ما هي وظيفة المولد الكهربائي؟ وهو سؤال شائع بين طلبة العلوم وفي الحقيقة وراء إجابة هذا السؤال يخفي العديد من المصطلحات والمفاهيم العلمية ، وتاريخ طويل من التجارب والدراسات العلمية ، وفي هذا المقال سنناقش شرح كل ما يتعلق بهذا الموضوع.
ما هي وظيفة المولد الكهربائي؟
وظيفة المولد الكهربائي هي تحويل الطاقة الميكانيكية إلى كهرباء. اخترع العالم البريطاني مايكل فاراداي أول مولد كهرومغناطيسي في عام 1831 م. قد تنتج المولدات تيارًا كهربائيًا مباشرًا ، ويسمى هذا النوع من المولدات بالدينامو ، أو قد ينتج تيارًا متناوبًا. هذا التيار المتردد هو الأرخص والأكثر كفاءة في التوليد. يمكننا تعريف المولد الكهربائي بأنه جهاز يحول طاقة القيادة ، أي الطاقة الميكانيكية ، إلى طاقة كهربائية لاستخدامها في دائرة خارجية. تشمل مصادر الطاقة الميكانيكية لتوليد الكهرباء ما يلي:
- التوربينات البخارية: حيث تولد هذه التوربينات حركة للمولد الكهربائي ، من خلال بخار مضغوط على درجة حرارة عالية.
- توربينات الغاز: توفر هذه التوربينات طاقة ميكانيكية عن طريق حرق بعض أنواع الغازات الطبيعية.
- توربينات المياه: حيث توفر هذه التوربينات الحركة الميكانيكية للمولد الكهربائي ، من خلال ضغط المياه عند السدود أو الشلالات العالية.
- محركات الاحتراق الداخلي: حيث توفر هذه المحركات الحركة للمولد ، من خلال احتراق بعض أنواع الوقود.
مبدأ عمل المولد الكهربائي
تعمل المولدات الكهربائية على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي ، حيث يتم تدوير ملف موصل مثل ملف من النحاس ملفوف بإحكام على قلب معدني بسرعة بين أقطاب المغناطيس ، ثم تتفاعل المغناطيسية مع الإلكترونات في الموصل تحث على تدفق التيار الكهربائي داخلها ، حيث يحدث كل هذا وفقًا لقانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي عندما يتحرك موصل داخل مجال مغناطيسي ، فإنه يولد قوة دافعة كهربائية تولد تيارًا كهربائيًا يمر عبر هذا الموصل.
أنواع المولدات
تصنف المولدات إلى أنواع حسب نوع التيار المتولد في هذه المولدات ، وتصنف إلى:
- مولدات التيار المتردد: يتم استخدام هذه المولدات لأنها لا تحتاج إلى الكثير من الصيانة ، وحجم المولد صغير نسبيًا ، والخسائر الميكانيكية أقل نسبيًا من النوع الآخر ، وقواطع هذه المولدات أصغر نسبيًا.
- مولدات التيار المستمر: عندما يوجد مولد التيار المستمر بشكل شائع في التطبيقات خارج الشبكة ، توفر هذه المولدات مصدر طاقة سلسًا مباشرة في أجهزة التخزين الكهربائية وشبكات طاقة التيار المستمر بدون معدات ثانوية.
مكونات المولد
يعد المولد ضروريًا لتحويل الطاقة الميكانيكية إلى كهرباء ، وبسبب تعدد استخدامات الطاقة الكهربائية وقوتها ، فهو جزء أساسي من العديد من الأنظمة من حولنا. فيما يلي بعض أهم المكونات الرئيسية للمولد:
- ملفات الحقول: جهاز ينتج تدفقًا مغناطيسيًا عند تعرضه لجهد كهربائي ، ويتكون من ملفات متعددة من الموصلات التي تعمل جميعها معًا عند استقبال جهد المنبع ، وهي عملية يشار إليها باسم الإثارة الكهربائية.
- إنشاء ملفات (بالإنجليزية: حديد التسليح): إنه المصدر النهائي لجهد خرج المولد ، حيث تتكون ملفات المولد من ملف من الأسلاك الكهربائية ، يمكن لكل منها حمل الجهد المتولد داخلها.
- المحرك الرئيسي: إنه نوع من التوربينات المستخدمة لتشغيل مولد التيار المتردد ، ويمكن أن يتكون من توربينات غازية أو بخارية أو هيدروليكية أو تعمل بالهواء المضغوط.
- الدوار: الدوار هو المكون الدوار الرئيسي للمولد. يتم دفعها إلى الحركة بواسطة المحرك الرئيسي. اعتمادًا على التصميم العام للنظام ، قد يكون الدوار هو المحرك أو المجال.
- الجزء الثابت: إنه عنصر التصميم الثابت للنظام ، حيث يعمل مع الدوار ، ومثل الدوار نفسه ، يمكن أن يكون إما الحقل أو المحرك.
- حلقات الانزلاق: الحلقات الانزلاقية هي موصلات كهربائية متخصصة تسهل نقل الطاقة من وإلى الدوار ، والحلقة الانزلاقية المفردة عبارة عن موصل دائري متصل بملفات العضو الدوار ، ولكنه معزول عن العمود.
- محامل رمح: يربط العمود المحرك الرئيسي ببقية المولد. يتم وضع سلسلة من المحامل بدقة لهيكلة الحركة النسبية للأجزاء المتحركة من النظام. هذا يساعد في تقليل الاحتكاك.
في الختام توصلنا إلى معرفة وظيفة المولد الكهربائي ، ونعلم أنه جهاز يستخدم لتوليد الكهرباء من الحركة الميكانيكية ، وتعرفنا أيضًا على أجزاء وأنواع المولدات الكهربائية.