உற்பத்தி அமைப்பில் உள்ள மின்னாக்கி

உற்பத்தி அமைப்பில் மின்சார ஜெனரேட்டர்

மின்னாக்கிகள் எந்தவொரு மின் உற்பத்தி அமைப்பிலும் ஒரு முக்கிய அங்கமாகும். நிலக்கரி மின் நிலையங்கள் முதல் எரிவாயு மின் நிலையங்கள் (PLTU), நீர்மின் நிலையங்கள் (PLTA), மற்றும் புவிவெப்ப மின் நிலையங்கள் (PLTP) வரை கிட்டத்தட்ட அனைத்து பெரிய அளவிலான மின் நிலையங்களும், இயந்திர ஆற்றலை மின் ஆற்றலாக மாற்றுவதற்கு மின்னாக்கிகளையே சார்ந்துள்ளன. ஒரு மின்னாக்கி இல்லாமல், ஒரு விசையாழி அல்லது இயக்க அமைப்பால் உருவாக்கப்படும் ஆற்றலானது, பயன்படுத்தக்கூடிய மின்சாரமாக மாறாமல், வெறுமனே தண்டு சுழற்சியாகவே முடிந்துவிடும். எனவே, மின்சாரத் துறையில் பணிபுரியும் எவருக்கும், மின்னாக்கிகள் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன, அவற்றின் வகைகள் மற்றும் ஒட்டுமொத்த மின் உற்பத்தி அமைப்பில் அவற்றின் பங்கு ஆகியவற்றை அறிந்துகொள்வது மிகவும் முக்கியமானது.

ஆற்றல் மாற்றச் சங்கிலியில் மின்னாக்கிகளின் பங்கு

அடிப்படையில், ஒரு மின் நிலையம் என்பது ஒரு ஆற்றல் மாற்றும் அமைப்பாகும். நிலக்கரி, எரிவாயு, நீர், காற்று அல்லது புவிவெப்ப ஆற்றல் போன்ற முதன்மை ஆற்றல் மூலங்கள், ஒரு விசையாழி அல்லது இயந்திரத்தின் மூலம் இயந்திர ஆற்றலாக மாற்றப்படுகின்றன. இந்த இயந்திர ஆற்றலானது, ஒரு குறிப்பிட்ட முறுக்குவிசை மற்றும் வேகத்துடன் சுழலும் தண்டு வடிவில் உள்ளது. இங்குதான் மின்னாக்கியின் பங்கு வருகிறது: அது மின்காந்தத் தூண்டல் கொள்கையின் மூலம், சுழலும் தண்டை மின் ஆற்றலாக மாற்றுகிறது.

ஒரு எளிய ஓட்டத்தில், இந்தச் செயல்முறையை பின்வருமாறு விவரிக்கலாம்: முதன்மை ஆற்றல் → முதன்மை இயக்கி (சுழலி/இயந்திரம்) → மின்னாக்கி → மின்மாற்றி → மின் செலுத்துகை மற்றும் விநியோக வலைப்பின்னல் → நுகர்வோர். இயந்திர ஆற்றலுக்கும் மின் சக்தி அமைப்புக்கும் இடையில் மின்னாக்கி ஒரு முக்கியமான புள்ளியில் உள்ளது, எனவே அதன் செயல்திறன் மின்னழுத்தத்தின் தரம், அதிர்வெண் மற்றும் மின்சார விநியோகத்தின் நிலைத்தன்மை ஆகியவற்றை பெருமளவில் தீர்மானிக்கிறது.

ஜெனரேட்டரின் செயல்பாட்டுக் கொள்கை: மின்காந்தத் தூண்டல்

மின்னாக்கிகள் ஃபாரடேயின் மின்காந்தத் தூண்டல் விதியின் அடிப்படையில் செயல்படுகின்றன: ஒரு கடத்தியின் குறுக்கே உள்ள காந்தப் பாயத்தில் ஏற்படும் மாற்றம், ஒரு மின்னியக்க விசையை (EMF) உருவாக்குகிறது. ஒரு மின்னாக்கியில், ஒரு சுருளைச் சுற்றி காந்தப்புலத்தைச் சுழற்றுவதன் மூலம் (அல்லது நேர்மாறாக) இந்தப் பாய மாற்றம் அடையப்படுகிறது. ஒரு மின்னாக்கி பொதுவாக இரண்டு முக்கிய பகுதிகளைக் கொண்டுள்ளது:

