المولد الكهربائي

المولد الكهربائي هو جهاز ميكانيكي يحول الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية بوجود مجال مغناطيسي.

يعمل المولد الكهربائي على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي والذي هو الأساس في توليد التيار الحثي, وقد تطورت صناعة المولدات الكهربائية كثيراً من حيث إنتاج التيار الحثي ، ويُوجه المولد الكهربائي التيار الكهربائي للتدفق خلال دائرة كهربائية خارجية ، كما أن مصادر المولد الكهربائي عديدة منها ما هو محرك متردد ومنها التوربينات التي تستخدم المحركات البخارية في عملها، أو عن طريق تساقط المياه في التوربينات والتي تعرف بالطاقة المائية، أو بمحركات الاحتراق الداخلية، أو توربينات الرياح أو مرفق اليد، أو الهواء المضغوط، أو أي مصدر آخر من مصادر الطاقة الميكانيكية .

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

( الدينامو هو الاسم اللاتيني للمولّد الكهربائي، ويعني الآن المولّد الذي ينتج تيارا مستمرا باستخدام عاكس التيار)

قبل اكتشاف المغناطيسية والكهرباء كانت المولدات تعتمد على الكهرباء الساكنة مثل مولد الفانديجراف الذي استخدم فقط في الابحاث العلمية والتجارب المختبرية حيث انها كانت تعمل بفرق جهد كبير جداً والطاقة الكهربية الناتجة عنها صغير.

وفي عام 1832 توصل العالم مايكل فارادي البريطاني الأصل إلى اكتشاف مذهل وجديد يكمن في توليد فرق جهد كهربي على طرفي موصل عندما يتحرك عمودياً على مجالل مغناطيسي.

 كما توصل عالم امريكي يدعى جوزيف هنري إلى نفس النتائج ايضا ومن ثم قام كلاً من العالمين بعدة تجارب للتحقق من هذه الظاهرة والتي تأكدت بالفعل واطلق عليها بقانون فارادي للحث المغناطيسي .

مم يتكون المولد الكهربائي:

الجزء الميكانيكي:

الجزء الثابت(stator):وهو الجزء الثابت الذي لا يتحرك.

الجزء المتحرك(Rotor/Armature):وهو الجزء الذي يدور.

الجزء الكهربائي:

الاطار الحامل:وهو الجزء المنتج للطاقة الكهربائية في المولد حيث تقوم الملفات الموجودة على هذا الحامل يتوليد التيار الكهربائي ويكون هذا الاطار اما على الجزء الثابت او على الجزء الدوار داخل الجزء الميكانيكي.

الملفات:وهي المسوؤلة عن توليد المجال المغناطيسي في المولد الكهربائي.

حلقات الانزلاق وقطع ثابتة من الكربون تسمى الفُرش. يتصل طرفا نهاية كل ملف من الأسلاك بحلقة تدور مع دوران ملف الأسلاك. وتلامس الفرشاة كل حلقة ثم تنقل الكهرباء من الفرشاة بسلك يتصل بالأجهزة التي تستخدم الكهرباء. وبالتالي فالتيار الذي ينتج في ملف الأسلاك يسري إلى داخل المولد وخارجه خلال الحلقات والفرش.

انواع المولدات الكهربائية:

مولدات التيار المتناوب

في المولد المتزامن (Synchronous Generator) ينتج تيار متردد (ac) بتردد محدد,لتوليد التيار الكهربائي في الملفات يجب على الملفات ان تدور بالنسبة للمجال المغناطيسي,او ان تكون الملفات ثابتة والمجال المغناطيسي هو المتحرك,في هذا النوع من المولدات الملفات تكون ثابتة والمجال المغناطيسي هو المتحرك.

مولد التيار المستمر (DC Generator)

يتكون مولد التيار المستمر من :

الاطار المغناطيسي (Yoke) وهو الاطار الخارجي لمولد التيار المستمر ويستخدم كدرع واقي للمولد الكهربائي (protected shield) ودعم ميكانيكي للاقطاب,في المولدات الصغيرة يكون اطارها مصنوع من الحديد الصلب ,اما في المولدات الكبيرة فيكون اطارها المغناطيسي مصنوع من الفولاذ المقاوم.

مغناطيس المجال ويتكون ملف القطب وموقعه بالاعلى وقدم القطب وموقعه بالاسفل

ملفات المجال(Field coils),تكون مصنوعة من الاسلاك النحاسية

ملفات العضو المتحرك (Armature),يوفر مسارا بممانعة اقل للفيض المغناطيسي, ويكون المحرك بشكل اسطواني ويتكون من اقراص دائرية وصلبة او من صفائح(Lamination) سمكها 0.5مم,ويتحوي كل قرص على اكتر من فتحة دائرية(slots).

المصادر :

1

2

3