كيف يعمل المولد الكهربائي

شكلت الكهرباء منذ اختراعها عصب الحياة في كثيرٍ من النواحي، ما جعل المولد الكهربائي حاجةً أساسيّة، لكن كيف يعمل المولد الكهربائي؟

4 إجابات

أثناء إحدى تجارب العالم فاراداي، اكتشف وجود تيار كهربائي يسري داخل ملف نحاس محيط به مغناطيس، لذا يُطلق على الطاقة الناتجة الطاقة الكهرومغناطيسية؛ أي الطاقة الكهربائية المولدة باستخدام طاقة مغناطيسية، فعلى نطاق المولد، تُستخدم لفائف من النحاس المعزول على شكل أسطوانة، محاطةٌ بعمود كهرومغناطيسي دوار، وأثناء دورانه تبدأ لفات السلك النحاسي المعزول بتوليد تيار كهربي صغير، يجتمع في نهايته لتكوين تيار كهربي أكبر.

تلك كانت الفكرة التي بُنيت عليها المولدات الكهربائية، بالإضافة إلى استخدام الطاقة الهيدروليكية؛ سائل متحرك كالماء أو البخار أو غازات الاحتراق أو الهواء، لتحريك العمود الكهرومغناطيسي، فبدأ تحويل الطاقة الهيدروليكية إلى طاقة ميكانيكية ومن ثم تتحول إلى طاقة كهربائية، والتي عرفت بالتوربينات.

بالإضافة إلى محركات الاحتراق الداخلي، أو ما تُعرف بالديزل – Diesel، والتي تعتمد على توليد الطاقة من خلال احتراق الوقود كالغاز الطبيعي أو الغازولين، بنفس مبدأ توليد الطاقة الميكانيكية للحصول على الطاقة الكهربائية، ومن الشائع استخدام هذا النوع من المولدات بالأخص في حالات الطوارئ وانقطاع التيار الكهربي، وإمداد الطاقة في مواقع البناء.

كيف يعمل المولد الكهربائي

أكمل القراءة

تقوم فكرة المولد الكهربائي على تحويل الطاقة الميكانيكية أو الكيميائية إلى طاقةٍ كهربائية، يتم ذلك عن طريق استغلال القوة الحركية الناتجة ثم تحويلها لطاقةٍ كهربائيةٍ من خلال إدخال الإلكترونات القادمة من مصادر خارجية عبر دارات كهربائية مخصصة، قبل أن يتم نقل التيار المتولد عبر أسلاكٍ نحاسيةٍ إلى الأنظمة الكهربائية المختلفة المرتبطة بالمولد، أي أننا نستطيع تشبيه المولد الكهربائي بمحرك يعمل بطريقةٍ معاكسةٍ كليًا.

تختلف المولدات الكهربائية فيما بينها بمصدر الطاقة الحركية المستخدمة في توليد الطاقة الكهربائية، إذ تستخدم المولدات الضخمة ضمن السدود التوربينات في توليد الطاقة الكهربائية عبر الاستفادة من الطاقة الحركية الهائلة للمياه المتدفقة من فتحات السد، بينما تعمل المولدات الأصغر حجمًا المستخدمة في البيوت والمتاجر على مصادر وقود تقليدية كالبنزين أو البروبان لخلق طاقة ميكانيكية تستخدم لاحقًا ضمن دارة لتوليد طاقةٍ كهربائيةٍ.

تُعزى طريقة عمل المولدات الكهربائية الحديثة إلى مبدأ التحريض الكهرومغناطيسي لمايكل فاراداي، حيث اكتشف فاراداي بأن تحرك جسم موصلٍ للكهرباء ضمن مجالٍ مغناطيسيٍ يؤدي إلى إنشاء شحناتٍ كهربائية ثم توجيهها باتجاهٍ يؤدي إلى خلق تيارٍ كهربائيٍ مستمر، أي يمكن تبسيط مصطلح المولد الكهربائي في كونه مغناطيسًا كهربائيًا يتحرك فيه سلك بجانب مغناطيس بهدف توجيه التدفق الكهربائي.

