ما هي وظيفة المولد الكهربائي؟
- الجواب على السؤال ، ما وظيفة المولد الكهربائي هو تحويل الطاقة الميكانيكية إلى كهرباء ، حيث اخترع العالم البريطاني مايكل فاراداي أول مولد كهرومغناطيسي عام 1831 م ، ويمكن للمولدات أيضًا إنتاج تيار مباشر ، وهذا النوع من المولدات هو يسمى دينامو.
- أو يمكن أن ينتج تيارًا متناوبًا ، فإن مكيف الهواء هذا هو الأرخص والأكثر كفاءة في الإنتاج.
- يمكننا أيضًا تعريف المولد الكهربائي بأنه جهاز يحول الطاقة النبضية ، أي الطاقة الميكانيكية ، إلى طاقة كهربائية لاستخدامها في دائرة خارجية.
مصادر الطاقة الميكانيكية لتوليد الكهرباء
- توربينات البخار: تخلق هذه التوربينات حركة مولد كهربائي باستخدام البخار عند الضغط العالي ودرجة الحرارة.
- توربينات الغاز: توفر هذه التوربينات طاقة ميكانيكية عن طريق حرق أنواع معينة من الغازات الطبيعية.
- توربينات المياه: عندما توفر هذه التوربينات الحركة الميكانيكية للمولد من خلال ضغط الماء على السدود العالية أو الشلالات.
- محركات الاحتراق الداخلي: عندما تقوم هذه المحركات بتشغيل مولد عن طريق حرق أنواع معينة من الوقود.
مبدأ تشغيل المولد
- تعمل المولدات الكهربائية على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي ، حيث يدور ملف موصل ، مثل ملف نحاسي جيد التعبئة على قلب معدني ، بسرعة بين أقطاب المغناطيس ، ثم تتفاعل المغناطيسية مع الإلكترونات في الموصل لإنتاج تيار. تحفيزهم لأن كل هذا يحدث وفقًا لقانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي ، عندما يتحرك موصل في مجال مغناطيسي ، فإنه يخلق قوة دافعة كهربائية تولد تيارًا كهربائيًا يتدفق عبر هذا الموصل.
أنواع المولدات
يتم تصنيف المولدات إلى أنواع حسب جودة التيار المتولد في هذه المولدات ويتم تصنيفها إلى:
- المولدات الحالية: تستخدم هذه المولدات لأنها لا تتطلب الكثير من الصيانة وحجم المولد صغير نسبيًا ، وتكون خسائر الأجزاء الميكانيكية أقل نسبيًا من الأنواع الأخرى وهي صغيرة نسبيًا.
- مولدات التيار المستمر: حيث يوجد مولد التيار المستمر عادةً في تطبيقات خارج الشبكة ، توفر هذه المولدات مصدر طاقة سلسًا مباشرة إلى أجهزة التخزين الكهربائية وشبكات التيار المستمر بدون معدات ثانوية.
أجزاء المولد
مطلوب مولد لتحويل الطاقة الميكانيكية إلى كهرباء وبسبب تعدد استخدامات الطاقة الكهربائية وقوتها ، هذا هو الجواب على سؤال مقالنا اليوم ، ما هي وظيفة المولد الكهربائي ، لأنه جزء أساسي في العديد من الأنظمة من حولنا ، إليك بعض أهم أجزاء المولد:
- تذبذب المجال: هذا جهاز ينتج تدفقًا مغناطيسيًا عند تطبيق جهد ما ، ويتكون من سلسلة من ملفات الموصلات التي تعمل جميعها معًا لتلقي جهد من المصدر ، وهي عملية تسمى الإثارة الكهربائية.
- لف حديد التسليح: هذا هو المصدر النهائي لجهد المولد ، حيث تتكون لفات المولد من ملفات كهربائية ، يمكن لكل منها حمل جهد المولد في الداخل.
- رأس الرصاص: هو نوع من التوربينات يستخدم لتشغيل مولد التيار ويمكن أن يكون توربينات غازية أو بخارية أو هيدروليكية أو هوائية.
- الدوار: الدوار هو الجزء الرئيسي من مولد الدوار ، وهو الحركة التي يقودها المحرك الرئيسي ، واعتمادًا على التصميم العام للنظام ، يمكن أن يكون الدوار عبارة عن عضو إنتاج أو مجال.
- الجزء الثابت: هذا هو العنصر الهيكلي للجزء الثابت في النظام الذي يعمل مع الدوار ومثل الجزء المتحرك نفسه ، يمكن أن يكون حقلًا أو محركًا.
- حلقات الانزلاق: حلقات الانزلاق عبارة عن موصلات كهربائية خاصة تسمح بنقل الطاقة من وإلى الدوار ، وحلقة الانزلاق الفريدة عبارة عن موصل دائري متصل بملف الدوار ولكنه معزول عن العمود.
- محامل العمود: يربط العمود المحرك الرئيسي ببقية المولد بسلسلة من المحامل الموضوعة بدقة لإنشاء حركة نسبية للأجزاء المتحركة للنظام ، مما يساعد على تقليل الاحتكاك.
