دلایل اینکه ژنراتورهای همگام دارای تلفات بیشتری نسبت به موتورهای القایی هستند چیست

با اینکه هم ژنراتورهای همزمان (Synchronous Generators) و هم موتورهای القایی (Induction Motors) بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی عمل می‌کنند، اما در ساختار و اصول کاری تفاوت دارند. این تفاوت‌ها منجر به این می‌شود که ژنراتورهای همزمان معمولاً نسبت به موتورهای القایی، ضریب ضایعات بالاتری داشته باشند. در ادامه تحلیل دقیق دلایل آورده شده است:

۱. ضریب ضایعات سیستم تحریک

• ژنراتور همزمان: ژنراتورهای همزمان نیاز به یک سیستم تحریک مستقل برای تولید میدان مغناطیسی روتور دارند. این سیستم معمولاً شامل یک تحریک‌کننده، مستقیم‌کننده و مدارهای کنترل مربوطه است که انرژی مصرف می‌کنند و به افزایش ضریب ضایعات کمک می‌کنند.

• موتور القایی: موتورهای القایی میدان مغناطیسی روتور را از طریق القای از میدان مغناطیسی استاتور تولید می‌کنند، که این امر نیاز به یک سیستم تحریک مستقل را حذف می‌کند و بنابراین این نوع ضریب ضایعات را کاهش می‌دهد.

۲. ضریب ضایعات هسته

• ژنراتور همزمان: ضریب ضایعات هسته (شامل ضریب ضایعات هیسترزیس و جریان‌های پیچشی) در ژنراتورهای همزمان معمولاً بیشتر است. این امر به دلیل وجود میدان‌های مغناطیسی قوی‌تر و مواد هسته روتور و استاتور که باید مقاومت در برابر چگالی‌های فلوکس مغناطیسی بالاتر داشته باشند، است.

• موتور القایی: ضریب ضایعات هسته در موتورهای القایی نسبتاً کمتر است به دلیل میدان‌های مغناطیسی ضعیف‌تر و چگالی‌های فلوکس مغناطیسی کمتر.

۳. ضریب ضایعات مس

• ژنراتور همزمان: پیچه‌های استاتور و روتور ژنراتورهای همزمان معمولاً طولانی‌تر و پیچ‌های بیشتری دارند که منجر به مقاومت بیشتر و در نتیجه ضریب ضایعات مس بالاتر می‌شود.

• موتور القایی: پیچه‌های موتورهای القایی معمولاً فشرده‌تر و با مقاومت کمتر هستند که منجر به کاهش ضریب ضایعات مس می‌شود.

۴. ضریب ضایعات هوایی

• ژنراتور همزمان: ژنراتورهای همزمان، به خصوص آنهایی که برای تولید انرژی در مقیاس بزرگ استفاده می‌شوند، روتورهای بزرگ‌تری دارند. ضریب ضایعات هوایی (همچنین به عنوان ضریب ضایعات مکانیکی شناخته می‌شود) که در حین چرخش ایجاد می‌شود، بیشتر است.

• موتور القایی: موتورهای القایی روتورهای کوچک‌تری دارند که منجر به کاهش ضریب ضایعات هوایی می‌شود.

۵. ضریب ضایعات لغزش

• ژنراتور همزمان: بارهای محوری در ژنراتورهای همزمان بیشتر است، به ویژه در ژنراتورهای بزرگ، که منجر به افزایش ضریب ضایعات اصطکاک می‌شود.

• موتور القایی: بارهای محوری در موتورهای القایی نسبتاً کمتر است که منجر به کاهش ضریب ضایعات اصطکاک می‌شود.

۶. ضریب ضایعات سیستم خنک‌سازی

• ژنراتور همزمان: ژنراتورهای همزمان در مقیاس بزرگ نیاز به سیستم‌های خنک‌سازی کارآمد برای حفظ دمای عملیاتی ایمن دارند. این سیستم‌های خنک‌سازی خود انرژی مصرف می‌کنند و به افزایش ضریب ضایعات کلی کمک می‌کنند.

• موتور القایی: موتورهای القایی سیستم‌های خنک‌سازی ساده‌تری دارند که منجر به کاهش ضریب ضایعات می‌شود.

۷. ضریب ضایعات سیستم سرعت و کنترل

• ژنراتور همزمان: ژنراتورهای همزمان معمولاً در سیستم‌های تولید برق استفاده می‌شوند و نیاز به سیستم‌های سرعت و کنترل پیچیده برای حفظ فرکانس و ولتاژ خروجی پایدار دارند. این سیستم‌های کنترل انرژی مصرف می‌کنند.

• موتور القایی: موتورهای القایی معمولاً برای به حرکت درآوردن بارهای مکانیکی استفاده می‌شوند و سیستم‌های سرعت و کنترل ساده‌تری دارند که منجر به کاهش ضریب ضایعات می‌شود.

خلاصه

ضریب ضایعات ژنراتورهای همزمان معمولاً بیشتر از موتورهای القایی است به دلایل زیر:

• ضریب ضایعات سیستم تحریک: ژنراتورهای همزمان نیاز به سیستم‌های تحریک مستقل دارند که موجب افزایش مصرف انرژی می‌شود.

• ضریب ضایعات هسته: ژنراتورهای همزمان دارای میدان‌های مغناطیسی قوی‌تر و چگالی‌های فلوکس مغناطیسی بیشتری هستند که منجر به افزایش ضریب ضایعات هسته می‌شود.

• ضریب ضایعات مس: پیچه‌های ژنراتورهای همزمان دارای مقاومت بیشتری هستند که منجر به افزایش ضریب ضایعات مس می‌شود.

• ضریب ضایعات هوایی: ژنراتورهای همزمان دارای روتورهای بزرگ‌تری هستند که منجر به افزایش ضریب ضایعات هوایی می‌شود.

• ضریب ضایعات لغزش: ژنراتورهای همزمان دارای بارهای محوری بیشتری هستند که منجر به افزایش ضریب ضایعات اصطکاک می‌شود.

• ضریب ضایعات سیستم خنک‌سازی: ژنراتورهای همزمان نیاز به سیستم‌های خنک‌سازی کارآمد دارند که موجب مصرف انرژی اضافی می‌شوند.

• ضریب ضایعات سیستم سرعت و کنترل: ژنراتورهای همزمان نیاز به سیستم‌های سرعت و کنترل پیچیده دارند که موجب مصرف انرژی می‌شوند.