જનરેટર

જનરેટર એવા ઉપકરણો છે જે ઊર્જાના અન્ય સ્વરૂપોને વિદ્યુત ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે. ૧૮૩૨માં, ફ્રેન્ચમેન બિક્સીએ જનરેટરની શોધ કરી.

જનરેટર રોટર અને સ્ટેટરથી બનેલું હોય છે. રોટર સ્ટેટરના મધ્ય પોલાણમાં સ્થિત હોય છે. તેમાં રોટર પર ચુંબકીય ધ્રુવો હોય છે જે ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન કરે છે. જેમ જેમ પ્રાઇમ મૂવર રોટરને ફેરવવા માટે ચલાવે છે, તેમ યાંત્રિક ઊર્જા સ્થાનાંતરિત થાય છે. રોટરના ચુંબકીય ધ્રુવો રોટર સાથે ઉચ્ચ ગતિએ ફરે છે, જેના કારણે ચુંબકીય ક્ષેત્ર સ્ટેટર વિન્ડિંગ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. આ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને કારણે ચુંબકીય ક્ષેત્ર સ્ટેટર વિન્ડિંગના વાહકોને કાપી નાખે છે, પ્રેરિત ઇલેક્ટ્રોમોટિવ બળ ઉત્પન્ન કરે છે, અને ત્યાંથી યાંત્રિક ઊર્જાને વિદ્યુત ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે. જનરેટરને ડીસી જનરેટર અને એસી જનરેટરમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે, જેનો વ્યાપકપણે ઔદ્યોગિક અને કૃષિ ઉત્પાદન, રાષ્ટ્રીય સંરક્ષણ, વિજ્ઞાન અને ટેકનોલોજી અને રોજિંદા જીવનમાં ઉપયોગ થાય છે.

માળખાકીય પરિમાણો

જનરેટરમાં સામાન્ય રીતે સ્ટેટર, રોટર, એન્ડ કેપ્સ અને બેરિંગ્સ હોય છે.

સ્ટેટરમાં સ્ટેટર કોર, વાયર વિન્ડિંગ્સ, એક ફ્રેમ અને અન્ય માળખાકીય ભાગો હોય છે જે આ ભાગોને ઠીક કરે છે.

રોટરમાં રોટર કોર (અથવા ચુંબકીય ધ્રુવ, ચુંબકીય ચોક) વિન્ડિંગ, ગાર્ડ રિંગ, સેન્ટર રિંગ, સ્લિપ રિંગ, પંખો અને રોટર શાફ્ટ અને અન્ય ઘટકોનો સમાવેશ થાય છે.

જનરેટરના સ્ટેટર અને રોટર બેરિંગ્સ અને એન્ડ કેપ્સ દ્વારા જોડાયેલા અને એસેમ્બલ કરવામાં આવે છે, જેથી રોટર સ્ટેટરમાં ફેરવી શકે અને બળની ચુંબકીય રેખાઓને કાપવાની ગતિવિધિ કરી શકે, આમ પ્રેરિત વિદ્યુત સંભવિતતા ઉત્પન્ન થાય છે, જે ટર્મિનલ્સ દ્વારા બહાર કાઢવામાં આવે છે અને સર્કિટ સાથે જોડાયેલ હોય છે, અને પછી વિદ્યુત પ્રવાહ ઉત્પન્ન થાય છે.

કાર્યાત્મક સુવિધાઓ

સિંક્રનસ જનરેટર કામગીરી મુખ્યત્વે નો-લોડ અને લોડ ઓપરેશન લાક્ષણિકતાઓ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. આ લાક્ષણિકતાઓ વપરાશકર્તાઓ માટે જનરેટર પસંદ કરવા માટે મહત્વપૂર્ણ આધાર છે.

