ما هي المولدات الكهربائية ذاتية الإثارة؟

ما هي المولدات الكهربائية ذات التحريض الذاتي؟

مولد كهربائي ذات تحريض ذاتي

المولد الكهربائي الحديث الذي يحتوي على ملف تحريض هو مولد ذات تحريض ذاتي، والذي يبدأ بالتيار الأولي في ملف التحريض. عند إيقاف تشغيل المولد، يتم توليد قوة مغناطيسية صغيرة في الحديد الدوار، مما يثير القوة الكهرومحركة في الأذرع وبالتالي ينتج تيارًا في ملفات المجال. في البداية، ينتج المجال المغناطيسي الضعيف تيارًا صغيرًا في ملف التحريض، ولكن من أجل الحفاظ على التحريض الذاتي، يزيد المجال المغناطيسي الإضافي القوة الكهرومحركة في الدوار، لذا فإن الجهد يزداد باستمرار حتى يتم تحميل الجهاز بالكامل.

آلية العمل

يتم الاحتفاظ بكمية صغيرة من المغناطيسية في الحديد الدوار. هذا المجال المغناطيسي الباقٍ في القطب الرئيسي يثير القوة الكهرومحركة في ملف الاستاتور، مما يولد تيارًا أوليًا في ملف المجال.

التيار الصغير المتدفق عبر ملف التحريض يعزز المجال المغناطيسي. نتيجة لذلك، يزداد جهد الخرج وتيار المجال. يستمر هذا الدورة حتى تتجاوز القوة الكهرومحركة في الأذرع الانخفاض الجهد عند طرفي ملف التحريض. ومع ذلك، بعد الوصول إلى مستوى معين، يصبح القطب المغناطيسي مشبعًا، وفي هذه النقطة يتم تحقيق التوازن الكهربائي، ولا تزداد القوة الكهرومحركة للأذرع بعد ذلك، والتيار لا يزداد. مقاومة ملف التحريض لها قيمة ثابتة معينة، والتي يمكن عندها تحقيق التحريض الذاتي. قد تختلف هذه القيمة المقاومة وفقًا للعوامل الكهربائية للمولد.

أنواع المولدات الكهربائية

تُقسم المولدات الكهربائية بشكل أساسي إلى ملفات متسلسلة، ومتوازية، ومركبة، ولكل ملف ترتيب مختلف لللفائف وخواص تنظيم الجهد مختلفة.

المولدات المتسلسلة

في المولدات المتسلسلة، يتم ربط ملف المجال وأذرع الملف بشكل متسلسل، مما يسمح بتدفق التيار عبر الدائرة الخارجية والملفات. يتميز ملف المجال بمقاومة منخفضة ويتألف من دورات قليلة من الأسلاك السميكة، مما يزيد من تدفق التيار مع انخفاض مقاومة الحمل.

نتيجة لذلك، يزداد المجال المغناطيسي وجهد الخرج في الدائرة. في هذا النوع من المولدات، يختلف جهد الخرج بشكل مباشر بالنسبة لتيار الحمل، وهو أمر غير مطلوب في معظم التطبيقات. لهذا السبب، نادرًا ما يتم استخدام هذه الأنواع من المولدات.

المولدات الكهربائية المتوازية

في المولدات المتوازية، يتم ربط ملف المجال بالتوازي مع الأذرع، مما يحافظ على الجهد الثابت عبر الدائرة. يتميز ملف المجال بعدد كبير من الدورات لتحقيق مقاومة عالية، مما يحد من التيار المار خلاله ويوجه الجزء المتبقي إلى الحمل.

في المولدات المتوازية، بما أنها متصلة بالتوازي، يكون التيار في الفروع المتوازية مستقلًا عن بعضه البعض. لذا، يكون جهد الخرج تقريبًا ثابتًا وإذا اختلف فإنه يختلف عكسياً بالنسبة لتيار الحمل. وهذا بسبب الانخفاض الجهد مع زيادة مقاومة الأذرع. 

المولد المركب

المولد المركب هو نسخة متطورة من المولد المتسلسل والمولد المتوازي. مبدأ عمل المولد هو الجمع بين نوعين بحيث يتغلب على عيوب كلاهما. يحتوي على نوعين من اللفائف؛ ملف المجال المتسلسل وملف المجال المتوازي. بناءً على طريقة اتصالها، يوجد نوعان من المولدات المركبة - المولد المركب ذو الشنت الطويل والمولد المركب ذو الشنت القصير.

 المولد المركب ذو الشنت الطويل

هنا يتم ربط ملف المجال المتوازي بالتوازي مع الأذرع فقط كما هو موضح في الشكل. ثم يتم ربط ملف المجال المتسلسل بشكل متسلسل.

 المولد المركب ذو الشنت القصير

هنا يتم ربط ملف المجال المتوازي بالتوازي مع الأذرع فقط كما هو موضح في الشكل. ثم يتم ربط ملف المجال المتسلسل بشكل متسلسل.

مزايا المولد الكهربائي المركب

في المولد المركب، ينخفض جهد الأذرع تلقائيًا عندما يزداد تيار الحمل، مما يؤدي إلى انخفاض المجال المغناطيسي المُنتج بواسطة ملف المجال المتوازي. ولكن نفس الزيادة في تيار الحمل التي تتدفق عبر ملف المجال المتسلسل تسبب زيادة في المجال المغناطيسي. لذا يتم تعويض انخفاض المجال المغناطيسي في ملف المجال المتوازي بزيادة المجال المغناطيسي في ملف المجال المتسلسل. بهذه الطريقة، يبقى جهد الخرج ثابتًا كما هو موضح في الشكل.

 المولد الكهربائي المركب التبادلي والتفرعي

نظرًا لأن المولد المركب يحتوي على كلا المجالين - المجال المتوازي والمجال المتسلسل، فإن تركيبهما يجعل فرقًا كبيرًا. عندما يساعد المجال المتسلسل المجال المتوازي، يكون تأثيرهما أكبر ويقال إنه مركب تبادلي. وعلى الجانب الآخر، إذا كان المجال المتسلسل يعارض المجال المتوازي، فإن تأثيرهما يكون أقل ويقال إنه مولد تفرعي مركب.