı bir sargıya sahip küçük bir AC jeneratördür. Sırasıyla ana makinenin alan devresini kontrol eden uyarıcının alan devresi için güç üretir.
