شرح مكونات المولد الكهربائي | 10 أجزاء ميكانيكية وكهربائية

تلعب المولدات الكهربائية (Generator Electric) دورًا مهمًا في حياتنا اليومية من خلال تزويدنا بالكهرباء التي نحتاجها. سواء أكان تشغيل الأجهزة الإلكترونية المحمولة أو المباني السكنية أو المنشآت الصناعية ، فإن فهم مكونات المولد الكهربائي  الأساسية أمر ضروري. في هذه المقالة ، سوف نستكشف اللبنات الأساسية للمولد الكهربائي ، من مصدر الطاقة، إلى جهاز التحويل ، إلى المكونات المنظمة. دعنا نكتشف معًا مفاتيح انتاج الطاقة الكهربائية من المولد.

مكونات المولد الكهربائي

تنقسم مكونات مولدات الكهرباء إلى جزئين، الأول هو الجزء الميكانيكي والثاني هو الجزء الكهربائي ومن خلال الجمع بينهما، يكون المولد الكهربائي قادرًا على تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية قابلة للاستخدام ، وبالتالي تلبية احتياجات الكهرباء في التطبيقات المختلفة. دعنا نتعرف أولا على الجزء الميكانيكي مما يتكون:

المحرك

المحرك هو الجهاز الذي يحول الطاقة الأولية، مثل الطاقة الحرارية أو الكيميائية أو البخار ، إلى طاقة ميكانيكية لتشغيل المولد. توفر المحركات القوة الدافعة لتدوير دوار المولد، مما يولد تيارًا كهربائيًا في الجزء الثابت ويولد الكهرباء. باختصار، المحرك مسؤول عن تحويل الطاقة الأولية إلى طاقة ميكانيكية لإنتاج الكهرباء في مولد كهربائي.

العضو الثابت (Stator)

الجزء الثابت هو مكون أساسي للمولد الكهربائي. إنه جزء من المولد ويلعب دورًا رئيسيًا في توليد الكهرباء، ويتكون من قلب مغناطيسي حديدي و ملفات متعددة من الأسلاك النحاسية المعزولة كهربائيًا. تخلق الملفات مجالًا مغناطيسيًا ثابتًا (Field) يتفاعل مع الدوار مما يتسبب في الحث الكهرومغناطيسي. بفضل الجزء الثابت ، يتم تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية في المولد الكهربائي.

يلعب الجزء الثابت دورًا حيويًا في توليد الكهرباء في مولد كهربائي عن طريق إنشاء المجال المغناطيسي اللازم للحث الكهرومغناطيسي. يعمل جنبًا إلى جنب مع الدوار لتوليد التيار الكهربائي المتردد ، والذي يتم بعد ذلك تنظيمه وتوزيعه على الأجهزة والأحمال الكهربائية.

الجزء الدوار (Rotor)

العضو الدوار من مكونات المولد الكهربائي الرئيسية أيضا، والذي يعمل جنبًا إلى جنب مع الجزء الثابت لإنتاج الكهرباء. هناك أنواع مختلفة من الدوارات ، بما في ذلك:

دوار القطب البارز

يتميز الجزء المتحرك البارز بأقطاب مغناطيسية بارزة تقع على الدوار. يمكن أن تكون هذه الأعمدة مصنوعة من مغناطيس دائم أو لفائف مزودة بتيار كهربائي. أثناء دوران الجزء المتحرك ، تخلق الأقطاب البارزة حقلاً مغناطيسيًا يتفاعل مع الجزء الثابت لتوليد الكهرباء.

الجزء الدوار الأسطواني

يستخدم الدوار الأسطواني (Cylindrical Rotor) بشكل أساسي في المولدات عالية الطاقة. وهي تتألف من أسطوانة مغنطيسية محاطة بملفات الأقطاب (ملفات الإثارة). تم تصميم هذا النوع من الدوار لتوليد مجال مغناطيسي موحد بطول الأسطوانة بالكامل ، مما يسهل إنتاج الكهرباء بمستويات طاقة أعلى.

ملاحضة:

• في جميع أنواع الدوارات، تخلق حركة الدوران مجالًا مغناطيسيًا يتفاعل مع الجزء الثابت لتحفيز التيار الكهربائي. يساعد هذا في توليد كهرباء يمكن تنظيمها وتوزيعها على الأجهزة الكهربائية والأحمال.

• من المهم ملاحظة أن اختيار نوع الدوار يعتمد على مواصفات ومتطلبات المولد الكهربائي، بما في ذلك قوته وحجمه والتطبيق المحدد.

