ما هو مبدأ عمل المولد الكهربائي؟

ما هو مبدأ عمل المولد الكهربائي؟

تعريف المولد الكهربائي

المولد الكهربائي هو جهاز يستخدم الحث الكهرومغناطيسي لتحويل الطاقة الميكانيكية إلى كهرباء ذات تيار متناوب.

مبدأ العمل

يعمل المولد الكهربائي على أساس قانون فاراداي، حيث ينتج حركة بين موصل والحقل المغناطيسي تيارًا كهربائيًا.

عملية الحث

لنفترض أن هذا الدورة الواحدة ABCD يمكن أن تدور حول المحاور a-b. دعنا نقول إن الدورة تبدأ بالدوران عكس اتجاه عقارب الساعة. بعد دوران 90 درجة: جانب واحد من الحلقة AB أو الموصل AB يكون أمام القطب S والموصل CD يكون أمام القطب N. في هذه الموضع، تكون حركة الموصل AB متعامدة تمامًا على خطوط التدفق من القطب N إلى القطب S. لذلك، يكون معدل قطع التدفق للموصل AB أكبر هنا، ولقطع هذا التدفق، سيولد الموصل AB تيارًا مושרًا، ويمكن تحديد اتجاه هذا التيار باستخدام قاعدة اليد اليمنى لفلينج. وفقًا لهذه القاعدة، سيكون اتجاه هذا التيار من A إلى B. وفي نفس الوقت، يكون الموصل CD أسفل القطب N، وإذا طبقنا قاعدة اليد اليمنى لفلينج هنا أيضًا، سنجد اتجاه التيار الموشَّر، والذي سيكون من C إلى D.

بعد دوران إضافي بـ 90 درجة عكس اتجاه عقارب الساعة، يصل الدائرة ABCD إلى وضع عمودي. هنا، تكون حركة الموصلات AB وCD متوازية مع خطوط التدفق، وبالتالي لا يتم قطع التدفقات المغناطيسية ولا يتم إنتاج أي تيار.

التيار المتردد

بعد دوران آخر بـ 90 درجة عكس اتجاه عقارب الساعة، يعود مرة أخرى إلى الوضع الأفقي، حيث يكون الموصل AB تحت القطب N والموصل CD تحت القطب S. هنا إذا طبقنا قاعدة اليد اليمنى لفلينج مرة أخرى، سنرى أن التيار الموشَّر في الموصل AB يكون من النقطة B إلى A، والتيار الموشَّر في الموصل CD يكون من D إلى C.

بينما ينتقل الحلقة من وضع عمودي إلى أفقي، يزداد التيار في الموصل من الصفر إلى أقصى حد. يتدفق التيار من B إلى A، ومن A إلى D، ومن D إلى C، ومن C إلى B، ومن A إلى B، ومن B إلى C، ومن C إلى D، ومن D إلى A في حلقة مغلقة. عندما يقترب الحلقة مرة أخرى من الوضع العمودي، ينخفض التيار إلى الصفر. مع استمرار الدوران، يتغير اتجاه التيار. كل دورة كاملة تسبب ارتفاع التيار إلى أعلى نقطة، ثم ينخفض إلى الصفر، ثم يرتفع في الاتجاه المعاكس، ثم يعود إلى الصفر، مما يكمل دورة موجة جيبية واحدة لكل 360 درجة من الدوران. العملية توضح كيفية إنتاج التيار المتردد عن طريق دوران الموصل في حقل مغناطيسي.

التكوين العملي

تستخدم المولدات الحديثة عادةً ذراعات ثابتة والحقول المغناطيسية الدوارة التي تزيد من كفاءة إنتاج التيار المتردد ثلاثي الأطوار لتوزيع نطاق واسع من الطاقة.