مبدأ تشغيل المولد
- بعد التعرف على وظيفة المولد الكهربائي ، يجب أن نكون على دراية جيدة بمبدأ المولد الكهربائي ، حيث تعمل المولدات على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي ، حيث ملف موصل مثل ملف نحاسي ، ملفوف جيدًا على معدن تدور النواة بين قطبي المغناطيس والمغناطيسية ثم تتواصل مع موصل إلكتروني يحفز تدفق الكهرباء فيه ، وهذا يحدث وفقًا لقانون الحث الكهرومغناطيسي ، عندما يتحرك موصل في مجال مغناطيسي ، فإنه يخلق قوة دافعة كهربائية يولد تيارًا كهربائيًا يتدفق عبر الموصل.
تطوير المولدات الكهربائية عبر التاريخ
- اكتشف العالم فاراداي في الفترة 1831 م 1832 م أن حركة الموصل الكهربائي عموديًا في مجال مغناطيسي تخلق فرق جهد بين طرفي الموصل ، وهذا ما يسمى مبدأ الحث الكهرومغناطيسي.
- يُطلق على النموذج الأول لإنتاج الكهرباء اسم قرص فاراداي ، وهو ينتج تيارًا كهربائيًا مستمرًا بجهد وقوة مرتفعين نسبيًا.في عام 1832 م ، تم بناء أول نموذج لمولد كهربائي قائم على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي ، اكتشفه العالم فاراداي . .
- صنعت شركة Hippolyte Pixie الفرنسية آلة بهيكل صلب يحتوي على مجال مغناطيسي قوي بداخله ذراع دوار يدور ملفًا معدنيًا ، ويتم إنشاء المجال المغناطيسي في كل مرة يتم فيها تدوير الملف بالكامل وعكس خطافاتهم الحالية كأقطاب من تغير المغناطيس مع دوران الملف في مجاله ، وأنتج تيارًا كهربائيًا متناوبًا ، كل نصف دورة ، لمنع التيار من الانعكاس ، مما أدى إلى توليد تيار كهربائي مستمر.
- تم تطوير نموذج جديد للمولد الكهربائي بعد عام 1854 م ، على عكس النموذج الأول باستخدام مجال مغناطيسي دائم ، لأنه تم استخدام مغناطيسين متعارضين لإنشاء مجال مغناطيسي حول الجزء الدوار من المولد ، لذلك قام العالم الإيطالي أنطونيو بسينوتي بتطوير اثنين سابقين تصميمات المولد الكهربائي فالكون التيارات الكهربائية اثناء الصرف.
- الملف المستخدم عبارة عن ملف حلقي ينظم التيار ، وقد استخدم هذا النموذج مع بداية محطات الطاقة في السبعينيات.
مراحل المولد الكهربائي
ما هي وظيفة المولد الكهربائي؟ مولد كهربائي يعمل على مبدأ الحث الكهربائي الذي اكتشفه العالم فاراداي في تجاربه حيث وجد أن حركة موصل كهربي مثل سلك نحاسي في مجال مغناطيسي تسبب تيار كهربائي.
- وعاء: هو الفرق بين طرفي السلك الموصل الذي يحفز الإلكترونات في السلك النحاسي ويؤدي إلى تدفقها مكونًا تيارًا كهربائيًا.
- ثم تم تطوير المولدات لتشمل ملفًا من الأسلاك النحاسية يوضع في مجال مغناطيسي كبير لتوليد تيار كهربائي أكثر كثافة.
- حيث يعتمد حجم التيار المتولد على قوة المجال المغناطيسي في المولد ، وطول الملف الكهربائي الموصّل وسرعة دوران الملف في المجال المغناطيسي
مبدأ تشغيل مولد التيار المباشر
- يدور ملف معدني في مجال مغناطيسي لتوليد تيار كهربائي ، ويتم استخدام قطعة أخرى تسمى المبدل في مولد التيار المستمر الذي تتمثل وظيفته في عكس التيار المتولد بعد كل نصف الملف.
- المولد الثابت: في هذا النوع من المولد ، يتم تثبيت مصدر المجال المغناطيسي في مكانه والملف هو الجزء المتحرك للمولد.
- مبدأ تشغيل المولد: لا يختلف مبدأ تشغيل المولد عن مبدأ تشغيل مولد التيار المباشر ، باستثناء أن المولد لا يحتوي على مكون عاكس ، لأن التيار الكهربائي المتولد يمر عبر المجال المغناطيسي بدون تغيير الاتجاه ، مما ينتج عنه تيار يغير القيمة لأعلى ولأسفل.
في الختام درسنا وظيفة المولد الكهربائي وعلمنا انه جهاز يستخدم لانتاج الكهرباء من الحركة الميكانيكية وكذلك اجزاء وانواع المولدات الكهربائية وتمكنا ايضا من الاجابة على سؤال المقال وهو هي وظيفة مولد كهربائي.