كيف يعمل المولد الكهربائي
المولد هو جهاز يحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية من خلال عملية تسمى الحث الكهرومغناطيسي. لا تنتج المولدات الكهرباء من تلقاء نفسها ، يجب أولاً جمع الطاقة الميكانيكية من مصدر خارجي. من السهل فهم كيفية عمل المولد إذا كان بإمكانك فهم كل خطوة أدناه.
في المقابل ، المحرك الكهربائي المصنوع من نفس المكونات ، يعمل بشكل عكسي (أي عكس المولد الكهربائي) حيث يحول التيار الكهربائي إلى طاقة ميكانيكية.
المصادرالأكثر استخدما لتزويد المولد الكهربائي بالطاقة الميكانيكية هي:
- الريح.
- سقوط الماء السائل.
- بخار عالي الضغط.
الوقود المستخدم لتزويد هذه القوى هي:
- الشمس.
- الريح.
- المحيطات والأنهار والبحيرات.
- الفحم.
- النفط والغاز الطبيعي.
- محرك احتراق داخلي.
أجزاء المولد الكهربائي
تعرف على الأجزاء التي تعمل معًا لتكوين مولد والتكنولوجيا التي يجب أن تعرفها عند التسوق لمولد من أي نوع.
الهيكل Frame - شيلدز الأجزاء الكهربائية والمتحركة.
عمود الدوران Rotating Shaft - متصل بمحرك أو مراوح في مولدات الرياح / المياه.
المحامل Bearings - تقلل الاحتكاك الناجم عن الدوران.
اللفات الميدانية Field Windings - ملف يقوم بإنشاء مجال مغناطيسي يتدفق من خلاله التيار.
المحرك Armature - يُنشئ الحث الكهرومغناطيسي عن طريق الدوران داخل الجزء الثابت للمغناطيسية المقابلة.
الجزء الثابت Stator - حقل مغناطيسي ثابت مع لفات نحاسية كبيرة.
العاكس Commutator - موصل يتم من خلاله تجميع الكهرباء.
مجموعة الفرشاة Brush Assembly - تقوم بفرك المبدل الذي يرسل التيار الكهربائي.
 |
| أجزاء المولد الكهربائي |
يوجد أدناه مثال مبسط لكيفية عمل المولد:
المولد الموضح أعلاه عبارة عن مولد توربيني اسطواني صغير مع غلاف خارجي مصنوع من الفولاذ.
مبدأ عمل المولد الكهربائي
كما ذكرنا سابقًا ، يمكن أن تأتي الطاقة الميكانيكية اللازمة لتشغيل المولد من عدة قوى مختلفة. كل قوة مختلفة ستخلق في النهاية قوة دوارة داخل مولد التوربين. دعونا نلقي نظرة خطوة بخطوة على كيفية عمل المولد باستخدام الرسم التخطيطي :
 |
| مولد كهربائي |
(1) النقطة 1 ، من الشكل أعلاه ، عبارة عن هو دوار الغزل متصل بعمود التوربين رقم 2. تتمثل المهمة الرئيسية للدوار في امتصاص الطاقة الميكانيكية خارج المولد ، واستخدامها لإنشاء حركة دورانية. يمكن توصيل الجزء المتحرك في مولد التوربينات بمجموعة من ريش توربينات الرياح ، أو مجموعة من شفرات التوربينات البخارية النبضية أو التفاعل ، أو شفرات التوربينات المائية ، أو بمحرك غازي.
(2) سيبدأ عمود التوربين في الدوران مع الدوار ، مما يتسبب في دوران جميع الأعمال الداخلية للآلة أيضًا.
(3) يتم توصيل ملف من الأسلاك النحاسية بعمود التوربين بنفس سرعة عمود التوربين ويشار إليه غالبًا باسم المحرك.
(4) على جانبي المحرك ، على غلاف المولد ، لدينا مغناطيسان من المجال القطبي يخلقان مجالًا مغناطيسيًا داخل الفراغ داخل المولد. عندما يدور الجزء المتحرك ، والعمود ، والمُحرك ، فإنهم يتحركون داخل المجال الكهربائي الناتج عن المغناطيس.
تُظهر الصورة أدناه المولد نفسه من وجهة نظر مختلفة ، كما لو كنت تنظر بالطول ، لأسفل من خلال الجزء العلوي الدائري لأسطوانة التوربين. من السهل رؤيته من هذا المنظر ، يدور المحرك داخل المولد ، حيث يتحرك كل طرف مقابل الآخر. عندما يدور أحد الطرفين لأعلى خلال المجال المغناطيسي ، فإن الجانب المقابل سوف يدور للأسفل ، وفي النهاية في دائرة كاملة تتكرر عدة مرات.
(5) عندما يقوم التوربين بتدوير المحرك من خلال المجال المغناطيسي ، يتم إنشاء تيار كهربائي داخل الملف النحاسي من المحرك.
تم إنشاء التيار بسبب قانون الكهرومغناطيسية المسمى قانون فاراداي للحث ، والذي تم اكتشافه في القرن التاسع عشر. ينص هذا القانون على أن الموصل السلكي الذي يخلق حركة عبر مجال مغناطيسي ينتج تيارًا كهربائيًا ، وأن قوة التيار تساوي معدل التغيير عبر المجال المغناطيسي. لذلك ، كلما زادت سرعة دوران الملف النحاسي ، كلما زاد التيار الكهربائي.
(6) أخيرًا ، يمكن استخلاص الكهرباء المنتجة من المولد. تعتمد طريقة استرجاع الطاقة الكهربائية على كيفية استخدامها.
ملحوظة: في هذه الحالة بالذات ، نحصل على الطاقة الكهربائية المنتجة من اتجاهين مختلفين (حيث يدور أحدهما لأعلى والآخر يدور لأسفل) بحيث يأتي الناتج الكهربائي كتيار متناوب.
في الشكل أسفله ، نرى تمثيلًا رسوميًا لتيار متناوب ، حيث تنتقل الشحنة الكهربائية ذهابًا وإيابًا بشكل متكرر بين الشحنة الموجبة والسالبة:
المعلومات الواردة أعلاه هي لمحة موجزة عن كيفية عمل المولد. يدور التوربين الموجود داخل المولد من مصدر طاقة ميكانيكية ، مما يتسبب في دوران الملف النحاسي داخل مجال مغناطيسي ينتج عنه تيار كهربائي. اتبع الروابط لتطبيق معرفتك بكيفية عمل مولد التوربينات باستخدام كل من هذه القوى: طاقة الرياح ، الطاقة الشمسية ، الطاقة المائية ، طاقة البخار.