เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ

(Synchronous  Generator )

ระบบไฟฟ้าที่ใช้งานอยู่ในปัจจุบันได้มาจากโรงต้นกำลัง (Power  plant)  ซึ่งเป็นแหล่งผลิตพลังงานไฟฟ้าอยู่ในความรับผิดชอบของการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย  ทำหน้าที่ในการจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับการไฟฟ้าภูมิภาค และการไฟฟ้านครหลวง  เพื่อจำหน่ายให้กับบ้านพักอาศัย สำนักงาน  หน่วยงานต่างๆ และโรงงานอุตสาหกรรม  โรงต้นกำลังที่ผลิตพลังงานไฟฟ้านั้น มีทั้งโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อน  โรงไฟฟ้าพลังน้ำ  โรงไฟฟ้ากังหันก๊าซ  โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม โรงไฟฟ้านิวเคลียร์  และยังรวมถึงการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานทดแทนอีกด้วย   โดยภายในโรงงานไฟฟ้าแต่ละชนิดจะมีเครื่องจักรที่สำคัญทำหน้าที่ผลิตพลังงานไฟฟ้าส่งออกไปใช้งาน  เรียกว่า  เครื่องกำเนิดไฟฟ้า  (Generator)

รูปที่  1   โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อน

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นเครื่องกลที่ทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้า  โดยอาศัยการเหนี่ยวนำของแม่เหล็กตามหลักการของ ไมเคิล ฟาราเดย์ โดยการหมุนตัดกันระหว่างขดลวดตัวนำกับสนามแม่เหล็ก  พิกัดกำลังของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะบอกเป็นโวลต์-แอมป์ (VA) หรือกิโลโวลต์-แอมป์ (KVA) ซึ่งเป็นกำลังไฟฟ้าปรากฏ (Apparent  Power) ที่เครื่องจ่ายออกมา และสามารถแบ่งชนิดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแต่ละประเภท  ได้ดังนี้

1.  ชนิดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า    

การออกแบบสร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบัน ได้มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องเพื่อให้เครื่องกำเนิดทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ มีความเหมาะสมกับตัวต้นกำลังแต่ละชนิด เช่นเครื่องกังหันแบบต่างๆ มีขนาดกะทัดรัด ง่ายต่อการควบคุมและสะดวกต่อการบำรุงรักษานั่นเอง ซึ่งแบ่งได้ดังนี้

1.1  แบ่งตามจำนวนเฟสของระบบไฟฟ้า 

1.1.1  เครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิด 1 เฟส (Single Phase Generator)   ให้แรงดันไฟฟ้าระบบ 1 เฟส  2 สาย (L,N) 220 โวลต์ 50  เฮิรตซ์  ส่วนใหญ่จะเป็นเครื่องกำเนิดขนาดเล็กให้กำลังไม่เกิน  5  KVA  หรือ  5 KW  ใช้เครื่องยนต์ขนาดเล็กเป็นตัวต้นกำลัง ส่งกำลังโดยการต่อเพลาเข้าโดยตรงหรือใช้สายพานส่งกำลัง ส่วนใหญ่จะนำไปใช้งานผลิตไฟฟ้าชั่วคราว  ใช้เป็นไฟฉุกเฉิน  หรืองานเฉพาะกิจที่ไม่สามารถใช้ไฟของการไฟฟ้าได้

รูปที่  2  เครื่องกำเนิดไฟฟ้า  1  เฟส

                      1.1.2  เครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิด 3 เฟส (Three Phase Generator)  ให้แรงดันไฟฟ้าระบบ 3 เฟส 220/380 โวลต์ 50  เฮิรตซ์  หรือให้แรงดันไฟฟ้าสูงสุดได้ไม่เกิน  20  กิโลโวลต์  มีขนาดตั้งแต่  5  KVA ขึ้นไป ที่ขดลวดสเตเตอร์ของเครื่องกำเนิดชนิดนี้ มีขดลวด 3 ชุด แต่ละชุดวางมุมห่างกัน 120 องศาทางไฟฟ้า

                                                 

