เครื่องกำเนิดไฟฟ้า (Generator)
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่เปลี่ยนแปลงพลังงานกลมาเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยอาศัยการเหนี่ยวนำของแม่เหล็กตามหลักการของ ไมเคิล ฟาราเดย์ คือ การเคลื่อนที่ของขดลวดตัวนำผ่านสนามแม่เหล็ก หรือการเคลื่อนที่แม่เหล็กผ่านขดลวดตัวนำ จะทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำขึ้นในขดลวดตัวนำนั้น
เครื่องกำเนิดไฟฟ้ามี 2 ชนิด คือ
- ชนิดกระแสตรงเรียกว่า ไดนาโม(Dynamo) และ
- ชนิดกระแสสลับเรียกว่า อัลเตอร์เนเตอร์(Alternator)
สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ใช้งานในเชิงอุตสาหกรรมนั้น โดยมากจะเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิดกระแสสลับ ซึ่งมีทั้งแบบ 1 เฟส และแบบ 3 เฟส โดยเฉพาะเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่ใช้ตามโรงไฟฟ้าจะเป็นเครื่องกำเนิดแบบ 3 เฟสทั้งหมด เนื่องจากสามารถผลิตและจ่ายกำลังไฟฟ้าได้เป็นสามเท่าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบ 1 เฟส
ส่วนประกอบของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
โดยทั่วไปแล้วเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะประกอบด้วยส่วนสำคัญ 2 ส่วน คือส่วนที่เรียกว่า
- โรเตอร์(Rotor) ซึ่งจะมีขดลวดตัวนำฝังอยู่ในร่องรอบแกนโรเตอร์ที่ทำจากแผ่นเหล็กซิลิคอน(Silicon Steel Sheet) ขนาดหนาประมาณ 0.35-0.5 มิลลิเมตร นำมาอัดแน่นโดยระหว่างแผ่นเหล็กซิลิคอนจะมีฉนวนเคลือบ ทั้งนี้เพื่อลดการสูญเสียที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าไหลวน (Eddy Current) ภายในแกนเหล็กของโรเตอร์จะได้รับไฟฟ้ากระแสตรงจากเอ็กไซเตอร์(Excitor) เพื่อทำหน้าที่ในการสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าขึ้น
- สเตเตอร์(Stator) คือ ส่วนที่อยู่ภายในร่องแกนสเตเตอร์ มีขดลวดซึ่งทำจากแผ่นเหล็กอัดแน่นเช่นเดียวกับโรเตอร์ฝังอยู่ อาศัยหลักการของการเคลื่อนที่ของแม่เหล็กผ่านลวดตัวนำ จะทำให้เกิดการเหนี่ยวนำแรงดันไฟฟ้าที่สเตเตอร์และนำแรงดันไฟฟ้านี้ไปใช้ต่อไป
อุปกรณ์ประกอบที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่ คือ เอ็กไซเตอร์อยู่แกนเดียวกับโรเตอร์ ทำหน้าที่ผลิตไฟฟ้ากระแสตรงป้อนให้แก่โรเตอร์ (D.C. Exciting Current) เพื่อสร้างสนามแม่เหล็กขึ้นบนโรเตอร์ ชนิดของเอ็กไซเตอร์จะเป็นแบบไฟฟ้ากระแสตรง หรืออาจจะใช้แบบกระแสสลับ แล้วผ่านวงจรแปลงไฟฟ้าให้เป็นกระแสตรงก่อนป้อนเข้าสู่โรเตอร์ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่มักจะใช้เอ็กไซเตอร์ชนิดหลังเป็นส่นมาก
การควบคุมแรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
สามารถกระทำได้โดยการปรับความเข้มของสนามแม่เหล็กที่โรเตอร์สร้างขึ้นด้วยการปรับกระแสไฟฟ้าตรงที่ป้อนให้กับโรเตอร์ ส่วนความถี่ของไฟฟ้าที่ผลิตขึ้นอยู่กับปัจจัย 2 อย่าง คือ ความเร็วรอบที่โรเตอร์หมุน ยิ่งหมุนรอบมากความถี่ไฟฟ้าก็จะยิ่งสูง และจำนวนขั้วแม่เหล็กไฟฟ้าที่สร้างขึ้นบนโรเตอร์ ยิ่งมีขั้วมากเท่าไร ความถี่ไฟฟ้าก็จะมากขึ้นตาม
พิกัดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
- พิกัดแบบสำรองฉุกเฉิน (Standby Rating) ใช้สำหรับสำรองไฟฟ้าขณะที่ไฟฟ้าดับ โดยจะใช้สำรองของสถานที่ที่มีไฟฟ้าจากการไฟฟ้าใช้งานอยู่แล้ว เช่น โรงงานอุตสาหกรรม, ธนาคาร, อาคารสูง , โรงพยาบาล, งานภาคเกษตรกรรมขนาดใหญ่ เป็นต้น ซึ่งโหลดอาจมีการเปลี่ยนแปลงขึ้น ๆ ลง ๆ หากรันเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเกิน24ชั่วโมง ควรเดินที่โหลดเฉลี่ยประมาณ 70% ของพิกัดเต็ม ไม่ควรเดินเครื่องเกินกว่า 200 ชั่วโมงต่อปี
- พิกัดแบบต้นกำลัง (Prime Rating) สำหรับสถานที่ ที่ไฟฟ้าหลักยังเข้าไปถึง มีการใช้งานต่อเนื่อง โดยพิกัดไฟฟ้าจะเปลี่ยนแปลงขึ้นลง โดยขึ้นอยู่กับพิกัดที่ใช้ในหน่วยงาน ทั่วไปจะถูกนำไปใช้ในสถานที่ที่ไฟหลวงยังเข้าไม่ถึง ใช้เดินเครื่องตลอดเวลา ซึ่งโหลดอาจมีการเปลี่ยนแปลงขึ้น ๆ ลง ๆ หากรันเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเกิน24ชั่วโมง ควรเดินที่โหลดเฉลี่ยประมาณ 70% ของพิกัดเต็ม สามารถรันเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่พิกัดแบบต้นกำลังได้ไม่จำกัด ช.ม./ปี
- พิกัดต่อเนื่อง (Continuous Rating) เป็นพิกัดที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามารถจ่ายโหลดได้ต่อเนื่อง 100% โดยไม่จำกัด ช.ม./ปี
หมายเหตุ
- Standby Rating จะมากกว่า Prime Rating 10-15%
- Continuous Rating จะน้อยกว่า Prime Rating 20-25%
