كيف يعمل ومما يتكون المولد الكهربي
كتب المقال م. محمد رفعت محمود
تعريف المولد الكهربائي
تعريف المولد الكهربي علي أنه تركيب ميكانيكي او آلة ميكانيكي تقوم بتحويل الطاقة الحركية الى طاقة كهربية بشرط أن تتوافر في هذه الآلة الميكانيكية شروط معين لكي نحصل منه علي كهرباء
التعريف بطريقة اخرى
إنه تقاطع مجال مغناطيسي مع موصلات متحركة. عندما نقوم بتحرك موصلا معدنيا بحيث يقطع خطوط المجال المغناطيسي ، يتم إزاحة الإلكترونات الحرة داخل الموصل الكهربي بقوة عمودية على كل حركة من حركة الموصل الكهربي واتجاه خطوط المجال المغناطيسي.
يتم تحديد هذا الإتجاه من خلال قاعدة Fleming لليد اليمنى أو اليسرى. عندما ندرس العلاقة بدلالة الإلكترونات ، نستخدم قاعدة اليد اليسرى. تم إعطاء التيار الكهربائي اتجاهًا معاكسًا لاتجاه حركة الإلكترون ، وفقًا لاتفاق الفنيين والمهندسين الكهربائيين. وبالتالي ، فإننا نلجأ إلى قاعدة اليد اليمنى عندما تكون العلاقات من حيث التيار الكهربائي ،
في قاعدة فليمينغ لليد اليمنى
تكون أصابع اليد الثلاثة متعامدة مع بعضها البعض: الإبهام و السبابة والأصابع الوسطى. يشير الإبهام إلى اتجاه الحركة ، بينما يشير السبابة إلى اتجاه خطوط المجال المغناطيسي ، وبالتالي فإن اتجاه التيار الكهربائي هو اتجاه الإصبع الأوسط.
يتكون المولد البسيط من زوجين أو أكثر من الأقطاب المغناطيسية والموصلات الملتفة والمتصلة بطريقة معينة تزيد من مقدار الجهد والتيار ، بالإضافة إلى حلقتين انزلاقيتين فرشتين من الكربون تعملان على توصيل الدائرة الكهربائية من الدائرة الدوارة أحد أعضاء المولد ، الذي نشأ بين ملفاته نبضة كهربائية إلى الجزء الخارجي المعروف باسم الحمل (مثل المصباح ، والسخان ، والمحرك ، وما إلى ذلك).
من هو مخترع المولد الكهربي
المخترع الكيميائي والفيزيائي الإنجليزيالعالم الإنجليزي " مايكل فيراري" عام 1831 م.
ماهي مكونات المولد الكهربائي
يتكون المولد من جزئين
اولا الجزء الميكانيكي
الجزء الميكانيكي عباره عن الاتيالعضو الثابت The Stator: وهو الجزء الثابت في جسم المولد الكهربي وهو الجزء الذي يكون بداخله مجموعة من الملفات داخل تجويف حديدي .
العضو الدوار The Rotor: وهو الجزء المتحرك الذي يدور بداخل جسم المولد وهو المسئول عن توليد المجال المغناطيسي.
ثانيًا: الجزء الكهربائي
هو الجزء المسئول عن توليد الطاقة الكهربية كملفات والمجال المغناطيسي
وبالنسبة لهذا الجزء ممكن يكون موجود في العضو الثابت والعضو الدوار .
ملفات المجال: هو المسئول عن توليد المجال المغناطيسي .
حلقات الانزلاق: وهي ذلك الجزء المسبب لحركة للتيار الكهربائي داخل ملفات المجال المغناطيسي، ويتطلب ذلك لإتمام وجود ما يسمى بـ المبادل الكهربائي ويتمركز فوق محور الجزء المتحرك.
نظرية عمل المولد الكهربائي
بعد أن قام العالم فاراداي باكتشاف عملية تغيير المجال المغناطيسي العمودي على سلك موصل للكهرباء يسبب ظهور فرق جهد على الأسلاك ، في حالة اذا كان السلك على شكل دائرة مغلقة،
ونتيجة لوجود فرق الجهد يؤدي هذا إلى مرور التيار الكهربي نتيجة لمرور التيار الكهربي يتولد المجال المغناطيسي ، وهذه نظريه عمل المولد الكهربائي.استطاع فاراداي ايضًا كشف أنه عند لف الأسلاك على شكل لفائف، فإن فرق الجهد الكهربائي الناتج يتناسب طرديًا مع عدد لفات الملف.مولد كهربائي
كما يتناسب طردياً أيضًا مع معدل التغير في المجال المغناطيسي، وبذلك يتكون المولد الكهربائي من عنصرين يعملان من أجل إنتاج الكهرباء.
ويتم إنشاء التيار في الجزء الثابت، وهو الجزء الموجود في المركز، والذي يلف حوله الملف الفلزي ويتم وصله بالمولد الكهربائي.
العضو الدوار في المولد الكهربائي المستخدمة في المنازل تكون صغيرة عادةً تحتوي في غالب الأحيان على مغناطيس.
ولكن المولدات الكبيرة، مثل تلك الموجودة في محطات توليد الكهرباء، فإن عملية إنتاج المجال المغناطيسي بها تتم عن طريق ملفات حثية ثانوية.
وفي كل مرة يكمل الجزء الدوار نصف دورة، فإن قطبية فرق الجهد الكهربائي تختلف، حيث إن المولدات الكهربائية تنتج تياراً كهربائيا متردداً.
مصادر الطاقة الميكانيكية للمولد الكهربائي
يمكن الحصول على الطاقة الميكانيكية اللازمة لتشغيل المولد الكهربائي من عمود دوراني عادة، والذي يكون مساوياً لعزم دوران العمود مضروباً في السرعة الدورانية، أو الزاوية.ويمكن الحصول على القوة الميكانيكية من عدة مصادر أخرى، منها:التوربينات الهيدروليكية في السدود والشلالات، توربينات الرياح، التوربينات البخارية التي تستخدم البخار المتولد عن الحرارة الناتجة عن احتراق الوقود الأحفوري، الانشطار النووي.
وتحرق التوربينات الغازية الغاز مباشرة في التوربين، أو محركات البنزين، والديزل.
المولدات الكهربائية لها نوعين، من حيث طبيعة العمل أو الحاجة له..
مولد كهربائي أساسي:
مولد احتياطي:
وعادة ما تحتوي المولدات الصغيرة على محركات تعتمد على وقود السيارات، ويكون ذلك كافي لإنتاج قدرة كهربائية بمعدل 5 ك وات.
انما المولدات الكبيرة، فمحركاتها تعتمد على وقود الديزل أو البروبان، ويكفي ذلك لإنتاج قدرة كهربائية بمعدل 10 ك وات أو أكثر.
أما المولد الكهربائي المستخدم في توزيع الكهرباء على مدن بأكملها، فهو يعتمد على قوة البخار من أجل تدوير توربينات ضخمة.
والتي تقوم بتدوير العضو الدوار، أما طريقة إنتاج البخار، فهي تكمن في تسخين الماء بواسطة الحرارة الناتجة من حرق الوقود الأحفوري، أو من خلال الإنشطار النووي.