1. ரோட்டார்: இது சுழலும் பாகம், பொதுவாக ஒரு காந்தப்புலத்தை உருவாக்குகிறது. இந்தக் காந்தப்புலம், ஒரு நிரந்தரக் காந்தத்திலிருந்தோ (சிறிய மின்னாக்கிகளில்) அல்லது புலச் சுருளில் உள்ள ஒரு கிளர்ச்சி மின்னோட்டத்திலிருந்தோ உருவாகலாம்.
2. ஸ்டேட்டர்: இது நிலையான பகுதியாகும், இதில் தூண்டப்பட்ட மின்னழுத்தம் உருவாக்கப்படும் சுருள்கள் உள்ளன. மின்னாக்கியின் வெளியீட்டு மின்னழுத்தம் பொதுவாக ஸ்டேட்டர் சுருள்களிலிருந்து எடுக்கப்படுகிறது.

ரோட்டார் சுழலும்போது, ​​காந்தப்புலம் சுழன்று ஸ்டேட்டர் சுருள்களைத் துண்டித்து, ஒரு மாறுதிசை மின்னோட்ட (AC) மின்னழுத்தத்தை உருவாக்குகிறது. மின்னழுத்தத்தின் அளவு, காந்தப்புல வலிமை, சுருள் சுற்றுகளின் எண்ணிக்கை மற்றும் சுழற்சி வேகம் ஆகியவற்றைப் பொறுத்தது. ஒரு ஒத்திசைவு மின்னாக்கியில் சுழற்சி வேகத்திற்கும் மின் அதிர்வெண்ணுக்கும் இடையிலான தொடர்பும் மிக முக்கியமானது, ஏனெனில் மின் சாதனங்கள் சரியாக இயங்குவதற்கு அமைப்பின் அதிர்வெண் (எ.கா., இந்தோனேசியாவில் 50 ஹெர்ட்ஸ்) பராமரிக்கப்பட வேண்டும்.

பெரிய அளவிலான மின் உற்பத்திக்கு ஒத்திசைவு மின்னாக்கிகளே தரநிலையாகும்.

பெரும்பாலான பெரிய அளவிலான மின் உற்பத்தி நிலையங்கள் ஒத்திசைவு மின்னாக்கிகளைப் பயன்படுத்துகின்றன. சுழலியின் சுழற்சி வேகம் அமைப்பின் அதிர்வெண்ணுடன் 'பூட்டப்பட்டிருப்பதால்' அவை ஒத்திசைவு மின்னாக்கிகள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. 50 ஹெர்ட்ஸ் அதிர்வெண்ணைப் பராமரிக்க வேண்டுமானால், சுழற்சி வேகம் மின்னாக்கியில் உள்ள துருவங்களின் எண்ணிக்கைக்குப் பொருந்த வேண்டும். துருவங்களின் எண்ணிக்கை அதிகரிக்க அதிகரிக்க, அதே அதிர்வெண்ணை உருவாக்கத் தேவைப்படும் சுழற்சி வேகம் குறையும் என்பதே இதன் பொதுவான தொடர்பு. இது, மின்னாக்கியின் வடிவமைப்பை அது இயக்கும் விசையாழியின் பண்புகளுக்கு ஏற்ப மாற்றியமைக்க அனுமதிக்கிறது.

உதாரணமாக, நிலக்கரி மூலம் இயங்கும் மின் உற்பத்தி நிலையங்களில் உள்ள நீராவி விசையாழிகள் பொதுவாக அதிக வேகத்தில் சுழல்கின்றன, அதனால் அவற்றின் ஒத்திசைவு மின்னாக்கிகள் குறைவான துருவங்களைக் கொண்டிருக்கின்றன. அதே சமயம், நீர்மின் உற்பத்தி நிலையங்களில், நீர் விசையாழிகள் பெரும்பாலும் மெதுவாகச் சுழல்கின்றன, அதனால் அவற்றின் மின்னாக்கிகள் 50 ஹெர்ட்ஸ் அதிர்வெண்ணைப் பராமரிக்க அதிக துருவங்களைப் பயன்படுத்துகின்றன. இவ்வாறு, மின்னாக்கியானது ஒரு "இணைப்பியாக" செயல்பட்டு, விசையாழியின் இயந்திரவியல் பண்புகளை அமைப்பின் மின்சாரத் தேவைகளுடன் பொருத்துகிறது.