รูปที่  3  เครื่องกำเนิดไฟฟ้า  3  เฟส

1.2  แบ่งตามลักษณะของขดลวดสนามแม่เหล็กที่กระทำกับขดลวดสเตเตอร์

1.2.1  เครื่องกำเนิดชนิดขดลวดสนามแม่เหล็กอยู่กับที่  มีขดลวดสนามแม่เหล็กติดอยู่กับที่ที่โครงสเตเตอร์ เพื่อสร้างเส้นแรงแม่เหล็กให้วิ่งจากขั้วเหนือ (N) ไปยังขั้วใต้ (S)  ส่วนขดลวดอาร์เมเจอร์ที่เป็นตัวหมุนจะเป็นตัวจ่ายไฟออกไปใชงานผ่านทาง สลิปริง และแปรงถ่าน ส่วนมากจะเป็นเครื่องกำเนิดขนาดเล็ก

 1.2.2  เครื่องกำเนิดชนิดขดลวดสนามแม่เหล็กหมุน  มีขดลวดสนามแม่เหล็กที่สร้างขั้วเหนือ และใต้ เป็นตัวหมุน ส่วนขดลวดอาร์เมเจอร์ที่ผลิตไฟฟ้าออกไปใช้งานจะพันอยู่บนแกนเหล็กของโครง สเตเตอร์โดยไม่ต้องมีแปรงถ่านและสลิปริงสามารถรับพิกัดกระแสได้มากกว่าแบบแรก ส่วนมากจะเป็นเครื่องกำเนิด ขนาดกลาง และใหญ่

1.3  แบ่งตามลักษณะการติดตั้ง

 1.3.1  เครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิดเพลานอน หรือ แนวราบ ถ้าสังเกตที่เพลาโรเตอร์ของเครื่องกำเนิดชนิดนี้จะติดตั้งหรือวางในแนวราบ  มีการต่อเพลาโดยตรงเข้ากับตัวต้นกำลังที่เป็นเครื่องยนต์ หรือเครื่องกังหันแบบต่างๆ มีทั้งขนาดเล็ก ขนาดกลาง และขนาดใหญ่ เป็นที่นิยมใช้งานกันทั่วไป

 1.3.2  เครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิดเพลาตั้ง  การติดตั้งจะวางเพลาโรเตอร์ของเครื่องกำเนิดอยู่ในแนวตั้งขึ้น  เช่น  เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ใช้กับเขื่อนต่างๆ โดยมีกังหันน้ำต่อเพลาเข้ากับโรเตอร์ของเครื่องกำเนิดในแนวตั้งให้ความเร็วรอบของการหมุนต่ำ

1.4  แบ่งตามพิกัดกำลังใช้งาน

1.4.1  เครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดเล็ก  ส่วนมากจะเป็นเครื่องกำเนิดชนิด 1 เฟส  ให้แรงดันไฟฟ้า  220 โวลต์  มีขนาดไม่เกิน  5 KVA  มีจำหน่ายตามท้องตลาดทั่วไป ใช้ผลิตไฟฟ้าชั่วคราว  ใช้เป็นไฟฉุกเฉิน และใช้กับงานเฉพาะกิจ

1.4.2  เครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดกลาง  เป็นเครื่องกำเนิดที่จ่ายระบบไฟ 3 เฟส ให้แรงดันไฟฟ้า    220 /380โวลต์  มีขนาดตั้งแต่ 5 KVA  ถึง  500 KVA  ใช้เป็นเครื่องสำรองไฟให้กับโรงพยาบาล  โรงแรม  ศูนย์การค้า  ธนาคาร  และโรงงานอุตสาหกรรม ในกรณีที่ระบบไฟฟ้าของการไฟฟ้าไม่สามารถจ่ายไฟได้  อาจจะให้เครื่องกำเนิดเริ่มเดินด้วยมือ(Manual) หรือให้เริ่มเดินแบบอัตโนมัติ แบบใช้ทรานส์เฟอร์สวิตช์ (Transfer switch)       ทำหน้าที่ถ่ายโอนระบบไฟฟ้าของเครื่องสำรองไฟและระบบจำหน่ายของการไฟฟ้าเข้ากับโหลด

1.4.3  เครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่  มีขนาดตั้งแต่  500 KVA  เป็นต้นไป  ส่วนมากจะใช้เป็นกำลังหลักในการผลิตไฟฟ้าของโรงต้นกำลัง  เช่น  โรงงานไฟฟ้าพลังงานความร้อน  พลังน้ำ  กังหันแก๊ส  และโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม  โดยจ่ายแรงดันไฟฟ้าได้ประมาณ  20 KV เข้าสู่ระบบสายส่งแรงสูงของการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย  หรือใช้ในการผลิตไฟฟ้าเพื่อเชื่อมต่อให้กับระบบจำหน่าย 22 KV ของการไฟฟ้าภูมิภาคโดยตรง

