جدول ال فكرة
ما هي وظيفة المولد الكهربائي ، وهو سؤال شائع بين طلاب العلوم ، وفي الحقيقة وراء إجابة هذا السؤال يخفي العديد من المصطلحات والمفاهيم العلمية ، بالإضافة إلى تاريخ طويل من التجارب والدراسات العلمية ، وفي هذا المقال نتعرف على سوف يشرح كل شيء حول هذا الموضوع.
ما هي وظيفة مولد الطاقة؟
وظيفة المولد الكهربائي هي تحويل الطاقة الميكانيكية إلى كهرباء. اخترع العالم البريطاني مايكل فاراداي أول مولد كهرومغناطيسي في عام 1831 م. يمكن للمولدات أن تنتج تيارًا كهربائيًا مباشرًا ، ويسمى هذا النوع من المولدات بالدينامو ، أو يمكنه إنتاج تيار متردد. هذا التيار المتردد هو الأرخص في التوليد والأكثر كفاءة ، ويمكننا تعريف المولد الكهربائي بأنه جهاز يحول الطاقة المحركة ، أي الطاقة الميكانيكية ، إلى طاقة كهربائية لاستخدامها في دائرة خارجية لإنتاج الكهرباء ، بما في ذلك:[1]
- التوربينات البخارية: تستخدم هذه التوربينات بخارًا مضغوطًا في درجات حرارة عالية لخلق حركة للمولد الكهربائي.
- توربينات الغاز: توفر هذه التوربينات طاقة ميكانيكية عن طريق حرق أنواع معينة من الغاز الطبيعي.
- التوربينات المائية: حيث توفر هذه التوربينات الحركة الميكانيكية للمولد الكهربائي عن طريق ضغط الماء في السدود أو الشلالات العالية.
- محركات الاحتراق الداخلي: توفر هذه المحركات الحركة للمولد عن طريق حرق بعض أنواع الوقود.
مبدأ عمل المولد الكهربائي
تعمل المولدات الكهربائية على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي ، حيث يتم استخدام ملف موصل ، على سبيل المثال. ملف نحاسي ملفوف بإحكام على قلب معدني ، يتم غزله بسرعة بين أقطاب المغناطيس ثم تتفاعل المغناطيسية مع الإلكترونات في الموصل مما يؤدي إلى تدفق التيار الكهربائي فيه حيث يحدث كل هذا وفقًا لقانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي. عندما يتحرك موصل في مجال مغناطيسي ، فإنه يخلق قوة دافعة كهربائية تولد تيارًا كهربائيًا يتدفق عبر هذا الموصل.[2]
أنواع المولدات
تصنف المولدات إلى أنواع حسب نوع الكهرباء المنتجة في هذه المولدات وتصنف إلى:[3]
- مولدات التيار المتردد: تستخدم هذه المولدات لأنها لا تتطلب الكثير من الصيانة ، وحجم المولد صغير نسبيًا ، والخسائر الميكانيكية أقل نسبيًا من الأنواع الأخرى ، وقواطع هذه المولدات أصغر نسبيًا.
- مولدات التيار المستمر: حيث يوجد مولد التيار المستمر عادةً في تطبيقات خارج الشبكة ، تضمن هذه المولدات حقنًا سلسًا للطاقة مباشرة في التخزين الكهربائي وشبكات طاقة التيار المستمر بدون معدات ثانوية.
مكونات المولد
يعد المولد ضروريًا لتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية وهو جزء لا يتجزأ من العديد من الأنظمة من حولنا بسبب تعدد الاستخدامات وقوة الطاقة الكهربائية. إليك بعض المكونات الرئيسية للمولد:[4]
- ملفات المجال: جهاز ينتج تدفقًا مغناطيسيًا عند تعرضه لجهد كهربائي ، ويتألف من ملفات موصلة متعددة ، تعمل جميعها معًا عند إعطاء جهد مصدر ، وهي عملية تُعرف بالإثارة الكهربائية.
- ملفات المولد (بالإنجليزية: armature): هي المصدر النهائي لجهد خرج المولد ، حيث تتكون ملفات المولد من ملفات من الأسلاك الكهربائية ، يمكن لكل منها حمل الجهد المتولد.
- المحرك الرئيسي هو نوع من التوربينات المستخدمة لتشغيل مولد التيار المتردد ويمكن أن تتكون من توربين غازي أو بخار أو هيدروليكي أو هوائي.
- الدوار: الدوار هو المكون الدوار الرئيسي للمولد. يتم تشغيله بواسطة آلة القيادة. اعتمادًا على التصميم العام للنظام ، يمكن أن يكون الدوار هو المحرك أو المجال.
- الجزء الثابت: يمكن أن يكون العنصر الهيكلي للجزء الثابت في النظام الذي يعمل جنبًا إلى جنب مع الدوار ، مثل الجزء المتحرك نفسه ، إما حقلًا أو عضوًا.
- الحلقات الانزلاقية: الحلقات المنزلقة هي موصلات كهربائية متخصصة تسهل نقل الطاقة من وإلى الدوار. الحلقة الانزلاقية المفردة عبارة عن موصل دائري متصل بملفات العضو الدوار ولكنه معزول عن العمود.
- محامل العمود: يربط العمود المحرك الرئيسي ببقية أجزاء المولد حيث يتم وضع سلسلة من المحامل بدقة لهيكل الحركة النسبية للأجزاء المتحركة من النظام وهذا يساعد على تقليل الاحتكاك.
باختصار ، لقد تعلمنا عن وظيفة المولد الكهربائي ونعلم أنه جهاز يستخدم لتوليد الكهرباء من الحركة الميكانيكية وتعلمنا أيضًا عن أجزاء وأنواع المولدات الكهربائية.