નો-લોડ લાક્ષણિકતા:જ્યારે જનરેટર લોડ વગર કાર્ય કરે છે, ત્યારે આર્મેચર કરંટ શૂન્ય હોય છે, જેને ઓપન-સર્કિટ ઓપરેશન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. આ સમયે, મોટર સ્ટેટરના ત્રણ-તબક્કાના વિન્ડિંગમાં ફક્ત ઉત્તેજના પ્રવાહ If દ્વારા પ્રેરિત નો-લોડ ઇલેક્ટ્રોમોટિવ ફોર્સ E0 (ત્રણ-તબક્કાની સમપ્રમાણતા) હોય છે, અને If ના વધારા સાથે તેનું પરિમાણ વધે છે. જોકે, બંને પ્રમાણસર નથી કારણ કે મોટર ચુંબકીય સર્કિટ કોર સંતૃપ્ત છે. નો-લોડ ઇલેક્ટ્રોમોટિવ ફોર્સ E0 અને ઉત્તેજના પ્રવાહ If વચ્ચેના સંબંધને પ્રતિબિંબિત કરતો વળાંક સિંક્રનસ જનરેટરની નો-લોડ લાક્ષણિકતા કહેવામાં આવે છે.

આર્મેચર પ્રતિક્રિયા:જ્યારે જનરેટરને સપ્રમાણ લોડ સાથે જોડવામાં આવે છે, ત્યારે આર્મેચર વિન્ડિંગમાં ત્રણ-તબક્કાનો પ્રવાહ બીજું ફરતું ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન કરે છે, જેને આર્મેચર પ્રતિક્રિયા ક્ષેત્ર કહેવામાં આવે છે. તેની ગતિ રોટરની ગતિ જેટલી હોય છે, અને બંને સમકાલીન રીતે ફરે છે.

સિંક્રનસ જનરેટરના આર્મેચર રિએક્ટિવ ફિલ્ડ અને રોટર એક્સિટેશન ફિલ્ડ બંનેને સાઇનસૉઇડલ નિયમ અનુસાર વિતરિત કરવામાં આવતા હોવાથી અંદાજિત કરી શકાય છે. તેમનો અવકાશી તબક્કાનો તફાવત નો-લોડ ઇલેક્ટ્રોમોટિવ ફોર્સ E0 અને આર્મેચર કરંટ I વચ્ચેના સમય તબક્કાના તફાવત પર આધાર રાખે છે. વધુમાં, આર્મેચર પ્રતિક્રિયા ક્ષેત્ર પણ લોડ પરિસ્થિતિઓ સાથે સંબંધિત છે. જ્યારે જનરેટર લોડ ઇન્ડક્ટિવ હોય છે, ત્યારે આર્મેચર પ્રતિક્રિયા ક્ષેત્ર ડિમેગ્નેટાઇઝિંગ અસર ધરાવે છે, જેના કારણે જનરેટર વોલ્ટેજમાં ઘટાડો થાય છે. તેનાથી વિપરીત, જ્યારે લોડ કેપેસિટીવ હોય છે, ત્યારે આર્મેચર પ્રતિક્રિયા ક્ષેત્ર ચુંબકીય અસર ધરાવે છે, જે જનરેટરના આઉટપુટ વોલ્ટેજમાં વધારો કરે છે.

લોડ ઓપરેશન લાક્ષણિકતાઓ:તે મુખ્યત્વે બાહ્ય લાક્ષણિકતાઓ અને ગોઠવણ લાક્ષણિકતાઓનો ઉલ્લેખ કરે છે. બાહ્ય લાક્ષણિકતા જનરેટર ટર્મિનલ વોલ્ટેજ U અને લોડ કરંટ I વચ્ચેના સંબંધનું વર્ણન કરે છે, જે સતત રેટેડ ગતિ, ઉત્તેજના પ્રવાહ અને લોડ પાવર પરિબળને ધ્યાનમાં લે છે. ગોઠવણ લાક્ષણિકતા ઉત્તેજના પ્રવાહ I અને લોડ કરંટ I વચ્ચેના સંબંધનું વર્ણન કરે છે, જે સતત રેટેડ ગતિ, ટર્મિનલ વોલ્ટેજ અને લોડ પાવર પરિબળને ધ્યાનમાં લે છે.

