المولد الكهربائي
يمكن تعريف المولد الكهربائي على أنه جهاز ميكانيكي يقوم بتحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية، ويعمل ذلك بوجود مجال مغناطيسي. يعتمد هذا الجهاز على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي، الذي يشكل الأساس لتوليد التيار الحثي. شهدت صناعة المولد الكهربائي تطوراً كبيراً حيث أصبح بإمكانه توليد تيار حثي بقدرات عالية جداً. يتم توجيه التيار الكهربائي ليتدفق عبر دائرة كهربائية خارجية، ويستمد المولد الكهربائي الطاقة من عدة مصادر، بينها المحركات المترددة، التوربينات البخارية، الطاقة الهيدروليكية (مثل توربينات الرياح)، والهواء المضغوط.
تتم عملية التحويل العكسي من الطاقة الكهربائية إلى الطاقة الميكانيكية من خلال المحرك الكهربائي، والذي يمكن أن يكون مدفوعاً ميكانيكياً لتوليد الطاقة الكهربائية. يُعرف المولد الكهربائي باللاتينية بمصطلح “الدينمو”، وهو مولد يُنتج تياراً مستمراً باستخدام عاكس للتيار. كان 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 ملتف، يتم إنتاج الطاقة الكهربائية نتيجة الحث الكهرومغناطيسي، حيث يتم استخدام الطاقة الميكانيكية في هذه العملية. فعلى سبيل المثال، يعمل مصباح الدراجة على الاستفادة من دوران العجلة لإنتاج الكهرباء لإضاءة المصباح. في حالة محطات توليد الكهرباء، تُستخدم الطاقة المتجددة مثل طاقة الهواء أو الماء، من خلال دوران التوربينات التي تحول حركة الماء إلى طاقة كهربائية.
بمعنى آخر، عندما يتحرك الجزء الدوار (rotor) بواسطة عمود متصل بالمحرك الأساسي (prime mover)، يتولد من الدوار مجال كهرومغناطيسي ينتقل إلى الملفات في الجزء الثابت (stator)، والذي يقوم باستقبال هذا المجال ثم تحويله إلى تيار كهربائي داخل ملفات موزعة على ثلاثة أقسام، حيث تكون الزاوية بين كل قسم وآخر 120 درجة، مما يؤدي إلى توليد تيار كهربائي منتظم (الموجات الجيبية).
أجزاء المولد الكهربائي
يتكون كل مولد كهربائي من جزئين أساسيين:
- الجزء الميكانيكي: والذي يحتوي على عضو ثابت (ثابت في الآلة الكهربائية) وآخر دوار (يدور ضمن الآلة الكهربائية).
- الجزء الكهربائي: ويتكون من:
- إطار حامل: الجزء الذي ينتج الطاقة في الآلة الكهربائية، حيث تعمل ملفاته على توليد الطاقة الكهربائية، سواء كان مركباً على العضو الدوار أو الثابت.
- ملفات المجال: الجزء المسؤول عن إنتاج المجال المغناطيسي في الآلة الكهربائية، من خلال استخدام مغناطيس دائم مثبت إما على العضو الدوار أو الثابت من الجزء الميكانيكي.
أقسام المولد الكهربائي
من حيث العمل، يُقسم المولد إلى:
- مولد أساسي: الذي تعتمد عليه الشبكة بشكل كلي في إنتاج الطاقة الكهربائية.
- مولد احتياطي: يُستخدم كبديل في حالة عطل المولد الأساسي.