ما هي الاختلافات الرئيسية بين مولدات التيار المتردد والتيار المستمر

ال различия الرئيسية بين مولدات التيار المتردد والتيار المستمر

تعتبر الآلة الكهربائية جهازًا يقوم بتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية والعكس صحيح. المولد هو نوع من هذه الآلات التي تقوم بتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية. ومع ذلك، يمكن أن تكون الطاقة الكهربائية المولدة على شكل تيار متردد (AC) أو تيار مستمر (DC). وهكذا، فإن الفرق الرئيسي بين مولدات التيار المتردد والمستمر هو أنها تنتج التيار المتردد والمستمر على التوالي. بينما يوجد بعض التشابه بينهما، هناك العديد من الاختلافات.

قبل الخوض في قائمة الاختلافات بينهما، سنناقش كيفية إنتاج المولد للكهرباء وكيف يتم إنتاج التيار المتردد والمستمر.

إنتاج الكهرباء

يتم إنتاج الكهرباء بناءً على قانون فاراداي للاستقراء الكهرومغناطيسي، والذي ينص على أنه سيتم استقراء تيار كهربائي أو قوة كهربائية دافعة (EMF) في الموصل عندما يتم وضعه في مجال مغناطيسي متغير. تعمل كل من مولدات التيار المتردد والمستمر على هذا المبدأ نفسه لإنتاج التيار الكهربائي.

هناك طريقتان لتغيير المجال المغناطيسي المؤثر على الموصلات: إما تدوير المجال المغناطيسي حول موصل ثابت، أو تدوير الموصل داخل مجال مغناطيسي ثابت. في كلا السيناريوهين، تتغير خطوط المجال المغناطيسي المتداخلة مع الموصل، مما يؤدي إلى استقراء تيار كهربائي في الموصل.

يستخدم البديل مفهوم المجال المغناطيسي الدوار حول الموصل الثابت، رغم أن هذا لن يتم مناقشته في هذا المقال.

مولد التيار المتردد: الحلقات الانزلاقية والأبديات

نظرًا لأن الحلقات الانزلاقية هي حلقات موصلة مستمرة، فإنها تنقل التيار المتردد الذي تم إنتاجه في الأرماتور كما هو. مع انزلاق الفرشاة باستمرار على هذه الحلقات، يكون هناك خطر ضئيل لحدوث قصر دارة أو تفريغ بين المكونات. وهذا يؤدي إلى زيادة عمر الخدمة للفرشاة في مولدات التيار المتردد مقارنة بمولدات التيار المستمر.

الأبدية هي نوع آخر من مولدات التيار المتردد فقط، والتي تتميز بأرماتور ثابت ومجال مغناطيسي دوار. نظرًا لأن التيار الكهربائي يتم إنتاجه في الجزء الثابت، فإن نقله إلى الدائرة الخارجية الثابتة يكون أبسط وأكثر مباشرة. في مثل هذه التصاميم، تواجه الفرشاة ارتداءً أقل، مما يعزز المزيد من القدرة على التحمل.

مولد التيار المستمر

يعتبر مولد التيار المستمر جهازًا يقوم بتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية تيار مستمر (DC)، المعروف أيضًا باسم الدينامو. ينتج تيارًا مستمرًا متأرجحًا، حيث قد تتغير قيمة التيار ولكن الاتجاه يبقى ثابتًا.

التيار المُستَحث في الموصلات الأرماتورية الدوارة هو بالطبيعة تيار متردد. لتحويل هذا إلى تيار مستمر، يتم استخدام مبدل حلقة مقسمة. يقوم المبدل ليس فقط بنقل التيار من الأرماتور الدوار إلى الدائرة الثابتة، بل يضمن أيضًا أن يظل اتجاه التيار المزود ثابتًا.

مبدل الحلقة المقسومة في مولدات التيار المستمر

يتكون مبدل الحلقة المقسومة من موصل على شكل حلقة مقسمة إلى نصفين، مع وجود فجوة عازلة بينهما. يتم توصيل كل نصف من الحلقة المقسومة بمقبس منفصل من ملف الأرماتور، بينما تقوم فرشاة كربون ثابتة بالاتصال الشرائح مع المبدل الدوار لتزويد الدائرة الخارجية بالتيار.

مع دوران الأرماتور وتغيير اتجاه التيار المتردد كل نصف دورة، يضمن مبدل الحلقة المقسومة أن يظل اتجاه التيار المزود للدائرة ثابتًا:

• خلال نصف الدورة الأولى، يتدفق التيار عبر فرشاة واحدة إلى الدائرة.

• خلال النصف الثاني من الدورة، تقوم مقاطع المبدل بتغيير الاتصال مع الفراشي، مما يعكس اتجاه التيار الداخلي لكن يحافظ على نفس تدفق التيار الخارجي.

ومع ذلك، تُدخل الفجوة بين مقاطع المبدل تحديين رئيسيين:

• التفريغ: عند انتقال الفراشي بين المقاطع، يقومون بجسر الفجوة بشكل مؤقت، مما يتسبب في حدوث قصر دارة وتفريغ لحظي.

• ارتداء الفراشي: يؤدي التفريغ المتكرر والضغط الميكانيكي إلى تسريع تآكل الفراشي، مما يقلل من كفاءة المولد ويقلل من عمره.

هذه العوامل تستلزم صيانة دورية واستبدال الفراشي في مولدات التيار المستمر مقارنة بمولدات التيار المتردد مع الحلقات الانزلاقية.