1.5  แบ่งตามพลังกลที่ใช้ขับเครื่องกำเนิด

1.5.1  เครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิดใช้กังหันไอน้ำเป็นตัวต้นกำลัง โดยการนำเอาไอน้ำที่มีความดันสูงและอุณหภูมิสูง (Supper heat)  จากหม้อไอน้ำ  (Boiler) ไหลผ่านวาล์วของระบบควบคุม และเมื่อไอน้ำไหลเข้าไปในกังหันไอน้ำ (Stream Turbine) ที่มีลักษณะเป็นซี่ๆ ทั้งชุดความดันต่ำและชุดความดันสูง ความดันของไอน้ำจะลดลงและเกิดการขยายตัวทำให้ปริมาตรของไอน้ำเพิ่มขึ้น มีผลทำให้ความเร็วในการไหลของไอน้ำสูงขึ้นและเมื่อไปปะทะกับใบพัดจำนวนหลายชุดที่ติดอยู่ที่เพลา ก็จะผลักให้เพลาของกังหันหมุนก่อให้เกิดกำลังกลและไปหมุนขับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าผลิตไฟออกมา

                                       

รูปที่  4  กังหันไอน้ำผลิตไฟฟ้า

1.5.2  เครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิดใช้กังหันน้ำเป็นตัวต้นกำลัง  กังหันชนิดนี้จะมีใช้งานกับเขื่อนต่างๆ เช่น เขื่อนภูมิพล  เขื่อนสิริกิตติ์  เขื่อนวชิรลงกรณ์  เขื่อนอุบลรัตน์ ฯลฯ  มีทั้งแบบ คาปลาน (kaplan), ฟรานซิส  (Francis), เทอบูล่าร์ (Tubular), เตอร์โก (Turgo) และ เพลตอน  (Pelton)  การทำงานอาศัยพลังงานจลน์ของแรงดันน้ำที่เกิดจากความต่างระดับของน้ำเหนือเขื่อน และท้ายเขื่อน ฉีดไปที่ใบพัดของกังหันน้ำ ทำให้เกิดการหมุนในแนวแกน เพื่อขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดผลิตไฟฟ้า ซึ่งให้ความเร็วรอบของการหมุนต่ำ

                                                      

รูปที่  5  กังหันน้ำผลิตไฟฟ้า

1.5.3  เครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิดใช้กังหันก๊าซเป็นตัวต้นกำลัง  การทำงานของเครื่องกังหันก๊าซ โดยมีเครื่องอัดอากาศ(Compressor)ต่ออยู่บนเพลาเดียวกับชุดกังหันและต่อตรงไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เมื่อเริ่มเดินเครื่องอากาศจะถูกดูดจากภายนอกเข้าหาเครื่องอัดอากาศทางด้านล่าง ถูกอัดจนมีความดันและอุณหภูมิสูงประมาณ 8-10 เท่า แล้วถูกส่งไปยังห้องเผาไหม้ ซึ่งใช้เชื้อเพลิงเป็นก๊าซธรรมชาติ(หรือน้ำมันดีเซล)จะถูกเผาไหม้และให้ความร้อนแก่อากาศ ก๊าซร้อนที่ออกจากห้องเผาไหม้จะถูกส่งไปยังกังหัน ทำให้กังหันหมุนเกิดงานขึ้น ไปขับเครื่องอัดอากาศและขณะเดียวกันก็ขับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าด้วย ความดันของก๊าซเมื่อผ่านตัวกังหันจะลดลงและผ่านออกมาที่บรรยากาศ

                                                 

