آلترناتور یا دینام ژنراتور، انرژی مکانیکی موتور دیزل را به انرژی الکتریکی سه فاز تبدیل می کند. کیفیت آلترناتور روی پایداری ولتاژ، تحمل بار و عمر ژنراتور تاثیر مستقیم دارد. برند هایی مانند STAMFORD، Leroy-Somer، Mecc Alte و Marathon در بازار آلترناتور صنعتی شناخته شده هستند. دامنه توان این سازندگان از چند kVA تا چند هزار kVA متغیر است. انتخاب آلترناتور باید بر اساس توان، ولتاژ، فرکانس، تعداد قطب، نوع تحریک و شرایط محیطی انجام شود. برای شبکه 50 هرتز، آلترناتور چهار قطب معمولا با سرعت 1500 دور بر دقیقه کار می کند. آلترناتور دو قطب در همین فرکانس به سرعت سنکرون 3000 دور بر دقیقه نیاز دارد. بنابراین هماهنگی سرعت موتور دیزل با تعداد قطب های آلترناتور اهمیت اساسی دارد.
مشخصات فنی آلترناتور های ژنراتور
بنا به مستندات ارائه شده در حامیان ژنراتور، مهم ترین مشخصات آلترناتور شامل توان ظاهری، ولتاژ، فرکانس، جریان، تعداد قطب و ضریب توان است. در ژنراتور های صنعتی، ولتاژ 400 ولت و فرکانس 50 هرتز بسیار متداول هستند. برای نمونه، آلترناتور STAMFORD HC4 در فرکانس 50 هرتز تا 400 kVA توان پیوسته ارائه می کند. محدوده ولتاژ این مدل بین 380 تا 690 ولت است و از چهار قطب استفاده می کند. کلاس عایقی H و حفاظت IP23 نیز برای این مدل اعلام شده است. در توان های بزرگ تر، خانواده STAMFORD S7 تا حدود 2800 kVA در 50 هرتز را پوشش می دهد. مدل های S9 نیز برای محدوده چند مگاواتی طراحی شده اند. این اختلاف ظرفیت نشان می دهد انتخاب آلترناتور باید دقیقا با توان موتور و نوع بار هماهنگ باشد.
بازده، سیستم تحریک و رگولاتور ولتاژ نیز جزو مشخصات تعیین کننده آلترناتور هستند. سیستم AVR وظیفه کنترل جریان تحریک و تثبیت ولتاژ خروجی را بر عهده دارد. در کاربرد های حساس، تحریک PMG می تواند پایداری تحریک را هنگام تغییرات شدید بار افزایش دهد. تعداد سیم خروجی نیز روی امکان تغییر اتصال و ولتاژ اثر می گذارد. نوع یاتاقان، روش کوپلینگ، کلاس عایقی و سیستم خنک کاری نیز باید بررسی شوند. در یک آلترناتور Leroy-Somer LSA 49.3، بازده حداکثر تا 96.9 درصد اعلام شده است. این خانواده در محدوده 730 تا 1000 kVA و ولتاژ 220 تا 480 ولت عرضه می شود. تنظیم ولتاژ پایدار این مدل می تواند تا حدود ±0.25 درصد برسد.
برند های معتبر تولید کننده آلترناتور
STAMFORD یکی از شناخته شده ترین برند های آلترناتور برای ژنراتور های صنعتی است. محصولات این برند از توان های کوچک تا محدوده چند مگاواتی تولید می شوند. خانواده UC22 برای توان های پایین تر تا حدود 85 kVA در 50 هرتز کاربرد دارد. سری UC27 نیز در 50 هرتز تا حدود 250 kVA توان پیوسته ارائه می کند. خانواده HC4 برای محدوده تا 400 kVA در 50 هرتز طراحی شده است. سری های S7 و S9 نیز برای پروژه های صنعتی بزرگ و نیروگاهی استفاده می شوند. برخی مدل های STAMFORD امکان استفاده از PMG و AVR های مختلف را دارند. این تنوع باعث می شود STAMFORD برای ژنراتور های اضطراری، صنعتی، دریایی و نیروگاهی گزینه مناسبی باشد.
Leroy-Somer نیز یکی از تولید کنندگان باسابقه آلترناتور های صنعتی محسوب می شود. خانواده LSA این شرکت از توان حدود 10 kVA تا چند مگاوات را پوشش می دهد. برای مثال، LSA 44.3 در محدوده 70 تا 200 kVA قرار دارد. مدل LSA 47.3 نیز برای محدوده 410 تا 660 kVA طراحی شده است. LSA 49.3 توان 730 تا 1000 kVA را پوشش می دهد. در توان های بالاتر، مدل LSA 50.2 محدوده 1100 تا 1640 kVA را ارائه می کند. Mecc Alte نیز از برند های مهم این حوزه است و محصولات صنعتی آن از حدود 5 تا 2750 kVA گسترده هستند. این شرکت همچنین آلترناتور های MV و HV تا محدوده 10000 kVA تولید می کند.