தூண்டல் மற்றும் மின்னழுத்த ஒழுங்குமுறை அமைப்பு

ஒத்திசைவு மின்னாக்கிகளுக்கு, சுழலியில் ஒரு காந்தப்புலத்தை உருவாக்க ஒரு கிளர்ச்சி அமைப்பு தேவைப்படுகிறது. இந்தக் கிளர்ச்சியானது, சுழலியின் புலச் சுருள்களுக்கு வழங்கப்படும் நேர் மின்னோட்டத்தின் (DC) வடிவத்தில் அமைகிறது. கிளர்ச்சி மின்னோட்டத்தின் அளவானது காந்தப்புலத்தின் வலிமையைத் தீர்மானிக்கிறது, இதனால் அது மின்னாக்கியின் வெளியீட்டு மின்னழுத்தத்தை நேரடியாகப் பாதிக்கிறது.

நவீன மின் உற்பத்தி அமைப்புகளில், தூண்டல் மின்னோட்டமானது தானியங்கி மின்னழுத்த சீராக்கி (AVR) மூலம் ஒழுங்குபடுத்தப்படுகிறது. இந்த AVR, மின்னாக்கியின் முனைய மின்னழுத்தத்தைக் கண்காணித்து, மின்சுமையில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் இருந்தபோதிலும் ஒரு நிலையான மின்னழுத்தத்தைப் பராமரிப்பதற்காகத் தூண்டல் மின்னோட்டத்தைச் சரிசெய்கிறது. மின்னழுத்தத்தின் தரத்தைப் பராமரிப்பதுடன், மின்சுமை அதிகரிப்பு அல்லது மின்கட்டமைப்பில் ஏற்படும் மின்னழுத்த ஏற்ற இறக்கங்கள் போன்ற இடையூறுகளின் போது, ​​மின் அமைப்பின் நிலைத்தன்மையிலும் AVR ஒரு முக்கியப் பங்காற்றுகிறது.

சில தூண்டல் அமைப்புகள் ரோட்டருக்கு நேர் மின்னோட்டத்தை வழங்க தூரிகைகளையும் நழுவு வளையங்களையும் பயன்படுத்துகின்றன. இருப்பினும், தற்போது பல பெரிய மின்னாக்கிகள் தூரிகையற்ற தூண்டல் முறையைப் பயன்படுத்துகின்றன, இது பராமரிப்புத் தேவைகளைக் குறைத்து நம்பகத்தன்மையை மேம்படுத்துகிறது.

இயக்கப் பண்புகள்: செயலுறு திறன் மற்றும் எதிர்ச்செயல் திறன்

ஒரு மின் அமைப்பில் உள்ள மின்னாக்கிகள், செயலுறு திறனை (MW) வழங்குவதோடு மட்டுமல்லாமல், எதிர்விளைவுத் திறனை (MVAr) நிர்வகிப்பதிலும் ஒரு பங்கு வகிக்கின்றன. செயலுறு திறன் என்பது மின்சுமையால் உண்மையில் பயன்படுத்தப்படும் ஆற்றலுடன் தொடர்புடையது, அதேசமயம் எதிர்விளைவுத் திறன் என்பது மோட்டார்கள் மற்றும் மின்மாற்றிகள் போன்ற தூண்டல் மின்சுமைகளில் காந்தப்புலங்கள் உருவாவதோடு தொடர்புடையது.

தூண்டலைச் சரிசெய்வதன் மூலம், மின்னாக்கியால் பின்வருவனவற்றைச் செய்ய முடியும்:
– அதீத கிளர்ச்சி (over-excitation): அமைப்புக்கு எதிர்வினை ஆற்றலை வழங்கி, மின்னழுத்தத்தை அதிகரிக்க உதவுகிறது.
– குறை-கிளர்வு (under-excited): அமைப்பிலிருந்து எதிர்வினை ஆற்றலை உறிஞ்சி, மின்னழுத்தத்தைக் குறைக்க உதவும்.

இந்தத் திறன், மின்தேக்கித் தொகுப்புகள் அல்லது STATCOM-கள் போன்ற எதிர்வினை ஈடுசெய்விகளுடன் இணைந்து, மின் வலையமைப்பில் மின்னழுத்தத்தைக் கட்டுப்படுத்தும் முக்கிய சாதனங்களில் ஒன்றாக மின்னாக்கியை ஆக்குகிறது.