รูปที่  6  กังหันก๊าซผลิตไฟฟ้า

1.5.4  เครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิดใช้กังหันลมเป็นตัวต้นกำลัง   กังหันลมที่ใช้ผลิตไฟฟ้าเป็นพลังงานทดแทนรูปแบบหนึ่ง  ซึ่งลมเป็นแหล่งพลังงานที่สะอาด สามารถใช้ได้อย่างไม่มีวันหมด  หลักการทำงานเมื่อมีลมพัดมาปะทะกับใบพัดของกังหันลม  กังหันลมจะทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานลมที่อยู่ในรูปของพลังงานจลน์ไปเป็นพลังงานกล โดยการหมุนของใบพัด  แรงจากการหมุนของใบพัดนี้ จะถูกส่งผ่านแกนหมุนทำให้เพลาที่ติดอยู่กับแกนหมุนของเครื่องกำเนิดเพื่อผลิตไฟฟ้า ซึ่งกังหันลมที่ใช้ในการผลิตไฟฟ้ามี    2  แบบ คือ แบบแกนเพลาแนวนอน  และแบบแกนเพลาแนวตั้ง

                                                                 

รูปที่  7  กังหันลมผลิตไฟฟ้า

            1.6  แบ่งตามลักษณะการนำไปใช้งาน

1.6.1  เครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิดสำรอง  (Standby Generator Type)  เครื่องกำเนิดชนิดนี้จะใช้เป็นกำลังสำรองเมื่อไฟฟ้าหลักดับไป เป็นเวลาไม่นานนัก  ซึ่งมีไว้สำหรับใช้เมื่อมีความจำเป็นหรือกรณีฉุกเฉิน ความสำคัญของเครื่องกำเนิดจึงอยู่ที่ความพร้อมใช้งานเป็นหลัก  ใช้สำหรับอาคารสูง  โรงงานอุตสาหกรรมที่ต้องการผลผลิตอย่างต่อเนื่อง เครื่องกำเนิดชนิดนี้จะต้องตอบสนองความต้องการได้อย่างรวดเร็ว  มีความเที่ยงตรงแม่นยำ  และออกแบบให้ใช้งานเต็มกำลังของเครื่องยนต์เพื่อใช้ขับเคลื่อนเครื่องกำเนิด และเครื่องกำเนิดชนิดนี้จะไม่สามารถจ่ายโหลดเกินกำลังได้  ชั่วโมงการทำงานจะต้องไม่เกินพิกัดของผู้ผลิตเครื่องยนต์  เช่นกำหนดไว้ไม่เกิน 150  หรือ 200 ชั่วโมงต่อปี  และการเดินเครื่องแต่ละครั้งจะต้องอยู่ในข้อกำหนดของผู้ผลิตด้วย  เช่น  ในรอบเดินเครื่อง 12  ชั่วโมง ต้องหยุด 1 ชั่วโมง  เป็นต้น

1.6.2  เครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิดสำรองต่อเนื่อง  (Continuous  Generator Type)  ใช้เป็นกำลังสำรองแต่สามารถใช้งานได้อย่างต่อเนื่องเมื่อไฟฟ้าหลักดับ  เช่น กรณีที่ไฟฟ้าหลักดับนานเกิน 12  ชั่วโมง ใช้กับโหลดที่มีกระแสเริ่มเดินสูง เครื่องกำเนิดชนิดนี้จะมีขีดความสามารถสูงกว่าแบบแรกและราคา        แพงกว่า เนื่องจากการออกแบบจะต้องเลือกเครื่องยนต์ที่มีกำลังหรือแรงม้าที่มากพอ และสามารถรับโหลดเกินกำลังได้ 10 %  ตามมาตรฐาน  IEC และมาตรฐานอื่นๆ  การทำงานจะเป็นลักษณะกึ่งใช้งานหนัก  และจะต้องพิจารณาถึงความคงทนของฉนวนและอุณหภูมิการใช้งานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าด้วย

1.6.3  เครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิดจ่ายกำลังหลัก  (Base  load Generator)  เป็นเครื่องที่ใช้งานจ่ายกำลังไฟฟ้าหลัก สามารถใช้อย่างต่อเนื่องโดยไม่จำกัดชั่วโมงการทำงาน พิกัดของเครื่องจะต้องรับโหลดเป็น 70 %  ของเครื่องชนิดสำรอง  และ 60 %  ของเครื่องชนิดสำรองต่อเนื่อง  เครื่องชนิดนี้มักจะใช้ในเกาะ หรือสถานที่ใช้ไฟฟ้าชั่วคราว  เช่น  แท่นขดเจาะน้ำมัน  แคมป์งานก่อสร้าง  ฯลฯ  บางครั้งจะต้องติดตั้งเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพร้อมกัน  2 เครื่อง  แล้วสลับกันทำงาน เพื่อให้มีความสะดวกต่อการบำรุงรักษาตามช่วงเวลาที่กำหนด  

