كيفية عمل المولد الكهربائي

المولد الكهربائي

يمكن تعريف المولد الكهربائي على أنه جهاز ميكانيكي يقوم بتحويل طاقة الحركة إلى طاقة كهربائية مع وجود مجال مغناطيسي. يعتمد عمله على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي، وهو الأساس لتوليد التيار الحثّي. شهدت صناعة المولد الكهربائي تطوراً ملحوظاً في قدرتها على توليد التيار الحثّي بدرجات عالية جداً، حيث يتم توجيه التيار الكهربائي ليتدفق عبر دائرة كهربائية خارجية. تتعدد المصادر لتغذية المولد الكهربائي، مثل المحركات المترددة، والتوربينات التي تستخدم المحرك البخاري، أو من خلال دوران المياه في التوربينات، المعروفة أيضاً بالطاقة المائية (مثل توربينات الرياح)، أو عبر الهواء المضغوط وغيرها من المصادر.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية باستخدام المحرك الكهربائي. ويمكن للمحركات الكهربائية أن تعمل بشكل ميكانيكي لتوليد الكهرباء. يُعرف المولد الكهربائي بلقب “الدينمو” باللغة اللاتينية، وهو يولد تياراً مستمراً باستخدام عاكس التيار. وقد ابتكر العالم الإنجليزي “مايكل فارادي” أول مولد كهربائي في العام 1831 ميلادي.

مبدأ عمل المولد الكهربائي

عند دوران الوشيعة (coil)، وهي الملف المصنوع من سلك نحاسي ملتف لتوليد المجال المغناطيسي، ينتج عنها طاقة كهربائية نتيجة للحث الكهرومغناطيسي. من خلال دوران الملف، يتم استخدام طاقة ميكانيكية، كما هو الحال في مصباح الدراجة الذي يعتمد على دوران العجلة لإنتاج الكهرباء اللازمة لإضاءة المصباح. وفي محطات توليد الكهرباء، تُستخدم مصادر الطاقة المتجددة مثل الرياح أو المياه، حيث تعمل التوربينات على تحويل مياه جارية إلى كهرباء.

ينتج عن تحريك الجزء الدوار (rotor) بواسطة عمود دوار متصل بالمحرك الأساسي (prime mover) توليد مجال كهرومغناطيسي. ينتقل هذا المجال إلى الملفات الموجودة في الجزء الثابت (stator)، الذي يستقبل المجال الكهرومغناطيسي ثم يحوّله إلى تيار كهربائي داخل ملفات موزعة على ثلاثة أوجه، بحيث تكون الزاوية بين كل وجه وآخر (120) درجة، مما يؤدي إلى تحويله إلى تيار كهربائي منتظم (الموجات الجيبية).

أجزاء المولد الكهربائي

يتكون كل مولد كهربائي من جزئين أساسيين:

• الجزء الميكانيكي: يضم عنصراً ثابتاً (يكون ثابتاً في الآلة الكهربائية) وآخر دوار (يدور في الآلة الكهربائية).
• الجزء الكهربائي: ويتكون من:
  • إطار الحامل: هو الجزء الذي ينتج الطاقة في الآلة الكهربائية، حيث تقوم ملفاته بتوليد الطاقة الكهربائية، ويمكن أن يكون مركباً على العنصر الدوار أو الثابت.
  • ملفات المجال: تعمل على إنتاج المجال المغناطيسي في الآلة الكهربائية، باستخدام مغناطيس دائم يتم تثبيته على العنصر الدوار أو الثابت من الجزء الميكانيكي.

أقسام المولد الكهربائي

من حيث الوظيفة، يمكن تقسيم المولد إلى:

• مولد أساسي: الذي تعتمد عليه الشبكة بشكل كامل في إنتاج الطاقة الكهربائية.
• مولد احتياطي: يُستخدم كبديل عند تعطل المولد الأساسي.