كيفية عمل مولد كهربائي

المولد الكهربائي

يمكن تعريف المولد الكهربائي بأنه جهاز ميكانيكي يقوم بتحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية، حيث يعمل هذا الجهاز في وجود مجال مغناطيسي ويستند إلى مبدأ الحث الكهرومغناطيسي. تعد هذه العملية أساسية لتوليد التيار الحثي. وقد شهدت صناعة المولدات الكهربائية تطورًا كبيرًا من حيث إنتاج تيار حثي عالي الكفاءة، حيث يتم توجيه التيار الكهربائي ليجري في الدائرة الكهربائية الخارجية. توجد مصادر متعددة لتوليد الكهرباء بواسطة المولد، مثل المحرك المتردد، والتوربينات التي تستخدم البخار، بالإضافة إلى الاستفادة من تدفق المياه في التوربينات والطاقة المائية (توربينات الرياح)، وأيضًا استخدام الهواء المضغوط.

تتم عملية التحويل بشكل عكسي من الطاقة الكهربائية إلى الطاقة الميكانيكية باستخدام المحرك الكهربائي. يمكن أيضًا أن تعمل المحركات الكهربائية على توليد الطاقة الكهربائية عند تعرضها لحركة ميكانيكية. يُطلق على المولد الكهربائي في المصطلحات اللاتينية اسم “دينمو”، وهو مولد يُنتج تيارًا مستمرًا باستخدام عاكس التيار. يعود الفضل في اختراع المولد الكهربائي إلى العالم الإنجليزي “مايكل فاراداي” في عام 1831 ميلادي.

مبدأ عمل المولد الكهربائي

عند دوران الوشيعة (الملف الذي يتكون من سلك معدني ملتف لتوليد المغناطيسية الكهربائية) داخل المجال المغناطيسي، يتم إنتاج الطاقة الكهربائية (الحث الكهرومغناطيسي). يعتمد دوران الملف على استخدام الطاقة الميكانيكية، كأن نأخذ مثال مصباح الدراجة الذي يستمد الكهرباء من دوران العجلة لتضيء المصباح. وبالنسبة لمحطات توليد الكهرباء، يتم استخدام مصادر الطاقة المتجددة مثل الهواء أو الماء عن طريق دوران التوربينات التي تحول جريان الماء إلى طاقة كهربائية.

يتضح مما سبق، أنه عند تحريك الجزء الدوار (الدوار) بواسطة عمود دوار متصل بالمحرك الرئيسي (المولد الأساسي)، يتولد من الدوار مجال كهرومغناطيسي ينتقل إلى الملفات الموجودة في الجزء الثابت (الستاتور) المتصل بهذا الجزء الثابت. يقوم الستاتور باستقبال هذا المجال الكهرومغناطيسي وتحويله إلى تيار كهربائي يتم توزيع ملفاته على ثلاثة أوجه تكون الزاوية بين كل وجه وآخر 120 درجة، ويتحول هذا التيار إلى طاقة كهربائية منتظمة (موجات جيبية).

أجزاء المولد الكهربائي

يتكون المولد الكهربائي من جزئين أساسيين:

• الجزء الميكانيكي: ويشمل عضوًا ثابتًا (يتواجد في الآلة الكهربائية) وعضوًا دوارًا (يدور في الآلة الكهربائية).
• الجزء الكهربائي: يتكون من العناصر التالية:
  • إطار الحمل: وهو الجزء المسؤول عن إنتاج الطاقة في الآلة الكهربائية، حيث تعمل ملفاته على توليد الطاقة الكهربائية، ويمكن أن يكون مركبًا على الجزء الثابت أو الدوار.
  • ملفات المجال: وهو الجزء الذي ينتج المجال المغناطيسي في الآلة الكهربائية، ويتم تحقيق ذلك باستخدام مغناطيس دائم يتم تثبيته إلى العضو الدوار أو الثابت من الجزء الميكانيكي.

أقسام المولد الكهربائي

من حيث الاستخدام، يمكن تقسيم المولدات الكهربائية إلى:

• مولد أساسي: والذي تعتمد عليه الشبكة بشكل كامل لإنتاج الطاقة الكهربائية.
• مولد احتياطي: يتم استخدامه كبديل عند تعطل المولد الأساسي.