كيفية عمل المولد الكهربائي

المولد الكهربائي

يمكن تعريف المولد الكهربائي على أنه جهاز ميكانيكي يقوم بتحويل طاقة الحركة إلى طاقة كهربائية، وذلك بالتوازي مع وجود مجال مغناطيسي. يعتمد عمله على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي، والذي يُعتبر أساسيًا في توليد التيار الكهربائي المستمر. شهدت صناعة المولد الكهربائي تطورًا ملحوظًا في قدرتها على إنتاج تيار حثّي خاص يتم توجيهه للتدفق خلال الدوائر الكهربائية الخارجية. للمولد الكهربائي مصادر متنوعة تشمل المحركات المترددة، والتوربينات المدعومة بالمحرك البخاري، بالإضافة إلى الطاقة المائية الناتجة عن حركة المياه (مثل توربينات الرياح)، أو حتى من خلال الهواء المضغوط وغيرها من المصادر.

يمكن تنفيذ التحويل العكسي من الطاقة الكهربائية إلى الطاقة الميكانيكية باستخدام المحرك الكهربائي، والذي يمكن أن يُحرك ميكانيكيًا لتوليد الكهرباء. يُعرف المولد الكهربائي باللاتينية باسم “الدينمو”، وهو جهاز ينتج تيارًا مستمرًا باستخدام عاكس التيار. يُعتبر العالم الإنجليزي “مايكل فاراداي” هو أول من اخترع المولد الكهربائي في عام 1831 ميلادي.

مبدأ عمل المولد الكهربائي

عند دوران الوشيعة (coil)، التي تتكون من سلك معدني ملتوي لتوليد المغنطة الكهربائية، يتم إنتاج الطاقة الكهربائية من خلال عملية الحث الكهرومغناطيسي. في هذه العملية، تُستخدم الطاقة الميكانيكية لتدوير الملف، كما هو الحال في مصباح الدراجة الذي يعتمد على دوران العجلة لانتاج الكهرباء. أما في محطات توليد الطاقة، يتم استغلال مصادر الطاقة المتجددة مثل الهواء والماء، حيث تدور التوربينات لتحويل جريان الماء إلى كهرباء.

ترتبط الحركة في الجزء الدوار (rotor) بعمود دوار موصول بالمحرك الأساسي (prime mover)، مما يؤدي إلى توليد مجال كهرومغناطيسي يتم نقله إلى الملفات في الجزء الثابت (stator). تستقبل هذه الملفات المجال الكهرومغناطيسي وتحوله إلى تيار كهربائي، حيث تُوزع الملفات على ثلاثة وجوه بزاوية 120 درجة بين كل وجه وآخر. بعد ذلك، يتشكل التيار الكهربائي بشكل منتظم (الموجات الجيبية).

أجزاء المولد الكهربائي

يتكون كل مولد كهربائي من جزئين أساسيين وهما:

• الجزء الميكانيكي: ويشتمل على عنصر ثابت (يكون ثابتًا في الآلة الكهربائية) وعنصر دوار (يكون متحركًا في الآلة الكهربائية).
• الجزء الكهربائي: ويتضمن ما يلي:
  • إطار حامل: وهو الجزء الذي يعنى بإنتاج الطاقة في الآلة الكهربائية، حيث تقوم ملفاته بتوليد الطاقة الكهربائية وقد يكون مُركبًا على العضو الدوار أو الثابت.
  • ملفات المجال: وهي المسؤولة عن توليد المجال المغناطيسي داخل الآلة الكهربائية، حيث يتم استخدامها مغناطيس دائم يُثبت على العضو الدوار أو الثابت من الجزء الميكانيكي.

أقسام المولد الكهربائي

من حيث طريقة العمل، يُقسم المولد الكهربائي إلى:

• مولد أساسي: المعتمد عليه في الشبكة بشكل كامل لإنتاج الطاقة الكهربائية.
• مولد احتياطي: المستخدم كبديل عند حدوث عطل في المولد الأساسي.