المقصود بالمولّد الكهربائي

يمكن تعريف المولّد الكهربائي (بالإنجليزية: Electric Generator) بأنه جهاز يحوّل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية باستخدام الحث الكهرومغناطيسي، وقد يكون مصدر الطاقة الميكانيكية عبارة عن محرك بخاري ترددي أو توربيني، أو توربينات وعجلات مائية، أو المحركات الحرارية كمحرك الاحتراق الداخلي، أو توربينات الرياح، أو أي مصدر آخر للطاقة الميكانيكية.[١]


مبدأ عمل المولّد الكهربائي

تم اكتشاف مبدأ عمل المولّد الكهربائي في عام 1831 على يد العالم الإنجليزي مايكل فارادي (1791-1867) بالتزامن مع العالم الأمريكي جوزيف هنري (1797-1878)،[٢] والذي يتخلّص بأن تحريك مغناطيس داخل لفافة من الأسلاك النحاسية سيؤدي إلى تدفق تيار كهربائي في الأسلاك وفق مبدأ الحث الكهرومغناطيسي.[٣]


المكونات الرئيسية للمولّد الكهربائي

الأجزاء الرئيسية للمولد الكهربائي هي:[٤]

  • المحرّك (بالإنجليزية: Engine): هو المصدر المسؤول عن الطاقة الميكانيكية المدخلة إلى المولّد.
  • المنوب الكهربائي (بالإنجليزية: Alternator) أو مولد التيار المتناوب وهو الجزء المسؤول عن إنتاج الكهرباء من الطاقة الميكانيكية المدخلة من قبل المحرك.
  • نظام الوقود (بالإنجليزية: Fuel System): وهو الذي يحافظ على استمرارية عمل المولّد.
  • منظّم الجهد (بالإنجليزية: Voltage Regulator): وهو الجزء المسؤول عن تنظيم الجهد على مخرج المولّد.
  • نظام التبريد ونظام العادم (بالإنجليزية: Cooling &Exhaust System): يعمل نظام التبريد على الحفاظ على درجة حرارة المولدّ أثناء التشغيل، أما نظام العادم فتتلخص مهمته بالتخلص من الغازات السامة الناتجة عن العملية.
  • نظام التشحيم (بالإنجليزية: Lubrication System): يستخدم لضمان سلاسة الحركة لفترة زمنية طويلة.
  • شاحن البطارية (بالإنجليزية: Battery Charger): يستخدم لإبقاء البطارية مشحونة على مدة فترة زمنية معينة.
  • لوحة التحكم (بالإنجليزية: Main Control): وهي واجهة المولد التي تتحكم في المولد.
  • الهيكل الخارجي للمولد (بالإنجليزية: Frame).


المصادر التي تزود المولّدات بالطاقة الميكانيكة

هناك العديد من المصادر التي تزود المولدّات بالطاقة الميكانيكية، وهي:[٥]

  • التوربينات البخارية: يُستخدم هذا النوع من التوربينات لتوليد غالبية الكهرباء في العالم، ويحتوي هذا النوع على مرجل (غلاية) يتم فيها حرق الوقود لإنتاج الماء الساخن والبخار في المبادل الحراري، ليقوم البخار بدوره بتشغيل التوربينات التي تشّغل المولّد، أما في مفاعلات الطاقة النووية فتستخدم قضبان الوقود النووي لإنتاج البخار، وفي محطات الطاقة الحرارية الشمسية تستخدم الطاقة الشمسية لإنتاج البخار.
  • توربينات غاز الاحتراق: تشبه المحركات النفاثة، وتعمل على مبدأ حرق الوقود الغازي أو السائل لإنتاج غازات ساخنة تشغّل شفرات التوربينات.
  • التوربينات الكهرومائية: وهي تستخدم قوة الماء المتحركة في تحريك شفرات التوربينات لتشغيل المولد، والمياه المستخدمة في هذا النوع من التوربينات هي المياه المخزّنة في خزان، أو المياه التي يتم تحويلها من النهر أو أي مجرى مائي.
  • توربينات الرياح: تستخدم هذه التوربينات قوة الرياح لتحريك الشفرات وتشغيل المولّد، وهناك نوعان رئيسيان منها هما: التوربينات ذات المحور الأفقي وهي الأكثر شيوعاً، والتوربينات ذات المحور الرأسي وهي الأقل شيوعاً.
  • محطات الطاقة الحرارية الأرضية: والتي تستخدم موارد الطاقة الحرارية الأرضية لتشغيل المولّد الكهربائي.
  • أنظمة تحويل الطاقة الحرارية للمحيطات: وهي تستخدم الفرق في درجات الحرارة على أعماق مختلفة في المحيط لتشغيل التوربينات، وبالتالي تشغيل المولّدات.


