الامارات 7 - مبدأ عمل المولد الكهربائي
تعتبر المولدات جزءًا أساسيًا من مكونات العديد من الأجهزة اليومية، مثل الغسالات والمكانس الكهربائية. يمكن تشغيل المولد في وضعين مختلفين: كمحرك يدفع الجهاز في اتجاه واحد، وكمولد. تعتمد آلية عمل المولد على مبادئ الكهرومغناطيسية وتخزين الطاقة، حيث يُعد المغناطيس الكهربائي أحد أهم مكوناته. يتم التحكم في قوة المغناطيسية باستخدام الكهرباء.
عندما يمر سلك مصنوع من مادة موصلة، مثل النحاس، عبر مجال مغناطيسي، يُولد تيار كهربائي في السلك، مما يُعتبر مولدًا بدائيًا. وعندما تُمرر الكهرباء عبر سلك ملفوف حول قلب حديد في مجال مغناطيسي، يتحرك السلك ويعمل كمحرك رئيسي.
مصادر الطاقة الميكانيكية للمولد الكهربائي
تُستخرج الطاقة الميكانيكية للمولد الكهربائي عادةً من عمود دوار. توجد العديد من مصادر القوة الميكانيكية، مثل التوربينات الهيدروليكية في السدود أو الشلالات، وتوربينات الرياح، والتوربينات البخارية التي تستخدم البخار الناتج عن احتراق الوقود الأحفوري أو من الانشطار النووي، بالإضافة إلى التوربينات الغازية حيث يُحرق الغاز مباشرةً في التوربين، أو محركات الديزل أو البنزين. تختلف بنية وسرعة المولد حسب الخصائص الميكانيكية للمحرك الرئيسي.
مكونات المولد الكهربائي
يتكون المولد الكهربائي من أربعة مكونات رئيسية:
الدوار: هو قاعدة سلكية مكشوفة مثبّتة على عمود.
الجزء الثابت: هو حقل من المغناطيسيات المحفّزة للطاقة الكهربائية، موزعة جنبًا إلى جنب داخل غطاء.
حلقات الانزلاق: تقوم بنقل التيار المتردد من وإلى المحرك.
الفرش: تتصل بحلقات الانزلاق وتنقل التيار من وإلى الدائرة الكهربائية.
أنواع المولد الكهربائي
تصنف المولدات الكهربائية إلى نوعين بناءً على نوع التيار الكهربائي الناتج، إما التيار المتناوب (AC) أو التيار المباشر (DC). يجدر بالذكر أن كلا النوعين يعملان وفقًا لمبدأ أساسي مشترك، رغم اختلاف تفاصيل البناء بينهما. كما يمكن تصنيف المولدات وفقًا لمصدر الطاقة الميكانيكية أو المحرك الرئيسي الذي يُشغل المولد، مثل الطاقة المائية أو البخارية.
تعتبر المولدات جزءًا أساسيًا من مكونات العديد من الأجهزة اليومية، مثل الغسالات والمكانس الكهربائية. يمكن تشغيل المولد في وضعين مختلفين: كمحرك يدفع الجهاز في اتجاه واحد، وكمولد. تعتمد آلية عمل المولد على مبادئ الكهرومغناطيسية وتخزين الطاقة، حيث يُعد المغناطيس الكهربائي أحد أهم مكوناته. يتم التحكم في قوة المغناطيسية باستخدام الكهرباء.
عندما يمر سلك مصنوع من مادة موصلة، مثل النحاس، عبر مجال مغناطيسي، يُولد تيار كهربائي في السلك، مما يُعتبر مولدًا بدائيًا. وعندما تُمرر الكهرباء عبر سلك ملفوف حول قلب حديد في مجال مغناطيسي، يتحرك السلك ويعمل كمحرك رئيسي.
مصادر الطاقة الميكانيكية للمولد الكهربائي
تُستخرج الطاقة الميكانيكية للمولد الكهربائي عادةً من عمود دوار. توجد العديد من مصادر القوة الميكانيكية، مثل التوربينات الهيدروليكية في السدود أو الشلالات، وتوربينات الرياح، والتوربينات البخارية التي تستخدم البخار الناتج عن احتراق الوقود الأحفوري أو من الانشطار النووي، بالإضافة إلى التوربينات الغازية حيث يُحرق الغاز مباشرةً في التوربين، أو محركات الديزل أو البنزين. تختلف بنية وسرعة المولد حسب الخصائص الميكانيكية للمحرك الرئيسي.
مكونات المولد الكهربائي
يتكون المولد الكهربائي من أربعة مكونات رئيسية:
الدوار: هو قاعدة سلكية مكشوفة مثبّتة على عمود.
الجزء الثابت: هو حقل من المغناطيسيات المحفّزة للطاقة الكهربائية، موزعة جنبًا إلى جنب داخل غطاء.
حلقات الانزلاق: تقوم بنقل التيار المتردد من وإلى المحرك.
الفرش: تتصل بحلقات الانزلاق وتنقل التيار من وإلى الدائرة الكهربائية.
أنواع المولد الكهربائي
تصنف المولدات الكهربائية إلى نوعين بناءً على نوع التيار الكهربائي الناتج، إما التيار المتناوب (AC) أو التيار المباشر (DC). يجدر بالذكر أن كلا النوعين يعملان وفقًا لمبدأ أساسي مشترك، رغم اختلاف تفاصيل البناء بينهما. كما يمكن تصنيف المولدات وفقًا لمصدر الطاقة الميكانيكية أو المحرك الرئيسي الذي يُشغل المولد، مثل الطاقة المائية أو البخارية.