۱. اصول عملکرد و عیب‌یابی خطاهای رایج
تنظیم‌کننده ولتاژ خودکار یا AVR یک سیستم کنترل حلقه بسته است که ولتاژ خروجی ژنراتور را اندازه‌گیری کرده و جریان تحریک (Excitation Current) سیم‌پیچ‌های روتور را برای جبران نوسانات ولتاژ تنظیم می‌کند. عملکرد صحیح برای حفظ ولتاژ ثابت تحت بارهای متغیر ضروری است.
الف) خطاهای رایج و راه‌حل‌های عملی
| عیب مشاهده‌شده | علت احتمالی و مکانیزم فنی | روش عیب‌یابی و رفع خطا |
| عدم تولید ولتاژ | ۱. از دست دادن مغناطیس باقیمانده (Residual Magnetism) در روتور. ۲. خرابی مدار حسگر ولتاژ در . | ۱. تحریک مجدد (Flashing): اعمال لحظه‌ای ولتاژ (مثلاً از یک باطری ) به سیم‌پیچ تحریک. ۲. تست : بررسی ولتاژهای ورودی و خروجی با مولتی‌متر. |
| ولتاژ نوسان‌دار | ۱. تنظیم نامناسب پارامترهای پایداری (مانند یا ) در . ۲. شل بودن یا مقاومت بالا در اتصالات حسگر ولتاژ. | تنظیم حساسیت: تنظیم پارامترهای برای ثبات بیشتر (اغلب از طریق پیچ‌های تنظیم روی برد). بازرسی سیم‌کشی: بررسی دقیق اتصالات ترمینال‌ها. |
| ولتاژ بیش از حد بالا/پایین | ۱. تنظیم نامناسب ولتاژ هدف () در . ۲. بارگیری بیش از حد (Overloading) ژنراتور. | ۱. تنظیم ولتاژ هدف: استفاده از پیچ تنظیم ولتاژ اصلی (). ۲. کاهش بار: اطمینان از اینکه بار کل از ظرفیت نامی ژنراتور فراتر نرود. |
ب) روش‌های تست
تست سلامت سیستم تحریک شامل موارد زیر است:
تست عملکرد با بار: اعمال بارهای پله‌ای (Step Loads) و مشاهده پاسخ . یک سالم باید نوسان ولتاژ را در کمتر از تا ثانیه تثبیت کند.
تست مقاومت سیم‌پیچ‌ها: اندازه‌گیری مقاومت سیم‌پیچ‌های روتور (تحریک) و استاتور (اصلی) با اهم‌متر برای تشخیص اتصال کوتاه یا مدار باز.
۲. چالش بارهای غیرخطی بر کیفیت توان خروجی
بارهای غیرخطی (مانند کامپیوترها، درایوهای فرکانس متغیر و منابع تغذیه سوئیچینگ) جریان را به صورت موج سینوسی نمی‌کشند، بلکه جریان را در پیک‌های کوتاه جذب می‌کنند. این امر باعث ایجاد اغتشاش هارمونیک (Harmonic Distortion) در شکل موج ولتاژ و جریان ژنراتور می‌شود.
الف) اثرات هارمونیک‌ها بر عملکرد ژنراتور
هارمونیک‌ها جریان‌ها و ولتاژهایی با فرکانس‌های مضرب فرکانس اصلی هستند:
تولید حرارت: جریان‌های هارمونیکی در سیم‌پیچ‌های ژنراتور، گرمای بیش از حد تولید می‌کنند که می‌تواند منجر به تخریب عایق سیم‌پیچ و کاهش عمر مفید شود.
اختلال در : هارمونیک‌ها می‌توانند در مدار حسگر اختلال ایجاد کنند و باعث نوسان ولتاژ خروجی یا تنظیم جریان تحریک به صورت نادرست شوند.
کاهش ظرفیت (Derating): به دلیل گرمای اضافی، ژنراتور باید در باری کمتر از ظرفیت نامی خود کار کند.
ب) راه‌حل‌های مقابله با بارهای غیرخطی
آنالیز کیفیت توان: استفاده از آنالایزر کیفیت توان (Power Quality Analyzer) برای اندازه‌گیری میزان کل اغتشاش هارمونیک ولتاژ () و جریان ().
فیلترهای فعال یا غیرفعال: نصب فیلترهای غیرفعال (Passive Filters) یا فیلترهای فعال (Active Filters) در سمت بار. فیلترهای فعال با تزریق هارمونیک‌های معکوس، آن‌ها را خنثی می‌کنند و موج سینوسی تمیزی را به ژنراتور باز می‌گردانند.
انتخاب ژنراتورهای مقاوم: انتخاب ژنراتورهایی که با سیم‌پیچ‌های دیمپر (Damper Windings) طراحی شده‌اند تا بتوانند جریان‌های هارمونیکی را بهتر جذب و میرا کنند.
۳. راهنمای عیب‌یابی گام به گام
برای عیب‌یابی منظم، ترتیب عملیات زیر توصیه می‌شود:
بررسی مکانیکی: اطمینان از اینکه موتور با سرعت نامی () کار می‌کند و مشکلی در سوخت یا روغن وجود ندارد.
بازرسی اولیه و اتصالات: بازرسی بصری برای سوختگی و اطمینان از محکم بودن اتصالات سیم‌پیچ تحریک.
تحریک مجدد: در صورت عدم تولید ولتاژ، اقدام به تحریک مجدد روتور کنید.
تست بدون بار: اندازه‌گیری ولتاژ و فرکانس ژنراتور بدون بار؛ ولتاژ باید کاملاً ثابت باشد.
آنالیز کیفیت توان: در صورت اتصال بارهای الکترونیکی، میزان را اندازه‌گیری کنید.
تست زیر بار: اتصال بارهای مختلف و مشاهده پاسخ برای ارزیابی قابلیت آن در حفظ ثبات ولتاژ.
نتیجه‌گیری: عیب‌یابی موفق ژنراتور نیازمند درک تقابل مکانیک، الکترونیک () و پدیده کیفیت توان است. در حالی که خطاهای اغلب با تنظیمات ساده قابل رفع هستند، مدیریت چالش‌های ناشی از بارهای غیرخطی، مستلزم استفاده از ابزارهای تخصصی و راه‌حل‌های فیلتراسیون پیشرفته است تا ایمنی و طول عمر ژنراتور تضمین شود.
