सिंक्रोनस जनरेटर की शीतलन

सिंक्रोनस जेनरेटर की शीतलन: विधियाँ, लाभ और सीमाएँ

शीतलन का महत्व

शीतलन सिंक्रोनस जेनरेटर के संचालन का एक महत्वपूर्ण पहलू है। प्राकृतिक शीतलन तंत्र एल्टरनेटरों में उत्पन्न होने वाली अधिक मात्रा में गर्मी को विसर्जित करने के लिए पर्याप्त नहीं होते हैं। इस समस्या को दूर करने के लिए बलपूर्वक वायु शीतलन प्रणालियों का उपयोग किया जाता है। इन प्रणालियों में वायु को एक्टिव रूप से एल्टरनेटर में दबाया जाता है, जिससे उसकी सतहों पर अधिक मात्रा में वायु पास हो जाती है, जिससे गर्मी का विसर्जन किया जाता है। एक बंद-परिपथ वेंटिलेशन प्रणाली सिंक्रोनस जेनरेटर के शीतलन में विशेष रूप से प्रभावी होती है। इस सेटअप में, एल्टरनेटर से गर्म, साफ वायु को एक पानी-शीतलित हीट एक्सचेंजर द्वारा ठंडा किया जाता है और फिर पंखों का उपयोग करके एल्टरनेटर में फिर से परिचालित किया जाता है।

शीतलन वायु के संपर्क में आने वाले सतह क्षेत्र को अधिकतम करने के लिए, जेनरेटर के स्टेटर और रोटर कोर, और फील्ड कोइल में डक्ट शामिल किए जाते हैं। इन डक्टों को आवश्यक हवा-प्रवाह पैटर्न के आधार पर त्रिज्याकार या अक्षीय दिशा में व्यवस्थित किया जा सकता है।

त्रिज्याकार प्रवाह वेंटिलेशन प्रणाली

विवरण

त्रिज्याकार प्रवाह वेंटिलेशन प्रणाली में, शीतलन वायु स्टेटर के वायु अंतराल से डक्ट में प्रवेश करती है और त्रिज्याकार रूप से स्टेटर के पीछे की ओर प्रवाहित होती है, जहाँ से इसे बाद में निकाला जाता है।

लाभ

• कम ऊर्जा का नुकसान: वेंटिलेशन के लिए आवश्यक ऊर्जा को न्यूनतम रखा जाता है, जो समग्र दक्षता में योगदान देता है।

• सामान्यता: यह प्रणाली छोटे और बड़े मशीनों दोनों पर लागू की जा सकती है, जिससे यह विभिन्न जेनरेटर आकारों के लिए एक लचीली विकल्प बन जाती है।

सीमाएँ

आकार और संपीडन: वेंटिलेशन डक्टों की उपस्थिति, जो आर्मेचर की लंबाई का लगभग 20% घेर सकती है, मशीन को कम संपीडित बनाती है।

गर्मी का विसर्जन: अन्य शीतलन प्रणालियों की तुलना में, त्रिज्याकार प्रवाह प्रणाली अपेक्षाकृत कम गर्मी का विसर्जन प्रदान करती है। कुछ मामलों में, मशीन में प्रवाहित होने वाली शीतलन वायु की मात्रा के उतार-चढ़ाव के कारण प्रणाली की स्थिरता को प्रभावित किया जा सकता है।

अक्षीय प्रवाह वेंटिलेशन प्रणाली

विवरण

इस विधि में, वायु को स्टेटर और रोटर में बनाए गए छेदों द्वारा अक्षीय रूप से प्रवाहित किया जाता है।

प्रदर्शन और सीमाएँ

अक्षीय प्रवाह वेंटिलेशन प्रणाली अत्यधिक प्रभावी होती है, लेकिन मशीनों के लिए नहीं जिनकी अक्षीय लंबाई महत्वपूर्ण होती है। इसका एक प्रमुख दोष असमान गर्मी का हस्तांतरण है। मशीन के वायु निकास खंड को कम शीतलन प्राप्त होता है क्योंकि वायु अक्षीय डक्टों के माध्यम से गर्म होती जाती है।

परिधिक वेंटिलेशन

विवरण

परिधिक वेंटिलेशन में, वायु को स्टेटर कोर के बाहरी परिधि पर एक या अधिक बिंदुओं पर प्रदान किया जाता है और फिर लेमिनेशन के बीच डक्टों के माध्यम से निर्दिष्ट निकास तक परिधिक रूप से बलपूर्वक प्रवाहित किया जाता है। यह विधि डक्ट क्षेत्र को बढ़ाने की अनुमति देती है।

संयोजन और विचार

कुछ मामलों में, परिधिक वेंटिलेशन को त्रिज्याकार प्रवाह प्रणाली के साथ संयोजित किया जाता है। हालाँकि, दो वायु प्रवाहों के बीच हस्तक्षेप से बचने का ध्यान रखा जाना चाहिए। ऐसे हस्तक्षेप से बचने के लिए, वैकल्पिक त्रिज्याकार डक्टों की बाहरी सतहों को आमतौर पर बंद किया जाता है।

