Senkron Generatörler

Günümüzde kullanılan en önemli enerji türlerinden birisi de elektrik enerjisidir. Elektrik enerjisi birçok yoldan üretilebiliyor. Bu yazımızda elektrik üretiminde önemli rol oynayan senkron generatörleri inceleyeceğiz. Senkron generatörlerin çalışma ilkesini, çeşitlerini ve özelliklerini anlatacağız.

A- A+

21.02.2014 tarihli yazı 86398 kez okunmuştur.

Frekans ve kutup sayısıyla orantılı bir şekilde hareket ederek sabit bir hızda dönen alternatif akım makinelere senkron makine diyoruz. Bu makine mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çeviriyorsa generatör, elektrik enerjisini mekanik enerjiye çeviriyorsa motor olarak çalışır. Biz bu yazımızda senkron makinenin generatör olarak çalışmasını anlatacağız.

Senkron makineler elektrik makineleri içinde en büyük olanlarıdır.

► İlginizi Çekebilir: Elektrik Üretimindeki Önemli Aktör: Jeneratörler

Bildiğimiz gibi hareketli elektrik makinelerinde stator ve rotor denen iki yapı var. Senkron generatörlerde kutup sargıları makinenin hareketli kısmında yani rotorda bulunur. Rotorda kutup sargıları yerine sabit bir mıknatısta kullanılabilir.

Kutup sargıları doğru akımla beslenerek hava aralığında zamana göre değişmeyen ve genliği sabit olan doğru manyetik alan oluşur. Bu manyetik alan, rotorun dışarıdan bir tahrik makinesi ile döndürülmesi sonucu statora yerleştirilmiş üç fazlı sargı düzlemlerinden farklı açılarda geçer ve stator sargılarında bir gerilim endükler. Bu endüklenen gerilim zamana göre değişkendir yani alternatif.

Statordaki sargı düzlemlerinden geçen manyetik akının düzleme dik olan normal ekseni ile yaptığı açı değiştiği için endüklenen gerilim alternatiftir. Bu değişen açı 0 ile 360 derece arasındadır. Böylece rotora tahrik makinesi ile verdiğimiz döndürme enerjisi yani mekanik enerji ile çıkışından alternatif elektrik enerjisi elde etmiş oluyoruz. Yani üretilen elektrik enerjisi statordan alternatif şekilde alıyoruz.

Senkron Generatör Çalışma Prensibi

Statora yerleştirilen sargıya endüvi sargısı, rotora yerleştirilen sargıya ise kutup sargısı denir. Yani endüvi duran kısımdadır. Endüvinin duran kısımda olmasının bazı avantajları vardır:

► Gerilimi dış devreye alırken fırça ve bileziklerin kullanılmaması
► Hareketsiz kısımdaki sargıların izolesinin daha kolay olması
► Sargılarda merkezkaç (santrifüj) etki ile karşılaşılmaması
► Sargıları soğutmanın daha kolay olması

Ayrıca makinede amortisör (söndürüm) sargıları vardır. Amortisör sargısının görevi, moment salınımlarının tölere edilmesini sağlamaktır. Eğer makine motor işletmesinde kullanılıyorsa, amortisör sargıları motorun asenkron olarak yol almasını sağlar.

ABD’de şebeke frekansı 60 Hz iken Türkiye ve Avrupa’da şebeke frekansı 50 Hz’dir. Frekansa göre çalışması düşünülen makinenin kutup çifti sayısı tasarım aşamasında belli olduğu için rotorun döneceği hız aşağıdaki denklemden hesaplanır ve bu hıza senkron hız denir.

Dakikadaki devir sayısı:

Senkron Makinenin Dakikadaki Senkron Devir Sayısı Formülü

Senkron generatörler ikiye ayrılır:

► Yuvarlak rotorlu senkron generatör
► Çıkık kutuplu senkron generatör

► Yuvarlak rotorlu senkron generatörler: Stator ve rotor arasındaki hava aralığı makinenin her yerinde aynıdır. Aynı zamanda turbo rotorlu senkron generatörler de denir. Çapı dar, boyu uzundur. Rüzgar kaybı azdır. Genellikle kojenerasyon santrallerinde kullanılır.

Yuvarlak Rotorlu Senkron Generatör Yapısı

► Çıkık kutuplu senkron generatörler: Stator ve rotor arasındaki hava aralığı makinen içinde değişkendir. Her yerinde aynı değildir. Stator iç çevresi düzgün olmasına rağmen rotorun dış çevresi düzgün değildir. Çapı geniş, boyuna kısadır. Santrifüj etki ile çok gürültü yapar. Rüzgar kayıpları meydana getirir. Genellikle hidroelektrik santrallerinde kullanılır.

Çıkık Kutuplu Senkron Generatör Yapısı

► İlginizi Çekebilir: Doğru Akım Motorları | Elektrikport Akademi

Senkron generatörlerde hesaplar yükün omik, endüktif ve kapasitif olmasına göre farklı şekilde yapılır. Endüklenen gerilimi, momenti veya çıkış gücünü bulmak için yuvarlak rotorlu generatörlerde eşdeğer devre veya fazör diyagramlar kullanılır. Ancak çıkık kutuplu senkron generatörlerde eşdeğer devre bir yere kadar kullanılır. Bu yüzden çıkık kutuplu makinelerde fazör diyagramlarla işlemler yapılıp endüklenen gerilim, moment veya çıkış gücü gibi istenilen değerler hesaplanır. Aynı zamanda endüvi reaksiyonunun etkileri de yine yükün durumuna göre değişir.

Senkron generatörler veya motorlar elektrik makineleri arasında en büyük olanlarıdır. Genelde generatör işletmesinde kullanılır. Çok büyük elektrik gücü elde etmek için santrallerde kullanılır. Şu ana kadar bir senkron generatörün üretebildiği en büyük güç 1700-2000 MVA arasındadır.