generator

+ + + เ ค รื่ อ ง กำ เ นิ ด ไ ฟ ฟ้ า ( G e n e r e a t o r ) + + +

:: เครื่องกำเนิดไฟฟ้า(Generator) ::

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่เปลี่ยนแปลงพลังงานกลมาเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยอาศัยการเหนี่ยวนำของแม่เหล็กตามหลักการของ ไมเคิล ฟาราเดย์ คือ การเคลื่อนที่ของขดลวดตัวนำผ่านสนามแม่เหล็ก หรือการเคลื่อนที่แม่เหล็กผ่านขดลวดตัวนำ จะทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำขึ้นในขดลวดตัวนำนั้น เครื่องกำเนิดไฟฟ้ามี 2 ชนิด คือชนิดกระแสตรงเรียกว่า ไดนาโม (Dynamo) และชนิดกระแสสลับเรียกว่า อัลเตอร์เนเตอร์ (Alternator) สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ใช้งานในเชิงอุตสาหกรรมนั้น โดยมากจะเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิดกระแสสลับ ซึ่งมีทั้งแบบ 1 เฟส และแบบ 3 เฟส โดยเฉพาะเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่ใช้ตามโรงไฟฟ้าจะเป็นเครื่องกำเนิดแบบ 3 เฟสทั้งหมด เนื่องจากสามารถผลิตและจ่ายกำลังไฟฟ้าได้เป็นสามเท่าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบ 1 เฟส โดยทั่วไปแล้วเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะประกอบด้วยส่วนสำคัญ 2 ส่วน คือส่วนที่เรียกว่า โรเตอร์(Rotor)  ซึ่งจะมีขดลวดตัวนำฝังอยู่ในร่องรอบแกนโรเตอร์ที่ทำจากแผ่นเหล็กซิลิคอน(Silicon Steel Sheet) ขนาดหนาประมาณ 0.35-0.5 มิลลิเมตร นำมาอัดแน่นโดยระหว่างแผ่นเหล็กซิลิคอนจะมีฉนวนเคลือบ ทั้งนี้เพื่อลดการสูญเสียที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าไหลวน (Eddy Current) ภายในแกนเหล็กของโรเตอร์จะได้รับไฟฟ้ากระแสตรงจากเอ็กไซเตอร์(Excitor) เพื่อทำหน้าที่ในการสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าขึ้น อีกส่วนหนึ่งของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าคือส่วนที่อยู่กับที่ เรียกว่า สเตเตอร์(Stator) ภายในร่องแกนสเตเตอร์ 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 ซึ่งพอสรุปออกมาได้ดังสมการ n=120f/p f หมายถึง ความถี่ไฟฟ้า (เฮิรตซ์) n หมายถึง ความเร็วรอบในการหมุน (รอบต่อนาที) p หมายถึง จำนวนขั้วแม่เหล็ก (ขั้ว) ด้านประสิทธิภาพ มิใช่อยู่ที่ตัวเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเท่านั้น ต้องควบคุมการผลิตไฟฟ้าให้ได้ระดับแรงดันและความถี่อยู่ในเกณฑ์กำหนดด้วย ดังนั้น ความเร็วรอบหมุนและสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นบนโรเตอร์จึงต้องได้รับการควบคุมอยู่เสมอ โดยจะมีตัวโกเวอร์เนอร์(Governor) ควบคุมความเร็วรอบให้คงที่ ถ้าความเร็วรอบลดลงก็จะส่งสัญญาณไปยังแหล่งต้นกำลังงาน ให้เพิ่มกำลังในการหมุนมากขึ้นเพื่อเข้าสู่สภาวะปกติต่อไป

:: เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยกังหันน้ำ ::

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยกังหันน้ำ จำแนกตามความเร็ว (Speed) และขนาดอย่างกว้างๆ ดังต่อไปนี้

เครื่องความเร็วรอบสูง ขนาดเล็ก คือ ขนาด 200 – 2,000 เควี เอ.หมุน 1,000 – 750 รอบต่อนาที (หรืออาจต่ำกว่านี้) ส่วนมากเป็นชนิดเพลานอน (Horizontal Shaft) ต่อตรงกับกังหันน้ำประเภท Impulse บางทีก็เป็นชนิดเพลาตั้ง(Vertical Shaft) ต่อตรงหรือขับด้วยเกียร์จากกังหันรอบช้า ในบางโอกาสที่ใช้กับกังหันน้ำประเภท Reaction ด้วยก็มี   เครื่องความเร็วรอบสูง ขนาดใหญ่ คือขนาด 3,000 – 100,000  เควี เอ. หรือสูงกว่านี้หมุน 750 – 333 รอบต่อนาที   มีทั้งชนิดเพลานอนและเพลาตั้ง เหมาะกับกังหันน้ำประเภท Impulse หรือ Reaction   เครื่องความเร็วรอบต่ำ ขนาดเล็ก คือ ขนาด 200 – 2,00 เควี. หมุน 250 รอบต่อนาทีลงมา จนถึงขนาด 5,000 หรือ 10,000 เควี หมุน 125 รอบต่อนาทีลงมา ส่วนมากเป็นชนิดเพลาตั้ง เหมาะกับกังหันน้ำแบบ Francis และ Kaplan   เครื่องความเร็วรอบต่ำ ขนาดใหญ่ คือ ขนาด 5,000 – 250,000 เควีเอ. หมุนหรือสูงกว่านี้ หมุน 250 – 75 รอบต่อนาที เป็นเครื่องชนิดเพลาตั้ง เหมาะกับกังหันน้ำแบบ Francis และ Kaplan 2.6.3 ค่าลงทุนขั้นแรกและต้นทุนการผลิตไฟฟ้า โรงไฟฟ้าพลังน้ำใหม่มีค่าลงทุนขั้นแรกประมาณ 20,000 – 56,375 บาทต่อกิโลวัตต์ คิดเป็นต้นทุนการผลิตประมาณ 1.20 – 2.20  บาทต่อหน่วย