शीतलन वायु की आवश्यकताएँ

प्रभावी शीतलन के लिए, उपयोग की जाने वाली वायु स्वच्छ और धूल से रहित होनी चाहिए। धूल के कण डक्टों को अवरुद्ध कर सकते हैं, जिससे उनका अनुप्रस्थ-खंड क्षेत्र कम हो जाता है और, इस प्रकार, चालन द्वारा गर्मी के हस्तांतरण की दक्षता कम हो जाती है। स्वच्छ वायु को सुनिश्चित करने के लिए, आमतौर पर वायु फिल्टर और चीज़क्लोथ फिल्टर का उपयोग किया जाता है। कुछ स्थितियों में, वायु को एक स्प्रे चैम्बर में धोया जाता है। इसके अतिरिक्त, अधिकांश मामलों में, वायु को पानी के कूलरों द्वारा ठंडा किया जाता है और फिर पुनर्चक्रण के लिए पुनः उपयोग किया जाता है।

वायु शीतलन की सीमाएँ

उपकरण और लागत: बड़ी क्षमता वाली मशीनों के लिए, वायु परिचालित करने वाले पंख बड़े होते हैं और बड़ी मात्रा में ऊर्जा खपत करते हैं। इससे ऑक्सिलियरी उपकरणों का उपयोग आवश्यक होता है, जो महंगे हो सकते हैं।

क्षमता की सीमाएँ: वायु शीतलन द्वारा तापमान को सुरक्षित संचालन सीमाओं के भीतर रखने के लिए मशीनों के लिए एक आदर्श रेटिंग होती है, जिससे आगे वायु शीतलन पर्याप्त नहीं रहता।

सिंक्रोनस जेनरेटरों का हाइड्रोजन शीतलन

हाइड्रोजन शीतलन प्रणाली में, हाइड्रोजन गैस शीतलन माध्यम के रूप में कार्य करती है। इस विधि का एक अधिक गहरा अध्ययन "सिंक्रोनस जेनरेटर का हाइड्रोजन शीतलन" नामक लेख में पाया जा सकता है।

सिंक्रोनस जेनरेटरों में प्रत्यक्ष जल शीतलन

अनुप्रयोग

500 MW या उससे अधिक क्षमता वाले बड़े टर्बो-एल्टरनेटरों से गर्मी निकालने के लिए हाइड्रोजन शीतलन अपर्याप्त साबित होता है। ऐसी मशीनों के लिए आवश्यक हाइड्रोजन गैस की बड़ी मात्रा इसका उपयोग आर्थिक रूप से अव्यावहारिक बना सकती है। इन मामलों में, प्रत्यक्ष जल शीतलन का उपयोग किया जाता है। बहुत बड़े टर्बो-जेनरेटरों में, रोटर अक्सर हाइड्रोजन द्वारा शीतलित किए जाते हैं, जबकि स्टेटर वाइंडिंग्स को प्रत्यक्ष डिमिनेरलाइज्ड जल द्वारा शीतलित किया जाता है। जल को एक AC मोटर-संचालित सेंट्रीफ्यूगल पंप का उपयोग करके परिचालित किया जाता है, और कैर्ट्रिज फिल्टरों का उपयोग विकारियों और पाइपिंग में उत्पन्न होने वाले धातु अपघटक कणों को वाइंडिंग्स के खोखले चालकों में प्रवेश करने से रोकने के लिए किया जाता है।

हाइड्रोजन शीतलन के तुलना में लाभ

• दक्षता: जल-शीतलित प्रणालियाँ हाइड्रोजन की तुलना में जल की उच्च ऊष्मीय चालकता के कारण तेज और अधिक दक्ष होती हैं।

• स्थान अनुकूलन: जल के लिए आवश्यक छोटे डक्ट क्षेत्र जेनरेटर के डिजाइन को अनुकूलित करने के लिए छोटे कंडक्टरों को स्लॉट्स में समायोजित करने की अनुमति देते हैं।

हानियाँ

• शुद्धीकरण की आवश्यकता: शीतलन के लिए उपयोग किए जाने वाला जल उच्च रूप से शुद्ध होना चाहिए, ताकि इसकी चालकता बढ़ने से विद्युत समस्याएँ न उत्पन्न हों।

• लागत: जल शीतलन आमतौर पर हाइड्रोजन शीतलन की तुलना में अधिक महंगा होता है, जिससे जेनरेटर शीतलन के लिए यह एक महंगा विकल्प बन जाता है।

संक्षेप में, सिंक्रोनस जेनरेटरों का शीतलन विभिन्न विधियों से संबंधित है, जिनमें से प्रत्येक के अपने लाभ और सीमाएँ होती हैं। उपयुक्त शीतलन विधि का चयन जेनरेटर के आकार, क्षमता और संचालन आवश्यकताओं पर निर्भर करता है।