منظومة التبريد والعادم

يلعب هذان المكونان دورًا مهمًا في الأداء السليم وسلامة الدينمو. يحافظ نظام التبريد على درجات حرارة التشغيل المثلى ، بينما تزيل أنظمة العادم غازات العادم لتحقيق أداء فعال وصديق للبيئة. فيما يلي شرح موجز لكل منها:

نظام التبريد

تم تصميم نظام التبريد في الأساس لتبديد الحرارة الناتجة عن المولد الكهربائي ، وخاصة بواسطة المحرك. إنه ضروري للحفاظ على درجات حرارة التشغيل المثلى ومنع ارتفاع درجة الحرارة. قد يشتمل نظام التبريد على مشع ومروحة ومبرد ودائرة دائرية لتوفير تبريد مناسب.

أنظمة العادم

أنظمة العادم مسؤولة عن تنفيس غازات العادم التي ينتجها مُحرك المولد. وهي تشمل مكونات مثل مشعب العادم وكاتم الصوت وأنبوب العادم. توفر أنظمة العادم التخلص الآمن والفعال من غازات العادم مع تقليل التلوث الضوضائي المصاحب.

نظام التشحيم

يعد نظام التزييت مكونًا أساسيًا لمولد كهربائي مزود بمحرك احتراق داخلي. يتمثل دورها الأساسي في توفير تزييت مناسب لأجزاء المحرك المتحركة لتقليل التآكل وتقليل الاحتكاك وضمان التشغيل السلس.

يشتمل نظام التشحيم بشكل عام على خزان زيت ومضخة زيت وفلتر زيت وخطوط زيت. تقوم مضخة الزيت بسحب الزيت من الخزان وتوزيعه عبر الأجزاء المختلفة للمحرك ، بما في ذلك الأسطوانات والمكابس وقضبان التوصيل والمحامل. من خلال الحفاظ على أجزاء المحرك مشحمة بشكل صحيح ، يساعد نظام التزييت على إطالة عمر المحرك والحفاظ على أعلى أداء.

الإطار الخارجي

الإطار الخارجي ، الذي يسمى أيضًا الغلاف، هو أحد مكونات المولد الكهربائي الذي يحيط بالمكونات الداخلية الأخرى ويحميها. إنه الهيكل القوي والمتين المصنوع من المعدن أو المواد المركبة. يوفر الإطار الخارجي حماية ميكانيكية للمكونات الداخلية للمولد ، مثل المحرك والمولد والأنظمة المساعدة ، من التلف المادي والطقس والعناصر البيئية. إنه مصمم ليكون مقاومًا للاهتزازات والرطوبة والغبار والظروف الخارجية المعاكسة الأخرى. بالإضافة إلى وظيفته الوقائية ، يمكن للإطار الخارجي أيضًا أن يعمل كدعم هيكلي للمولد بأكمله ويسهل تركيبه.

مكونات المولد الجزء الكهربائي

والآن سنذكر مكونات الجزء الكهرباء من المولد:

مولد التيار المتردد

مولد التيار المتردد هو جهاز كهروميكانيكي يحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية في شكل تيار متردد. وهي تتكون أساسًا من الجزء الثابت والدوار. الجزء الثابت هو الجزء الثابت الذي يحتوي على ملفات من الاسلاك ملفوفة حول قلب مغناطيسي. الجزء المتحرك هو الجزء المتحرك الذي يعمل إما بمحرك أو يتم تدويره بواسطة مصدر طاقة خارجي. عندما يدور الجزء المتحرك ، فإنه يستحث مجالًا مغناطيسيًا في الجزء الثابت ، والذي يولد التيار المتناوب في ملفات الجزء الثابت. يستخدم مولد التيار المتردد على نطاق واسع في الأنظمة الكهربائية لتوليد الكهرباء للتطبيقات المنزلية والصناعية والتجارية.

منظومة إثارة المولد الكهربائي

يعد نظام الإثارة Excitation مكونًا أساسيًا للمولد الكهربائي. وهي مسؤولة عن توفير الإثارة الكهربائية اللازمة لتوليد مجال مغناطيسي في الجزء الثابت للمولد. هذا يجعل من الممكن انتاج تيار كهربائي في ملفات الجزء الثابت وتوليد الكهرباء. يمكن أن يعتمد نظام الإثارة على مبادئ مختلفة ، مثل الإثارة المنفصلة أو الإثارة بدون فرش أو إثارة المغناطيس الدائم. باختصار ، توفر منظومة الإثارة الطاقة الكهربائية اللازمة لإنشاء مجال مغناطيسي وتوليد الكهرباء في المولد الكهربائي.

