المولد الكهربائي

المولد الكهربائي


جهاز ميكانيكي يعمل على تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية بوجود المجال المغناطيسي ويعمل المولد الكهربائي على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي والذي هو الأساس في توليد التيار الحثي وقد تطورت صناعة المولدات كثيراً للأفضل من حيث انتاج التيار الحثي المقوُم الى درجة عالية جداُ .
الغرض منه
تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهر بائية بواسطة ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي .
تركيب المولد الكهربائي

يتركب المولد الكهربائي البسيط من
** ملف من مادة موصلة معزولة ملفوفة حول قلب
**مجال مغناطيسي ثابت
**حلقتان نحاسيتان مفصولتان عن بعضهما البعض
**فرشاتان من الكربون
**محور دوران


تقويم التيار الكهربائي

ان التيار الناتج من المولد الكهربائي كما رأيت في تركيبه يكون متغير القيمة والاتجاه وكذلك القوة الدافعة الحثية

ولجعل التيار الناتج والقوة الدافعة الحثية الناتجة ثابتة الاتجاه تستبدل الحلقتين النحاسيتين بنصفي حلقة تعملان على تغيير اتجاه التيار كل نصف دورة .



مبدأ عمل المولد الكهربائي

عندما يبدأ ملف المولد بالدوران يبدأ التدفق المغناطيسي الذي يعبر الملف بالتغير تبعاً لتغير الزاوية المحصورة بين اتجاه خطوط المجال والعمود على مستوى الملف وهذا التغير في التدفق يعمل على توليد قوُة دافعة حثية وتيار حثي متغير القيمة والاتجاه ويستمر تولد التيار الحثي باستمرار التغير في التدفق وهذا مرهون باستمرار دوران الملف ومن الواضح ان مقدار هذا التيار يعتمد على سرعة دوران الملف طردياً وكذلك على مقدار المجال المغناطيس وعدد لفات الملف .


نوعا المولد
المولد الحثي للتيار المتناوب
المولد الحثي للتيار المستمر

المتردد تركيب مولد التيار
1. مغناطيس المجال : مغناطيس قوي على شكل حذاء فرس قطباه متقابلان ويمكن أن يكون مغناطيسا كهربائيا
2. عضو الإنتاج : ملف مستطيل معلق بين قطبي المغناطيس
3. حلقتان معدنيتان تتصلان بطرفي الملف وتدوران معه
4. فرشتان ثابتتان من الجرافيت أو المعدن تعملان على توصيل ملف المولد بدائرة الحمل الخارجي


تقويم التيار الناتج
تتم عملية تقويم التيار الناتج في خطوتين
1. توحيد اتجاه وتتم باستبدال الحلقتين بحلقة واحدة مكونة من نصفين معزولين وتسمى بموحدة التيار أو المبدلة
2. تثبيت الشدة وتتم عن طريق استخدام عدة ملفات بينها زوايا ثابتة على أن يقابل كل ملف صفيحتان في مقوم التيار


فوائد مولد الكهربائي
المولدات الكهربائية عند السد توفر كميات هائلة من القدرة الكهربائية. وتدير التوربينات المائية تلك المولدات. ويشير المهندسون عادة إلى الجهاز الميكانيكي الذي يدير المولد بالمحركالأساسي.
المولِّد الكهربائي آلة لإنتاج الكهرباء. تنتج المولدات معظم الكهرباء التي يستخدمها الناس. فهي توفر القدرة الكهربائية التي تدير الآلات في المصانع، وتضيء المصابيح، وتشغِّل الأدوات المنزلية الكهربائية. وقد أطلق على المولد لفظ الدينامو اختصارًا للدينامو الكهربائي.

والمولد يمكن أن يكون صغير الحجم، بحيث يُمْسَك بيد واحدة. وتُستخدَم هذه المولدات الصغيرة في بعض الأجهزة العلمية لتوليد كهرباء تكفي لتحريك مؤشِّر على قرص مدرَّج. وقد يكون حجم المولد أكبر من حجم منزل، ويستطيع تزويد أكثر من مليون منزل بالقدرة الكهربائية.

ويُقاس حجم المولدات الكبيرة عادة بالكيلوواط حيث يساوي الكيلو واط الواحد 1,000 واط. وتستطيع المولدات الكبيرة إنتاج أكثر من مليون كيلوواط من الكهرباء.