1.7  แบ่งตามลักษณะการออกแบบ

1.7.1  เครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิดเปลือยติดตั้งอยู่กับที่  (Bare  Generator)  เป็นชนิดที่นิยมใช้งานกันโดยทั่วไป  เครื่องยนต์ที่เป็นต้นกำลังและเครื่องกำเนิดจะเป็นชนิดเปลือย  มีชุดควบคุมติดตั้งอยู่ด้านท้ายของเครื่องกำเนิด  มีขนาดใหญ่และน้ำหนักมากจึงไม่นิยมเคลื่อนย้าย

1.7.2  เครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิดตู้ครอบเก็บเสียง  (Canopied and Sound  Proof)    เป็นชนิดที่ต้องการย้ายพื้นที่การใช้งานบ่อยๆ หรือต้องการเก็บเสียงหรือพื้นที่ที่ไม่มีห้องสำหรับติดตั้งเครื่องกำเนิด  ส่วนประกอบที่สำคัญทั้งหมดจะถูกออกแบบให้อยู่ในตู้ครอบ  เช่น  ถังน้ำมันเชื้อเพลิง  ชุดควบคุมสตาร์ตอัตโนมัติ และสวิตช์ถ่ายโอนกระแสไฟฟ้า

1.7.3  เครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิดเคลื่อนย้าย  (Mobile  Generator Trailer)  เครื่องกำเนิดชนิดนี้ใช้ในสถานที่ชั่วคราว  เช่น งานพิธีการต่างๆ  งานกู้ภัย  งานเฉพาะกิจภาคสนาม  สามารถเคลื่อนย้ายนำไปใช้งานในสถานที่ต่างๆ ได้  มีทั้งชนิดลากจูง  (Trailer)  และแบบบรรทุกบนรถยนต์  (Mobile  Generator) 

2.  โครงสร้างและส่วนประกอบของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

                ซึ่งในที่นี้จะพิจารณาเฉพาะเครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิดขดลวดสนามแม่เหล็กหมุน  ซึ่งประกอบด้วยส่วนที่อยู่กับที่ (Stator)  ส่วนที่หมุน  (Rotor)  ขดลวดแดมเปอร์และชุดเอ็กไซเตอร์

                2.1  ส่วนที่อยู่กับที่หรือขดลวดอาร์เมเจอร์  (Armature winding)  ขดลวดอาร์เมเจอร์จะพันอยู่ในร่องของแกนเหล็กแผ่นบางๆ อัดซ้อนกันเป็นเหล็กอ่อนผสมสารซิลิกอน  เพื่อลดการสูญเสียเนื่องจากกระแสไหลวน  (Eddy  Current)  และลดการสูญเสียเนื่องจากฮีสเตอร์ริชีส (Hysteresis)  ขดลวดอาร์เมเจอร์มีอยู่ด้วยกัน  3  ชุด  (เฟส A, B, C)  แต่ละชุดวางมุมห่างกัน  120  องศาทางไฟฟ้า  มีลักษณะการพัน  2  แบบ  คือ พันขดลวดแบบชั้นเดียว  จำนวนคอยล์ต่อกรุ๊ปจะเท่ากับครึ่งหนึ่งของจำนวนขั้วแม่เหล็ก  และการพันขดลวดแบบสองชั้น มีจำนวนคอยล์ต่อกรุ๊ปเท่ากับจำนวนขั้วแม่เหล็ก  ในการต่อขดลวดอาร์เมเจอร์เพื่อใช้งาน สามารถต่อได้ทั้งแบบสตาร์ (Star)  และแบบเดลตา  (Delta)  เพื่อจ่ายกระแสไฟฟ้าออกสู่วงจรภายนอก  และมีอยู่ส่วนหนึ่งที่ใช้สำหรับกระตุ้นให้กับตัวเอง