விசையாழி மற்றும் பாதுகாப்பு அமைப்புடன் ஒருங்கிணைப்பு

ஜெனரேட்டர் தனித்து இயங்குவதில்லை. அது ஒரு கிளட்ச் மற்றும் ஷாஃப்ட் வழியாக முதன்மை இயக்கியுடன் நேரடியாக இணைக்கப்பட்டுள்ளது. இயந்திர சீரமைப்பு, தாங்கியின் தரம் மற்றும் உயவு அமைப்பு ஆகியவை அதிர்வு மற்றும் சேதத்தைத் தடுப்பதில் முக்கிய காரணிகளாகும்.

மேலும், ஜெனரேட்டர் செயலிழப்பு மிகவும் செலவு மிக்கதாக இருப்பதுடன், மின் விநியோகத்தின் நம்பகத்தன்மையையும் கணிசமாகப் பாதிக்கக்கூடும் என்பதால், ஜெனரேட்டர்களில் ஒரு விரிவான பாதுகாப்பு அமைப்பு பொருத்தப்பட்டிருக்க வேண்டும். பொதுவான பாதுகாப்புகளில் பின்வருவன அடங்கும்:
– உள்ளக மின்சுற்றுக் குறைபாடு மற்றும் புவியீர்ப்புப் பாதுகாப்பு
– வேறுபாட்டுப் பாதுகாப்பு (சுருள்களில் ஏற்படும் அசாதாரண மின்னோட்டங்களைக் கண்டறிகிறது)
– சுருள் மற்றும் தாங்கி வெப்பநிலை பாதுகாப்பு
– கிளர்ச்சிப் பாதுகாப்பு இழப்பு
– அசாதாரண அதிர்வெண் மற்றும் மின்னழுத்தப் பாதுகாப்பு

பாதுகாப்பு அமைப்பானது, கோளாறு ஏற்படும்போது சர்க்யூட் பிரேக்கருடன் இணைந்து செயல்பட்டு ஜெனரேட்டரை மின் கட்டமைப்பிலிருந்து துண்டித்து, அதன்மூலம் மேலும் சேதம் ஏற்படுவதைத் தடுக்கிறது.

ஜெனரேட்டர் குளிர்விப்பு: செயல்திறன் மற்றும் ஆயுட்காலத்தைப் பராமரித்தல்

இயங்கும் போது, ​​சுருள்களில் ஏற்படும் தாமிர இழப்புகள், உள்ளகம் (கோர்)-இல் ஏற்படும் இரும்பு இழப்புகள் மற்றும் உராய்வு போன்ற மின் மற்றும் இயந்திர இழப்புகளின் காரணமாக மின்னாக்கிகள் வெப்பத்தை உருவாக்குகின்றன. இந்த வெப்பம் கட்டுப்படுத்தப்படாவிட்டால், சுருள் காப்பு தரம் குறைந்து, மின்னாக்கியின் ஆயுட்காலம் குறையக்கூடும்.

எனவே, மின்னாக்கிகள் அவற்றின் திறனுக்கு ஏற்ப மாறுபடும் குளிரூட்டும் அமைப்புகளுடன் பொருத்தப்பட்டுள்ளன, எடுத்துக்காட்டாக:
– சிறிய மற்றும் நடுத்தர கொள்ளளவுகளுக்கு காற்றால் குளிர்விக்கப்படுகிறது
– பெரிய மின்னாக்கிகளில் ஹைட்ரஜன் குளிர்விக்கப்படுகிறது, ஏனெனில் ஹைட்ரஜனுக்கு நல்ல வெப்பக் கடத்துத்திறன் உள்ளது மற்றும் அது உராய்வு இழப்புகளைக் குறைக்கிறது.
– மிகப் பெரிய கொள்ளளவு அலகுகளுக்கான நீர் குளிர்விக்கப்பட்ட ஸ்டேட்டர் சுருள்கள்

குளிரூட்டும் முறையின் தேர்வு, ஆலை வடிவமைப்பின் ஒரு முக்கியப் பகுதியாகும். ஏனெனில் அது அதன் செயல்திறன், அளவு மற்றும் பராமரிப்புத் தேவைகளில் தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது.