مم يتكون ؟
يتكون مولد الكهرباء من محرك ديزل عادة اوبنزين للمولدات الصغيرة والمولد المتزامن alternatorولوحة التشغيل والسيطرة
1المحرك يعمل على توليد الطاقة اللازمة لتدوير المولد وهي الطاقة الميكانيكية التي ستتحول عن طريق المولد الى طاقة كهربائيةوهذا المحرك يجب ان يحتوي علىدوائر التشغيل والسيطرة والمراقبة والحماية
وهذه الدوائر متصلة ومتكاملة مع لوحة السيطرة التي يتم من خلالها تشغيل واطفاء المحرك والسيطرة علىالسرعة التي تحدد تردد الفولتاج ومراقبة تشغيل المحرك من ناحية الحرارة وضغط الزيت ومستوى سائل التبريد الخ.
من اهم المكونات في المحرك هي دائرة السيطرة على السرعة gouvernorوهي اما ميكانيكية او كهربائية وتقوم بتثبيت سرعة المحرك وتعويض التغيير في السرعة عند التحميل او رفع الحمل وكذلك تنظيم السرعة بين حالة الحمل واللا حملspeed regulaton
2المولد وهو مولد تزامني synchronous generatorيقوم بتحويل الطاقةالميكانيكية للمحرك الى طاقة كهربائيةويتكون من المحرضexcitorومنظم الفولتاج الاوتوماتيكي AVRوالمولد المتزامن بقسميه الدوار والساكن
فكرة التوليد تكون كما يلي
ينبغي وجود DC voltageفي الجزء الدوار للمولد لكي يقوم بحث الجهد الكهربائي في الساكن عند دورانه ومسحه لملفات الساكن
طريقة ايصال الdcللدوار صعبة لذلك يستخدم ال excitorوهو مولد يعمل بطريقة معكوسة للمولد الاصلي اي ان الساكن يمثل المغناطيسات التي تقابل الجزء الدوار في المولدات والجزء الدوار في الexcitorيقابل




الساكن في المولدات وهو مركب على نفس عمود التدوير الذي يحمل دوار المولد الاصلي
يتم تغذية ساكن ال EXCITOR من نفس اخراج المولد بعد تحويلها ال DC وتحديد قيمتها من قبل ال AVR بما يسمى تغذية خلفية FEEDBACK
وبذلك عند تغذية ساكن الexcitorبال DC voltageيتولد AC voltageفي الدوار وبذلك يتم نقل الطاقة اللازمة للتوليد الى الدوار عن طريق المجال المغناطيسي للexcitor
ولكن هذه الطاقة في الدوار هي تيار متناوب ويجب تحويلها الى DC ولذلك يتم ادخالها الى منظومة تعديل دوارة تسمىrotating bridge rectifiersهي three phase bridge rectifierمركبة على الجزء الدوار حيث تقوم بتحويل الACالخارج من ال EXCITORالى DCليتم تغذية الجزء الدوار للمولد بها
لكن مسالة رفع الحمل او التحميل تؤدي الى مرور تيار حمل عالي اي ان الهبوط على مقاومة الملفات والخسائر الاخرى متغيرة مع التحميل وسوف تؤدي الى تغير فولتية الاخراج ممايستدعي زيادة تيار الدوار عند التحميل او انقاصه عند رفع الحمل
وهذه السيطرة يجب ان تكون اوتوماتيكية لاننا لايمكن ان نتكهن متى سيتم التشغيل او الاطفاء للاحمال المختلفة
ولذلك يتم الاستعانة بمنظم الفولتاج الاوتوماتيكي AUTOMATIC VOLTAGE REGULATORوالذي يتحكم بتيار ال DC لمغذي لل EXCITOR الذي بدوره يؤثر على قيمة الفولتاج المتولد

وهناك تصاميم اخرى لمنظومة التوليد لكنها تتبع بشكل عام هذه الفكرة
نقطة اخيرة يجب توضيحها وهي ان المولدات تحتوي على مغناطيس دائم على الجزء الدوار يقوم بتوليد فولتاج بسيط كمرحلة ابتدائية حيث يتم تغذيتها الى الEXCITOR الذي يقوم بتعزيز التوليد بعملية تسمى REGENERATIONوهي تستغرق جزء من الثانية حتى تصبح فولتية الاخراج بالقيمة المطلوبة لادامة التوليد
ال avrيقوم بتحديد قيمة فولتية الاخراج وثبات الفولتاج وتنظيم الفولتاج بين حالة الحمل واللا حمل وفيه مقاومات متغيرة لهذه التضبيطات
3لوحة السيطرة للتشغيل ومراقبة المولد والمحرك وحالة كل منهما واذا كان المولد ذاتي التشغيل automatic start stopفانه يحتوي على دوائر تحسس التيار الكهربائي العام ومفتاح التحويل change over switch


الخاتمة
وأخيرا فإن المولد الكهرباء يشكل أهمية مفيدة في حياتنا حيث يستخدم في الصناعات والطاقة وغيرها

تحيـــــــــــــــــــــــــــاتي