รูปที่  8  ขดลวดอาร์เมเจอร์

                2.2  ส่วนที่หมุน หรือขดลวดสนามแม่เหล็กหมุน  (Rotating  field  winding)  ส่วนที่หมุนจะทำหน้าที่สร้างสนามแม่เหล็ก (ขั้ว N, S)  จากการกระตุ้นด้วยไฟฟ้ากระแสตรงของตัวเอ็กไซเตอร์  (Exciter) ขดลวดสนามแม่เหล็กที่พันอยู่บนแกนเหล็กของโรเตอร์จะมีลักษณะเป็นขั้วๆ  2 ขั้ว   4 ขั้ว  หรือ  24  ขั้วทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการออกแบบให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำงานมีความเร็วรอบของการหมุนเท่าใดเช่นเครื่องกำเนิดชนิด  2  ขั้วแม่เหล็ก จะต้องใช้กำลังกลหมุนขับให้มีความเร็วรอบ 3,000 รอบต่อนาที  เครื่องกำเนิดชนิด 4  ขั้วแม่เหล็กต้องใช้กำลังกลหมุนขับให้มีความเร็วรอบ  1,500  รอบต่อนาที เป็นต้น  ขดลวดสนามแม่เหล็กหมุนของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามี  2  แบบ  คือ  แบบขั้วแม่เหล็กเรียบทรงกระบอก (Cylindrical  Rotor)  และแบบขั้วแม่เหล็กยื่น  (Salientpole Rotor) 

                โรเตอร์แบบขั้วแม่เหล็กเรียบรูปทรงกระบอก จะใช้กับเครื่องกำหนดที่มีความเร็วรอบสูง 1,500 และ 3,000  รอบต่อนาที  ใช้ร่วมกับตัวต้นกำลังที่เป็นกังหันไอน้ำ  และกังหันก๊าซ  โรเตอร์แบบนี้จะทำให้เกิดแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางต่ำ  และลดการสูญเสียเนื่องจากแรงต้านจากลม   

                                            

รูปที่  9  โรเตอร์แบบขั้วแม่เหล็กเรียบ

                ส่วนโรเตอร์แบบขั้วแม่เหล็กยื่น  ขดลวดที่พันอยู่บนแกนเหล็กจะมีลักษณะเป็นโพลยื่นออกมาเห็นได้ชัดเจน  เหมาะสำหรับเครื่องกำเนิดที่ถูกขับด้วยความเร็วต่ำ และปานกลาง  ใช้ตัวต้นกำลังที่เป็นกังหันน้ำของเขื่อนต่างๆ และเครื่องยนต์ดีเซลความเร็วต่ำ

รูปที่  10  โรเตอร์แบบขั้วแม่เหล็กยื่น

                2.3  ขดลวดแดมเปอร์  (Damper  Winding)   ขดลวดแดมเปอร์มีลักษณะเป็นแท่งทองแดงฝังอยู่ที่ผิวด้านหน้าของขั้วแม่เหล็กทุกขั้ว ปลายของแท่งทองแดงจะถูกลัดวงจรเชื่อมต่อถึงกันหมดทุกขั้ว  มีไว้สำหรับแก้การแกว่งหรือการสั่นของโรเตอร์ขณะที่โรเตอร์กำลังหมุนอยู่ ซึ่งการสั่นของโรเตอร์เกิดขึ้นเนื่องจากความเร็วรอบของต้นกำลังไม่สม่ำเสมอ นั่นเอง

                                                 

รูปที่  11  ขดลวดแดมเปอร์

                2.4  เอ็กไซเตอร์  (Exciter)  มีลักษณะเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงขนาดเล็กที่ติดตั้งอยู่ที่ปลายเพลาของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ  ทำหน้าที่ผลิตและจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงป้อนให้กับขดลวดสนามแม่เหล็กของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ  เครื่องกำเนิดขนาดใหญ่จะใช้เอ็กไซเตอร์ชนิดไร้แปรงถ่าน และแบบมีไพล๊อตรวมอยู่ด้วย เพื่อต้องการลดการบำรุงรักษา เนื่องจากไม่มีแปรงถ่านและสลิปริง และไม่ให้อำนาจแม่เหล็กตกค้างหมดในขณะที่เครื่องหยุดเดินเป็นเวลานาน

                                  

รูปที่  12  เอ็กไซเตอร์แบบไร้แปรงถ่าน

                                  

รูปที่  13  เอ็กไซเตอร์แบบไร้แปรงถ่านและมีไพล๊อต

3.  การอ่านแผ่นป้ายเครื่องกำเนิดไฟฟ้า     แผ่นป้ายที่ติดอยู่ด้านข้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะบอกข้อมูลเฉพาะของเครื่องกำเนิดแต่ละเครื่อง เพื่อให้นำไปใช้งานติดตั้งได้อย่างถูกต้อง  เหมาะสมกับต้นกำลังที่เป็นเครื่องยนต์และกังหันแบบต่างๆ  รวมถึงรายละเอียดของการผลิตกระแสไฟฟ้าเพื่อจ่ายออกด้วย