நவீன சவால்கள்: நெகிழ்வுத்தன்மை மற்றும் புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் ஒருங்கிணைப்பு

குறிப்பாக, சூரிய மற்றும் காற்று போன்ற மாறுபடும் புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் மூலங்களின் பங்கு அதிகரித்து வருவதால், நவீன மின் உற்பத்தி அமைப்புகள் புதிய சவால்களை எதிர்கொள்கின்றன. ஒத்திசைவு மின்னாக்கிகளைக் கொண்ட வழக்கமான ஆலைகள் இப்போது பெரும்பாலும் அதிக நெகிழ்வுத்தன்மையுடன் செயல்பட வேண்டியுள்ளது: அதாவது, புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் வெளியீடு ஏற்ற இறக்கமாக இருக்கும்போது, ​​அடிக்கடி தொடங்கி நிறுத்துதல், மின்சுமையைப் பின்பற்றுதல் மற்றும் அதிர்வெண் நிலைத்தன்மையைப் பராமரித்தல் போன்றவற்றைச் செய்ய வேண்டியுள்ளது.

மறுபுறம், இன்வெர்ட்டர் அடிப்படையிலான மின் உற்பத்தி நிலையங்கள் (பெரிய அளவிலான சூரிய மின் உற்பத்தி நிலையங்கள் போன்றவை) பாரம்பரிய ஒத்திசைவு மின்னாக்கிகளைப் பயன்படுத்துவதில்லை, மாறாக ஆற்றல் மின்னணுவியலைப் பயன்படுத்துகின்றன. இருப்பினும், இன்வெர்ட்டர் அமைப்புகளில் இல்லாத அமைப்பு நிலைமத்தை (சுழலும் நிறைகளால் அதிர்வெண் நிலைத்தன்மைக்கு ஏற்படும் பங்களிப்பு) ஒத்திசைவு மின்னாக்கிகள் வழங்குவதால், அவை இன்றியமையாதவையாகத் திகழ்கின்றன. எதிர்காலத்தில், செயல்பாட்டு உத்திகள், மேம்பட்ட கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகள் மற்றும் மின்கட்டமைப்பை நிலைப்படுத்தும் சாதனங்களின் ஒருங்கிணைப்பு ஆகியவற்றின் மூலம் ஒத்திசைவு மின்னாக்கிகள் புதிய தொழில்நுட்பங்களுடன் இணைந்து செயல்பட முடியும்.

முடிவுரை

மின்னாக்கி என்பது மின் உற்பத்தி அமைப்பின் இதயமாகும். இது இயந்திர ஆற்றலை மின் ஆற்றலாக மாற்றி, பின்னர் அதனை மின்கட்டமைப்பிற்கு விநியோகிக்கிறது. மின்காந்தத் தூண்டல் கொள்கையின் அடிப்படையில் இயங்கும் ஒத்திசைவு மின்னாக்கிகள், அதிர்வெண்ணைப் பராமரித்தல், ஒரு தூண்டல் அமைப்பு மூலம் மின்னழுத்தத்தை ஒழுங்குபடுத்துதல் மற்றும் அமைப்பின் நிலைத்தன்மைக்காக எதிர்வினை ஆற்றலை நிர்வகித்தல் போன்ற திறன்களால் பெரிய அளவிலான மின் உற்பத்தி நிலையங்களில் ஆதிக்கம் செலுத்துகின்றன. முறையான குளிர்விப்பு மற்றும் விரிவான பாதுகாப்பு மூலம் மின்னாக்கியின் நம்பகத்தன்மை உறுதி செய்யப்படுகிறது. ஆற்றல் மாற்றத்தின் இந்தக் காலகட்டத்தில், மின்னாக்கிகள் செயல்திறன் மிக்கவையாக இருப்பதுடன், நெகிழ்வுத்தன்மை கொண்டவையாகவும், மேலும் மேலும் சிக்கலான அமைப்புகளின் நிலைத்தன்மைக்கு பங்களிக்கக்கூடியவையாகவும் இருக்க வேண்டும்.

நீங்கள் விரும்பினால், இந்தக் கட்டுரையை மேலும் தொழில்நுட்பம் சார்ந்ததாகவோ (எ.கா. அடிப்படை சூத்திரங்கள், கிளர்ச்சி அமைப்புகளின் தொகுதி வரைபடங்கள் அல்லது இசைவு அலைகள் பற்றிய விவாதம் ஆகியவற்றைச் சேர்ப்பது) அல்லது பொது வாசகர்கள் எளிதில் புரிந்துகொள்ளும் வகையில் எளிமையாக்கவோ என்னால் மாற்றியமைக்க முடியும்.