كيف ينتج محرك التيار المتردد الكهرباء أثناء تشغيله على التيار المتردد؟

محرك التيار المتردد نفسه ليس جهازًا مصممًا لإنتاج الكهرباء، ولكنه يقوم بتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية. ومع ذلك، يمكن تحويل محركات التيار المتردد إلى مولدات تحت ظروف معينة لإنتاج الطاقة الكهربائية. غالبًا ما يشار إلى هذه العملية باسم "وضع الإنتاج" أو "وضع المولد".

مبدأ عمل محرك التيار المتردد كمولد

عند استخدام محرك التيار المتردد كمولد، يمكن تلخيص مبدأ عمله كما يلي:

• إدخال الطاقة الميكانيكية: لكي يعمل محرك التيار المتردد كمولد، يجب أن يكون هناك قوة ميكانيكية خارجية (مثل الرياح، المياه، البخار، إلخ) لدفع روتور المحرك. سيؤدي هذا الإدخال للطاقة الميكانيكية إلى دوران روتور المحرك.

• الحث الكهرومغناطيسي: عندما يدور روتور المحرك، فإنه يخلق مجالًا مغناطيسيًا متغيرًا في ملفات ستاتور المحرك الداخلية. وفقًا لقانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي، فإن المجال المغناطيسي المتغير يحث قوة دافعة كهربائية (EMF) في ملفات الستاتور، مما ينتج عنه تيار كهربائي.

• إخراج التيار: إذا تم ربط ملفات ستاتور المحرك بالحمل، فإن التيار المحفوظ سيتدفق عبر الحمل، وبالتالي تحقيق إخراج الطاقة الكهربائية. في هذه المرحلة، يصبح محرك التيار المتردد في الواقع مولدًا.

عملية العمل

• الحالة الأولية: يتم دفع روتور محرك التيار المتردد بواسطة قوة ميكانيكية خارجية ويبدأ في الدوران.

• تغير المجال المغناطيسي: يسبب دوران الروتور تغيرًا في المجال المغناطيسي الداخلي.

• الحث الكهرومغناطيسي: يولد المجال المغناطيسي المتغير قوة دافعة كهربائية محفوظة في ملفات الستاتور.

• تدفق التيار: تسبّب القوة الدافعة المحفوظة تدفق التيار عبر ملفات الستاتور.

• إخراج الطاقة الكهربائية: من خلال الاتصال بالحمل، يتم نقل الطاقة الكهربائية إلى الدائرة الخارجية.

سيناريو الاستخدام

• الفصل المعادن: في السيارات الكهربائية أو القطاراتใตفية، عندما تنخفض سرعة السيارة، يمكن تحويل المحرك إلى مولد يقوم بتحويل طاقة حركة السيارة إلى كهرباء وإعادتها إلى الشبكة أو تخزينها للاستخدام اللاحق.

• إنتاج الطاقة من الرياح: تستخدم توربينات الرياح محركات مزدوجة التزامن ذات المغناطيس الدائم أو محركات الحث، وتدفع الرياح شفرات التوربين لتقوم بدوران روتور المحرك وإنتاج الطاقة الكهربائية.

• طاقة المياه: يدفع التوربين روتور المحرك ليقوم بالدوران وإنتاج الطاقة الكهربائية.

• إنتاج الطاقة الحرارية: يدفع التوربين البخاري أو أي جهاز آخر لتحويل الطاقة الحرارية روتور المحرك ليقوم بالدوران وإنتاج الطاقة الكهربائية.

التكنولوجيا الرئيسية

• استراتيجية التحكم: يجب تصميم استراتيجية تحكم مناسبة لضمان استقرار عمل المحرك في وضع المولد وقابليته على تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية بكفاءة.

• تكنولوجيا العاكس: في بعض الحالات، قد يكون من الضروري استخدام عاكس لتحويل التيار المتردد الذي يولده المولد إلى تيار متردد مناسب للاستخدام الشبكي.

• إدارة الطاقة والتخزين: بالنسبة لتطبيقات مثل الفصل المعادن، يجب تصميم أنظمة إدارة الطاقة والتخزين للتعامل مع الكهرباء المنتجة.

ملخص

يمكن تحويل محرك التيار المتردد إلى مولد تحت ظروف مناسبة، ويمكن دفع الروتور بواسطة قوة ميكانيكية خارجية للدوران وإنتاج الطاقة الكهربائية باستخدام مبدأ الحث الكهرومغناطيسي. يعتبر هذا التحويل مفيدًا جدًا في العديد من التطبيقات، خاصة حيث تكون هناك حاجة لاستعادة الطاقة أو تحويل الطاقة الميكانيكية إلى كهرباء. من خلال التحكم المناسب والوسائل التقنية، يمكن تحقيق تحويل طاقة فعال وتحسين كفاءة الطاقة الكلية للنظام.