รูปที่  14  แผ่นป้ายเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

อักษรย่อ				ความหมาย
AC  GENERATOR HYDROGEN INNER-COOLED				เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ ชนิดระบายความร้อนภายในด้วยก๊าซไฮโดรเจน
THERMALASTIC STATOR  INSULATION				ฉนวนของขดลวดสเตเตอร์เป็นแบบป้องกันความร้อน ใช้อีป๊อกซี่และไมก้าหุ้มขดลวด
WESTINGHOUSE ELECTRIC CORPORATION				ชื่อบริษัทผู้ผลิต
อักษรย่อ				ความหมาย
H2 PRESS-PSIG				ความดันของก๊าซไฮโดรเจนที่บรรจุอยู่ภายในเท่ากับ 30 ปอนด์ ต่อตารางนิ้ว (เกจ)
30
kW				พิกัดกำลังไฟฟ้าจริง  (Active  Power)
729,500
kVA				พิกัดกำลังไฟฟ้าปรากฏ  (Apparent  Power)
700,000
AMPERES				พิกัดของกระแสใช้งาน 20,468 แอมป์
20,468
% PF				มีค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้า (Power  fector)
93.5
FIELD  AMPERES				พิกัดของกระแสสำหรับป้อนขดลวดสนามแม่เหล็ก 4,994 แอมป์
4,994
EXCIIER  VOLTS				พิกัดแรงดันกระตุ้นขดลวดสนามแม่เหล็ก 400  โวลต์
400
°C  STATOR RISE				อุณหภูมิเพิ่มขึ้นของขดลวดสเตเตอร์  84°C
84
°C  ROTOR RISE				อุณหภูมิเพิ่มขึ้นของขดลวดโรเตอร์  64°C
64
°C  AMBIENT GAS				อุณหภูมิห้อง (แวดล้อม) ของก๊าซ  48 °C
48
VOLTS				พิกัดแรงดันไฟฟ้า  22,000  โวลต์
22,000
PHASE	CYCLES		RPM	จ่ายระบบไฟ 3 เฟส  ที่ความถี่ 60 Hz และหมุนด้วยความเร็วรอบ 1800 รอบต่อนาที
3	60		1,800
INSTRUCTION  BOOK		SERIAL		หนังสือคู่มือเลขที่  21201  และหมายเลขเบอร์จากโรงงาน
21201		1-S-7900195
MAX.OPERATING PRESS-PSIG				ความดันของก๊าซสูงสุดขณะทำงาน  30 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว  (เกจ)
30

   ตารางที่ 1  อักษรย่อและความหมายของแผ่นป้าย

                       

นอกจากนี้ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าบางยี่ห้อ บอกข้อมูลรายละเอียดเพิ่มเติมมากกว่านี้  เช่น  มาตรฐานการป้องกัน  ชั้นของฉนวน  ลักษณะการติดตั้ง  น้ำหนัก  ปีที่ผลิต  การใช้น้ำมันหล่อลื่น  ขนาดของตลับลูกปืนหน้า-หลัง  และจำนวนชั่วโมงของการเปลี่ยนน้ำมันหล่อลื่นอีกด้วย

4.  การพิจารณาเลือกเครื่องกำเนิดไฟฟ้าใช้งาน

4.1  มาตรฐานการผลิต   ควรเป็นเครื่องกำเนิดที่ได้รับการรับรองและผลิตตามมาตรฐานสากล 

4.2  ความเร็วรอบของการหมุนจะขึ้นอยู่กับจำนวนขั้วแม่เหล็กของขดลวดสเตเตอร์ และความถี่ของแรงดันไฟฟ้า  (ประเทศไทย 50 Hz) เครื่องกำเนิด  2  ขั้ว  ความเร็วรอบจะเป็น 3,000  รอบต่อนาที  และเครื่องกำเนิด  4  ขั้ว ความเร็วรอบจะเป็น  1,500  รอบต่อนาที 

4.3  ประเภทของเครื่องยนต์ที่ใช้ในการหมุนขับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าใช้น้ำมันดีเซลหรือก๊าซธรรมชาติ การต่อเพลาระหว่างตัวเครื่องยนต์กับเครื่องกำเนิดใช้ตลับลูกปืนคู่  หรือตลับลูกปืนเดี่ยว