أكمل القراءة

المولد الكهربائي Electrical generator هو آلة كهربائيّة تحّوّل الطاقة الميكانيكيّة Mechanical power إلى طاقة كهربائيّة Electrical power، استخدم مؤخراً بشكل واسع بسبب الحاجة الكبيرة للكهرباء في مختلف نواحي الحياة، يوجد بنوعين: مولد التيار المستمر DC، ومولد التيار المتناوب Ac، وبحجوم مختلفة؛ إلا أن مبدأ عمله موّحد ويعتمد على التحريض الكهرطيسي (قوانين فاراداي) لملفاته المصنوعة من النحاس والملفوفة على قلب معدني (الموصل) لتوليد الكهرباء.

مبدأ عمل المولد الكهربائي:

  • يتحرك الموصل الكهربائي الموصول مع محور مصدر الطاقة بشكل ميكانيكي بسرعة متزايدة نتيجة وجود الموصل ضمن حقل مغناطيسي ويدعى حينها  (المُحرّض)، تكون الحركة نتيجة تغذية الموّلد بأحد أنواع طاقة الديزل (البنزين أو المازوت) أو نتيجة أحد أنواع الطاقة المتجددة كالأمواج والرياح.
  •  تسبب المغنطة عند دوران المحرض نشوء حقل مغناطيسي ضعيف على طرفي القطب المعدني وينشأ جهد على ملفات الحقل وهذا الأخير يقوم بتوليد قوّة مغناطيسيّة وتيار ملف قوي وتزداد قيمة الجهد بين طرفي الموصل حينها والذي بدوره يزيد من التيار كلّما ارتفع.
  • تتحرك الكترونات الموصل الكهربائي (الشحنات الكهربائيّة) وتزداد كلّما زاد سرعة دوران الموصل ويتولد تيار كهربائي حسب قانون فاراداي وبذلك تم إنتاج طاقة كهربائيّة من الطاقة الميكانيكيّة لدوران المحرّض.

أكمل القراءة

المولد الكهربائي جهاز يحول الطاقة الميكانيكية التي يتم الحصول عليها من مصدر خارجي إلى طاقة كهربائية، وهو لا يخلق التيار الكهربائي إنما يستخدم الطاقة الميكانيكية ويجبر الشحنات الكهربائية الموجودة في سلك الملفات على التحرك، حيث يشكل تدفق الشحنات الكهربائية التيار الكهربائي المنتج والذي يوفره المولد، فهو أشبه بمضخة المياه التي تتسبب في تدفق المياه لكنها لا تخلق المياه.

كيف يعمل المولد الكهربائي

يعمل المولد الكهربائي الحديثة على مبدأ الحثّ الكهرومغناطيسي الذي اكتشفه العالم مايكل فراداي، حيث قال أنه يمكن تحفيز التدفق للشحنات عن طريق موصل كهربائي، كسلك يحوي شحنات كهربائية، فتخلق هذه الحركة فرقاً في الجهدين بين طرفي السلك، مما يسبب تدفق الشحنات وبالتالي يتولد التيار الكهربائي.

يتكون المولد الكهربائي من:

  • محرك: وهو مصدر الطاقة الكهربائية التي تدخل المولد.
  • مولد: و هو الذي ينتج الإخراج الكهربائي من المدخل الميكانيكي.
  • وقود: أغلب المولدات تعمل على الديزل أو البنزين أو البروبان أو الغاز الطبيعي، ولها خزان يكفيها لتعمل من 6 إلى 8 ساعات وسطياً.
  • أنظمة التبريد والعادم: لأن المولد يحتاج إلى تبريد بين فترة وأخرى عندما يعمل بشكل مستمر، فمن الضروري وجود نظام يسحب الحرارة الناتجة عن العملية.
  • نظام التشحيم: المولد يشمل أجزاء متحركة في المحرك، وهذا يتطلب تزييتها لضمان المتانة وجود العمل .
  • شاحن بطارية: يحافظ على شحن بطارية المولد من خلال إمدادها بالجهد، كي لا يقصر عمر البطارية.
  • لوحة التحكم: و هي الواجهة التي تحتوي على أزرار للمنافذ الكهربائية، كبدء التشغيل وإنهائه.
  • إطار: وهو غطاء لدعم القاعدة بهيكل خارجي من أجل السلامة.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "كيف يعمل المولد الكهربائي"؟