સિંક્રનસ જનરેટરનો વોલ્ટેજ ભિન્નતા દર આશરે 20-40% છે. લાક્ષણિક ઔદ્યોગિક અને ઘરગથ્થુ લોડ માટે પ્રમાણમાં સ્થિર વોલ્ટેજની જરૂર પડે છે. તેથી, લોડ પ્રવાહ વધતાં ઉત્તેજના પ્રવાહને તે મુજબ ગોઠવવો આવશ્યક છે. નિયમન લાક્ષણિકતાનો બદલાતો વલણ બાહ્ય લાક્ષણિકતાથી વિપરીત હોવા છતાં, તે પ્રેરક અને શુદ્ધ પ્રતિરોધક લોડ માટે વધે છે, જ્યારે તે સામાન્ય રીતે કેપેસિટીવ લોડ માટે ઘટે છે.

કાર્યકારી સિદ્ધાંત

ડીઝલ જનરેટર

ડીઝલ એન્જિન જનરેટર ચલાવે છે, જે ડીઝલ ઇંધણમાંથી ઉર્જાને વિદ્યુત ઉર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે. ડીઝલ એન્જિનના સિલિન્ડરની અંદર, એર ફિલ્ટર દ્વારા ફિલ્ટર કરેલી સ્વચ્છ હવા, ફ્યુઅલ ઇન્જેક્ટર દ્વારા ઇન્જેક્ટ કરાયેલા ઉચ્ચ-દબાણવાળા પરમાણુ ડીઝલ ઇંધણ સાથે સંપૂર્ણ રીતે ભળી જાય છે. જેમ જેમ પિસ્ટન ઉપર તરફ જાય છે, મિશ્રણને સંકુચિત કરે છે, તેમ તેમ તેનું કદ ઘટે છે અને તાપમાન ઝડપથી વધે છે જ્યાં સુધી તે ડીઝલ ઇંધણના ઇગ્નીશન બિંદુ સુધી ન પહોંચે. આ ડીઝલ ઇંધણને સળગાવે છે, જેના કારણે મિશ્રણ હિંસક રીતે બળી જાય છે. વાયુઓના ઝડપી વિસ્તરણ પછી પિસ્ટનને નીચે તરફ દબાણ કરે છે, જે પ્રક્રિયા 'કાર્ય' તરીકે ઓળખાય છે.

ગેસોલિન જનરેટર

ગેસોલિન એન્જિન જનરેટર ચલાવે છે, જે ગેસોલિનની રાસાયણિક ઊર્જાને વિદ્યુત ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે. ગેસોલિન એન્જિનના સિલિન્ડરની અંદર, બળતણ અને હવાનું મિશ્રણ ઝડપી દહનમાંથી પસાર થાય છે, જેના પરિણામે વોલ્યુમમાં ઝડપી વિસ્તરણ થાય છે જે પિસ્ટનને નીચે તરફ દબાણ કરે છે, અને કાર્ય કરે છે.

ડીઝલ અને ગેસોલિન બંને જનરેટરમાં, દરેક સિલિન્ડર ચોક્કસ ક્રમમાં ક્રમિક રીતે કાર્ય કરે છે. પિસ્ટન પર લગાવવામાં આવતું બળ કનેક્ટિંગ સળિયા દ્વારા પરિભ્રમણ બળમાં રૂપાંતરિત થાય છે, જે ક્રેન્કશાફ્ટને ચલાવે છે. બ્રશલેસ સિંક્રનસ એસી જનરેટર, પાવર એન્જિનના ક્રેન્કશાફ્ટ સાથે કોએક્ષિયલી માઉન્ટ થયેલ, એન્જિનના પરિભ્રમણને જનરેટરના રોટરને ચલાવવાની મંજૂરી આપે છે. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનના સિદ્ધાંત પર આધારિત, જનરેટર પછી પ્રેરિત ઇલેક્ટ્રોમોટિવ બળ ઉત્પન્ન કરે છે, જે બંધ લોડ સર્કિટ દ્વારા પ્રવાહ ઉત્પન્ન કરે છે.