منظم الجهد الكهربائي

منظم الجهد مسؤول عن الحفاظ على جهد خرج ثابت ومستقر للمولد ، بغض النظر عن تقلبات الحمل أو تغيرات سرعة المحرك. يراقب منظم الجهد جهد الخرج ويضبط تلقائيًا إثارة المولد الثابت للحفاظ على جهد ثابت. يضمن ذلك إمدادًا مستقرًا للطاقة ويحمي المعدات الكهربائية الحساسة من تغيرات الجهد التي قد تكون ضارة. باختصار ، يتحكم منظم الجهد في جهد الخرج للمولد وينظمه لضمان التشغيل الموثوق والآمن للأجهزة الكهربائية والإلكترونية المتصلة.

لوحة التحكم

تعد لوحة التحكم مكونًا أساسيًا لمولد كهربائي يسمح بالتحكم في تشغيله ومراقبته. عادة ما يكون موجودًا على غلاف المولد ويتضمن الأزرار والمفاتيح والمؤشرات وشاشات العرض. تتيح لوحة التحكم للمستخدم بدء تشغيل المولد وإيقافه ، والتحكم في طاقة الإخراج ، ومراقبة المعلمات مثل الجهد والتردد ودرجة الحرارة ، والوصول إلى وظائف أخرى أو إعدادات محددة. قد تتضمن بعض لوحات التحكم أيضًا ميزات متقدمة ، مثل برمجة المؤقتات أو المزامنة مع المولدات الأخرى أو الاتصال للمراقبة عن بُعد.

نظام خزان الوقود

هو الذي يخزن الوقود اللازم لتشغيل المحرك. إنه خزان مصمم خصيصًا يمكنه استيعاب كمية كافية من الوقود ، عادةً ما يكون البنزين أو الديزل أو الغاز الطبيعي ، اعتمادًا على نَوع المولد. خزان الوقود مجهز بأجهزة تعبئة وتصريف ، بالإضافة إلى إجراءات السلامة مثل أغطية الخزان وأجهزة التهوية. يوفر إمدادًا ثابتًا بالوقود للمحرك ، مما يتيح التشغيل السلس والإنتاج المستمر للكهرباء من المولد الكهربائي.

شاحن البطارية

شاحن البطارية هو أحد مكونات مولد الكهرباء الذي يستخدم لشحن بطارية بدء التشغيل. توفر بطارية البادئ الطاقة الكهربائية الأولية اللازمة لبدء تشغيل محرك المولد. عادة ما يكون شاحن البطارية مدمجًا في المولد ويتم تنشيطه تلقائيًا عندما تتطلب البطارية إعادة الشحن. يوفر تيارًا كهربائيًا يتكيف مع سعة البطارية ويضمن الشحن الفعال والآمن. بمجرد شحن البطارية بالكامل ، يتم إيقاف تشغيل شاحن البطارية تلقائيًا لمنع الشحن الزائد. هذا يضمن أن البطارية جاهزة للاستخدام لبدء تشغيل المحرك عند الحاجة.

كيفية عمل المولد الكهربائي

يعتمد تشغيل مولد الكهرباء على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي، الذي اكتشفه مايكل فاراداي في القرن التاسع عشر، وبالتالي تمكين توليد الكهرباء لمختلف التطبيقات.. ويعمل المولد كذلك على مبدأ الحفاظ على الطاقة ، من خلال تحويل الطاقة الميكانيكية المزودة إلى الدوار إلى طاقة كهربائية. تعتمد كفاءة الدينامو، أي كفاءته في تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية ، على عدة عوامل مثل تصميم المولد وجودة المواد المستخدمة وفقدان الطاقة.

خاتمة

مكونات المولد الكهربائي منقسم لجزئين: الجزء الميكانيكي والجزء الكهربائي متمثلة في نظام التبريد ونظام التشحيم ولوحة التحكم. يوفر الجزء الميكانيكي تحويل الحركة والطاقة ، بينما يولد الجزء الكهربائي وينظم ويوزع الكهرباء المنتجة. 

يعتمد تشغيل المولد على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي ، حيث يتم إنشاء مجال مغناطيسي ويحفز تيارًا كهربائيًا في ملفات الجزء الثابت. ثم يتم جمع هذا التيار واستخدامه ككهرباء. من خلال الجمع بين هذه المكونات والالتزام بمبادئ التشغيل ، يوفر المولد الكهربائي مصدرًا موثوقًا للطاقة الكهربائية لتشغيل مجموعة متنوعة من التطبيقات.