خصائص المولّدات الكهربائية

يمكن تلخيص الخصائص الرئيسية للمولّدات الكهربائية على النحو الآتي:[٦]

  • القدرة (بالإنجليزية: Power): تختلف الطاقة المخرجة من المولّدات، وبالتالي يمكن اختيار سعة وقدرة المولّد المناسبة بناءً على الطاقة التي يحتاجها النظام.
  • الوقود (بالإنجليزية: Fuel): هناك العديد من خيارات الوقود مثل الديزل، والغاز الطبيعي، والبنزين، وغاز البترول المسال، وغيرها المتوفرة للمولّدات الكهربائية.
  • قابلية التنقل (بالإنجليزية: Portability): المولّدات الكهربائية تعتبر سهلة الحركة وذلك لاحتواء تصميمها على مقابض وعجلات لذلك يمكن نقلها بسهولة من مكان إلى آخر.
  • الضوضاء (بالإنجليزية: Noise): تحتوي بعض المولّدات على تقنية تقليل الضوضاء، وبالتالي فهي تقلل من التلوث الضوضائي.


أنواع المولدّات الكهربائية

تقسم المولّدات الكهربائية من حيث نوع التيار الذي تنتجه إلى قسمين هما:[٧]

  • مولّدات التيار المتناوب (بالإنجليزية: AC Generators): وهي المولّدات التي تحوّل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية تكون على شكل تيار متناوب على شكل موجات جيبية، وتعتمد في مبدأ عملها على مبدأ فارادي في الحث الكهرومغناطيسي، وأحد الاختلافات الرئيسية بينها وبين مولدّات التيار المباشر هي المكونات الخاصة المكونة لكل منهما.
  • مولّدات التيار المباشر (بالإنجليزية: DC Generator): وهي المولدّات التي تحوّل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية تكون على شكل تيار مباشر وتعتمد في مبدأ عملها أيضاً على قانون فارادي.


استخدامات المولدّات الكهربائية

تتلخص استخدامات المولدات الكهربائية بما يلي:[٧]

  • توفر المولدات الطاقة لمعظم شبكات الطاقة في المدن.
  • توفر المولدات الصغيرة دعماً لاحتياجات الطاقة المنزلية أو الشركات الصغيرة.
  • تستخدم في مواقع البناء قبل إنشاء شبكة تزويد الموقع بالطاقة.
  • تستخدم في المختبرات لأنها تعطي نطاقًا واسعاً من الجهد.
  • تستخدم لتشغيل المحركات الكهربائية.
  • تستخدم في النقل.

المراجع

  1. ↑ "Electrical generator", New World Encyclopedia, 18/9/2017, Retrieved 12/7/2021. Edited.
  2. ↑ Newton, David (27/6/2018), "Generator", encyclopedia.com, Retrieved 12/7/2021.
  3. ↑ "Electricity explained How electricity is generated", eia, 9/9/2020, Retrieved 13/7/2021. Edited.
  4. ↑ "Electric Generator", byjus, 19/4/2021, Retrieved 13/7/2021.
  5. ↑ "Electricity explained How electricity is generated", eia, 9/9/2020, Retrieved 13/7/2021.
  6. ↑ "What is an Electric Generator and Its Working", ELPROCUS, 21/12/2020, Retrieved 13/7/2021.
  7. ^ أ ب "Difference between Ac and Dc Generator ", Vedantu, 10/12/2020, Retrieved 13/7/2021.