مولد كهربائي

رمز المولد الكهربائي في مخطط دارة كهربائية.

صورة مولد توربين بخاري حديث.

نقل مولد ضخم للكهرباء إلى بغداد سنة 2008م

المولد الكهربائي في توليد الكهرباء،هوجهاز ميكانيكي يحول الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية بوجود مجال مغناطيسي. ويعمل المولد الكهربائي على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي والذي هوالأساس في توليد التيار الحثي. وقد تطورت صناعة المولدات الكهربائية كثيراً من حيث إنتاج التيار الحثي المقوُم إلى درجة عالية جدًا، ويُوجه المولد الكهربائي التيار الكهربائي للتدفق خلال دائرة كهربائية خارجية، كما حتى مصادر المولد الكهربائي عديدة منها ما محرك متردد ومنها التوربينات التي تستخدم المحركات البخارية في عملها، أوعن طريق تساقط المياه في التوربينات والتي تعهد بالطاقة المائية، أوبمحركات الاحتراق الداخلية، أوتوربينات الرياح، أومرفق اليد، أوالهواء المضغوط، أوأي مصدر آخر من مصادر الطاقة الميكانيكية. المولدات الكهربائية تغذي جميع الشبكات الكهربائية تقريبًا.

ويتم التحويل عكسيًا من الطاقة الكهربائية إلى الطاقة الميكانيكية عن طريق المحرك الكهربائي، والمولدات والمحركات الكهربائية لديها الكثير من أوجه التشابه، كما حتى الكثير من المحركات الكهربائية يمكن حتى تكون مدفوعة ميكانيكيًا لتوليد الكهرباء، وكثيرًا ما تجعل المحركات المولدات مقبولة عمليًا.

الدينامو هوالاسم اللاتيني للمولّد الكهربائي، ويعني الآن المولّد الذي ينتج تيارا مستمرا باستخدام عاكس التيار.

تاريخ

تم اختراع المولد الكهربائي من قِبَل العالم الإنجليزي مايكل فارادي سنة 1831م.

كيفية عمل المولد الكهربائي

المباديء الأساسية

لا يَستحدِث المولد طاقة، ولكنه يحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية، ولذا فإن جميع مولد يديره توربين أومحرك ديزل أوأي آلة تنتج طاقة ميكانيكية. فمولد السيارة مثلاً، يدار من المحرك نفسه الذي يدفع السيارة.

ويشير المهندسون عادة إلى الأداة الميكانيكية التي تدير المولد بالمحرك الأساسي. ولكي نحصل على طاقة كهربائية إضافية من المولد يلزم للمحرك الأساسي حتى يبذل طاقة ميكانيكية إضافية. فإذا كان المحرك الأساسي توربينًا بخاريًا، على سبيل المثال، يلزم زيادة سريان البخار في التوربين للحصول على كهرباء بكمية أكبر.

آلية عمل المولد الكهربائي

عندما تدور ملف حول مجال مغناطيسي (أومغناطيس حول ملف) تنتج طاقة كهربائية وهذا ما يعهد بالحث الكهرومغناطيسي وتستخدم في دوران ملف أوالمغناطيس طاقة ميكانيكية فمولد الدراجة مثلا يستخدم قوة تدوير العجلة لإنتاج طاقة كهربائية تضيئ مصباح الدراجة. أما في محطات توليد الكهرباء فتستخدم طاقات متجددة كالماء والرياح وغيرهما حيت يتم عمل توربينات كبيرة لتحويل قوة جريان الماء إلى كهرباء.

آلية العمل

عندما يتم تحريك الجزء الدوار (rotor) عن طريق عمود دوران موصل بالمحرك الأساسي (prim mover) يتولد من ملفات الجزء الدوار مجال كهرومغناطيسي ينتقل إلى ملفات الجزء الثابت (stator) الذي بدوره يستقبل المجال الكهرومغناطيسي ليتحول إلى تيار كهربائي داخل الملفات الموزعة على ثلاثة أوجه بحيث تكون الزاوية بين جميع وجه ووجه 120 درجة وبعد ذلك ينتج تيار كهربائي منتظم على شكل موجات جيبية (sinusoidal waves).

مصطلحات

هناك جزأين رئيسيين من أي مولد أومحرك كهربائي، وهوجزء ميكانيكي وجزء كهربائي :

الجزء الميكانيكي

العضوالثابت : وهوالجزء الثابت في الآلة الكهربائية.

العضوالدوار : وهوالجزء الدوّار في الآلة الكهربائية.

الجزء الكهربائي

الإطار الحامل : وهوالمنتج للطاقة في الآلة الكهربائية، ففي المولد الكهربائي، أومولد التيار المتناوب، أوالمحرك الكهربائي، تقوم ملفات الإطار الحامل بتوليد الطاقة الكهربائية، والإطار الحامل أما حتىقد يكون مُركب على العضوالثابت أوعلى العضوالدوار في الجزء الميكانيكي.

ملفات المجال : وهوالمنتج للمجال المغناطيسي في الآلة الكهربائية، ويمكننا إنتاج مجال مغناطيسي للمولد الكهرباء أولمولد التيار المتناوب عن طريق أي مغناطيسي دائم، وتوضع ملفات المجال أما على العضوالثابت أوعلى العضوالدوّار في الجزء الميكانيكي.

ولأن كمية نقل الطاقة الكهربائية إلى دائرة ملفات المجال أقل بكثير من كيمة نقلها إلى دائرة الإطار الحامل، فإن مولدات التيار المتردد دائمًا ما تكون ملفات المجال فيه على الجزء الثابت، والإطار الحامل على الجزء المتحرك. فقط كمية بسيطة من تيار ملفات المجال ينقل إلى الجزء المتحرك للبدء بتحريكه باستخدام حلقات الانزلاق، أما مكائن التيار المستمر فتتطلب وجود مبادل كهربائي على محور الجزء المتحرك، وذلك لتحويل التيار المتردد الناتج من الإطار الحامل إلى تيار مستمر، ولهذا فإن الإطار الحاملقد يكون على الجزء المتحرك.

التقسيم من حيث العمل

تنقسم المولدات الكهربية من حيث العمل إلى نوعين أساسيين:- 1- مولد كهربائي أساسي وهوالذي تعتمد عليه الشبكة اعتماد كلى في الإمداد بالطاقة الكهربية.

2- مولد كهربائي احتياطي وهوالذي يتم الاعتماد عليه كمصدر بديل للتيار الكهربائى عند انقطاع المصدر الأساسي.

انظر أيضا

المولد (نظرية الدائرة الكهربائية)
مولد خطي

المصادر

^ نافيد قوادرازي (يونيو2013) "مراجعة على تطوير مولدات تورينات الرياح في جميع أنحاء العالم" المجلة الدولية للديناميكا والتحكم (سبرينغر) 192–202, doi:10.1007/s40435-013-0016-y

في كومنز صور وملفات عن: مولد كهربائي