4.4  เป็นเครื่องกำเนิดที่ใช้เป็นแหล่งจ่ายไฟฟ้าสำรอง  หรือจ่ายไฟฟ้าแบบต่อเนื่อง  หรือเป็นแหล่งจ่ายไฟฟ้าหลัก

4.5  ชนิดของโรเตอร์เป็นแบบขั้วแม่เหล็กยื่น  หรือขั้วแม่เหล็กเรียบทรงกระบอก

4.6  ชนิดของตัวกระตุ้นขดลวดสนามแม่เหล็ก  ถ้าเป็นเครื่องกำเนิดขนาดเล็กจะใช้การกระตุ้นด้วยตัวเอง  (Self-excitation)  และถ้าเป็นเครื่องกำเนิดขนาดใหญ่จะใช้การกระตุ้นจากภายนอก (Separately-excitation) และได้มีการพัฒนาตัวกระตุ้นชนิดแม่เหล็กถาวร (Pilot  exciter) เพื่อรักษาระดับแรงดันไฟฟ้าให้คงที่มากที่สุด

4.7  ชั้นฉนวนของขดลวด  แต่ละชั้นของฉนวนจะมีอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นแตกต่างกัน  มีชั้น A, B, F,  และ H  ยกตัวอย่าง  เช่น  ชั้น  A  เมื่อเครื่องกำเนิดทำงานสำรองไฟฟ้าค่าอุณหภูมิที่กำหนดเพิ่มขึ้น  85 °C.

4.8  การควบคุมแรงดันไฟฟ้า  (Auto voltage regulation)  ต้องเป็นตามมาตรฐานสากลที่กำหนด  เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ดีจะต้องมีอัตราการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าจากสภาวะที่ไม่มีโหลดถึงสภาวะที่มีโหลดเต็มพิกัดมีเปอร์เซ็นต์ต่ำ  การเปลี่ยนแปลงของโหลดเพิ่มขึ้นหรือลดลงจะต้องรักษาให้แรงดันไฟฟ้าคงที่เสมอ 

4.9  ความสามารถทำงานเกินพิกัดชั่วครู่   โดยสามารถทนกระแสไฟฟ้าได้  1.5  เท่า   โดยรักษาแรงดันไฟฟ้าให้ใกล้เคียงกับค่ากำหนดมากที่สุด

4.10  มีการทดสอบฉนวนขดลวดด้วยไฟฟ้าแรงสูง

4.11  ความคงทนต่อความเร็วรอบเกินพิกัด  ค่ากระแสลัดวงจร  และกระแสไฟฟ้าไม่สมดุลทั้ง        3 เฟส  ต้องเป็นตามมาตรฐานที่กำหนด

4.12  มีประสิทธิภาพสูง  ปกติจะมีค่าอยู่ระหว่าง 88-93% ซึ่งขึ้นอยู่กับบริษัทผู้ผลิตเครื่องกำเนิดนั้น

จากที่กล่าวมาแล้ว เครื่องกำเนิดไฟฟ้าซึ่งเป็นเครื่องจักรที่มีความสำคัญอย่างยิ่งส่วนหนึ่งของโรงต้นกำลังที่ใช้ผลิตกระแสไฟฟ้า  เพื่อป้อนเข้าสู่ระบบสายส่งของการไฟฟ้า  จ่ายไฟให้กับบ้านพักอาศัย  อาคาร  สำนักงาน และโรงงานอุตสาหกรรม  และยังใช้เป็นเครื่องสำรองไฟฟ้าในกรณีที่ไฟฟ้าหลักไม่สามารถจ่ายไฟได้  และใช้กับงานเฉพาะกิจต่างๆ  การพิจารณาเลือกใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจึงเป็นหน้าที่ของวิศวกร  หรือที่ปรึกษาโรงงานจะต้องเลือกให้ตรงตามวัตถุประสงค์ มีความเหมาะสมกับประเภทของงาน  ลักษณะการทำงานและระยะเวลาในการเดินเครื่องทำงานรวมทั้งการวางแผนในการบำรุงรักษาเชิงป้องกันการบำรุงรักษาเชิงปรับปรุงแก้ไข และการบำรุงรักษาตามสภาพ เพื่อให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ใช้งานได้เต็มประสิทธิภาพ