Marathon نیز در گروه تولید کنندگان معتبر آلترناتور های صنعتی قرار می گیرد. سری MagnaPlus این شرکت برای کاربرد های Prime و Standby طراحی شده است. یک مدل چهار قطب این خانواده با فرکانس 50 هرتز، سرعت 1500 دور بر دقیقه دارد. کلاس عایقی H و PMG از مشخصات ارائه شده برای این مدل هستند. Marathon همچنین خانواده MagnaMax را برای توان های بسیار بالاتر عرضه می کند. محدوده این خانواده در 50 هرتز تا حدود 2400 kVA اعلام شده است. این محصولات در کاربرد های صنعتی، عمرانی، اجاره ای و مخابراتی قابل استفاده هستند. بنابراین Marathon برای پروژه هایی که به آلترناتور صنعتی مقاوم نیاز دارند، گزینه قابل بررسی است.
فاکتور های کیفی و عملکردی آلترناتور
کیفیت آلترناتور فقط با نام برند یا مقدار kVA مشخص نمی شود. کیفیت سیم پیچ استاتور، جنس هسته، کیفیت عایق و روش خنک کاری اهمیت زیادی دارند. کلاس عایقی H در آلترناتور های صنعتی برای تحمل دمای بالاتر کاربرد گسترده ای دارد. سیستم تهویه مناسب نیز دمای سیم پیچ و یاتاقان ها را کنترل می کند. افزایش دمای سیم پیچ باعث کاهش عمر عایق و افزایش ریسک خرابی می شود. طراحی سیم پیچ با گام مناسب می تواند اعوجاج هارمونیکی ولتاژ را کاهش دهد. برای نمونه، برخی آلترناتور های STAMFORD و Mecc Alte از گام سیم پیچی 2/3 استفاده می کنند. این طراحی برای کنترل هارمونیک ها و بهبود شکل موج خروجی اهمیت دارد. برند آلترناتور بر قیمت خرید ژنراتور برق تاثیر قابل توجهی دارد.
توانایی تحمل اضافه بار و جریان اتصال کوتاه نیز شاخص مهم کیفیت آلترناتور است. ژنراتور باید بتواند بارهای موتوری و جریان راه اندازی را بدون افت شدید ولتاژ تحمل کند. این موضوع برای پمپ ها، کمپرسورها، آسانسورها و موتور های القایی اهمیت بیشتری دارد. سیستم PMG می تواند منبع تحریک مستقل تری برای AVR ایجاد کند. کیفیت یاتاقان نیز روی لرزش، صدا و عمر مکانیکی آلترناتور اثر می گذارد. برخی آلترناتور های Marathon دارای یاتاقان با عمر طراحی B10 تا 100 هزار ساعت هستند. حفاظت الکتریکی، سنسور دما و امکان پایش سیم پیچ نیز برای پروژه های حساس اهمیت دارند. بنابراین ارزیابی کیفیت باید مجموعه ای از پارامتر های الکتریکی و مکانیکی را شامل شود.
انتخاب آلترناتور بر اساس توان، کاربری و موتور ژنراتور
انتخاب آلترناتور باید از محاسبه بار واقعی شروع شود. اگر بار مصرفی 800 kW و ضریب توان 0.8 باشد، ظرفیت ظاهری مورد نیاز 1000 kVA خواهد بود. سپس باید حاشیه ظرفیت، نوع بار و جریان راه اندازی بررسی شود. برای بارهای موتوری سنگین، انتخاب آلترناتور فقط بر اساس kVA نامی کافی نیست. افت ولتاژ لحظه ای هنگام راه اندازی نیز باید در نظر گرفته شود. در بار های حساس، قابلیت سنکرون با شبکه یا ژنراتور دیگر اهمیت بیشتری پیدا می کند. PMG، AVR دیجیتال و قابلیت تنظیم دقیق ولتاژ برای چنین کاربرد هایی مفید هستند. برای محیط های دریایی، گردوغبار، رطوبت و دمای محیط نیز باید در انتخاب آلترناتور لحاظ شوند. نوع حفاظت IP و سیستم خنک کاری باید با شرایط نصب مطابقت داشته باشد. انتخاب آلترناتور یکی از فاکتور های مهم پیش از اجاره ژنراتور محسوب می شود.
هماهنگی آلترناتور با موتور دیزل از نظر توان و سرعت مکانیکی بسیار مهم است. موتور 1500 دور بر دقیقه در فرکانس 50 هرتز معمولا با آلترناتور چهار قطب جفت می شود. موتور 3000 دور بر دقیقه در همین فرکانس معمولا با آلترناتور دو قطب استفاده می شود. کوپلینگ نیز باید از نظر فلنج، SAE، شفت و ظرفیت گشتاور با موتور سازگار باشد. انتخاب آلترناتور بزرگ تر از نیاز همیشه باعث عملکرد اقتصادی بهتر نمی شود. بارگذاری بسیار پایین می تواند بهره برداری موتور دیزل و راندمان مجموعه را تحت تاثیر قرار دهد. بنابراین بهترین انتخاب، آلترناتوری است که توان، سرعت، ولتاژ و نوع بار را همزمان پوشش دهد. بررسی پلاک موتور، پلاک آلترناتور و نقشه کوپلینگ قبل از خرید ضروری است.
