المولد الكهربائي وأنواعه:أفضل النصائح قبل شرائه

توفر المولدات الإمداد الكهربائي لمعظم شبكات الطاقة في العالم. ولأن الإنسان يحتاج إلى الكهرباء في حياته. أصبحت المولدات اليوم باختلاف أحجامها قاعدة أساسية لعيشنا. لذا في هذا المقال نشرح ماهية المولد الكهربائي وأنواعه.

المولد الكهربائي

يمكن تعريف المولد الكهربائي بأنه آلة تحول الطاقة الميكانيكيّة إلى طاقة كهربائيّة. يمكن الحصول على الطاقة الميكانيكيّة من مصادر مختلفة كالتوربينات الهيدروليكيّة للشلالات والسدود أو التوربينات البخارية والغازية أو توربينات الرياح. يعمل المولد على أساس قانون فاراداي والحث الكهرو مغناطيسي لينتج تياراً كهربائياً بمواصفات تختلف بنوع المولد وسعته. يمتاز المولد  الكهربائي وأنواعه كلها بما يلي:

• القوة: تختلف سعات الخرج الكهربائية للمولدات، لذلك اختيار مولد مثالي وصحيح يلبي  متطلبات الطاقة العالية والمنخفضة.
• الوقود: تتوافر مولدات يعمل كل منها على نوع محدد من الوقود، لذا اختيار المولد يكون مرناً بحسب الوقود الأحفوري المتوفر.
• قابلية التنقل: المولدات الكهربائية محمولة في الغالب ويمكن نقلها بفعل عجلاتها ومقابضها من مكان لآخر.
• الضوضاء: يمكن إضافة أجزاء للمولد تحد من الضوضاء الناتجة عن تشغيله.

عمل المولد الكهربائي

لفهم كيفيّة عمل مولد الطاقة هذا سننظر في أجزاء المولد.

• المولد Alternator بجزئيه الثابت والدائر.
• نظام الوقود Fuel system في المولدات العاملة على الوقود الأحفوري.
• محرك Engine.
• منظم جهد Voltage regulator.
• نظام التبريد ونظام العادم cooling system & Exhaust
• نظام تشحيم Lubrication system.
• لوحة تحكم Control panel.
• إطار التجميع الرئيسي Main assembly frame.

المحرك هو أهم أجزاء المولد الكهربائي، فهو  يحول أشكال الطاقة إلى طاقة ميكانيكيّة تسبب  دوران العمود الدوار في المولد سواء كانت الطاقة الأولية كيميائية أو حركية. والجزء الأساسي في المولدات الكهربائية هو مولد عبارة عن ملفات موصلة كهربائيّاً ملفوفة على قلب حديدي ثابت (الجزء الثابت). وحول المولد مجموعة من المغانط مع عمود دوار (الجزء الدائر) تولد مجال مغناطيسي من خلال حركتها بواسطة الطاقة الميكانيكيّة. إذ حركة المغانط مع الموصلات تولد تيار كهربائي في ملف الدائر فيعمل المولد  ويدور بجهة معاكسة للمحرك. يتم تحديد جهد الخرج وتنظيمه من خلال منظم الجهد ليناسب جهد الأجهزة الموصولة مع المولد.

أنواع المولدات الكهربائية

تختلف الاستخدامات للمولد الكهربائي وأنواعه في حياتنا، وبالتأكيد تحتلف المولدة المستخدمة في محطات توليد الطاقة عن المولدة المستخدمة لإنارة مصعد. لذا نقدم أهم أنواع المولدات الكهربائية.

• مولدات التيار المتردد AC generator

جميع مستهلكي الكهرباء اليوم يستخدمون التيار المتردد، لذا هذا النوع هو الأهم في عصر التيار المتردد (المتناوب)، أهم أنواعه: المولد التحريضي والمولد المتزامن.

المولد المتزامن يستخدم بشكل أساسي في محطات توليد الطاقة كونه كبير الحجم. فبعض مولدات هذا النوع يكون المحرك هو الدوار به بينما الحقل عند الجزء الثابت له فيتولد التيار الكهربائي بحلقات الانزلاق والفرش.  والناتج الكهربائي منخفض هنا  على خلاف النوع الآخر الذي يكون الحقل عند الجزء الدوار التي يكون خرجها عالي بسبب غياب حلقات الانزلاق والفرش.

المولدات المتناوبة يمكن أن تكون ثنائية الطور فتنتج جهدين منفصلين تماماً كل جهد منهما يمكن اعتباره جهد أحادي الطور، أو ثلاثية الطور بثلاث ملفات توصل نجمياً أو مثلثياً. توصل المولدات أيضاً مع بعضها كمجموعة لاستخدامها في تطبيقات كبيرة كاستخراج النفط والغاز ومحطات طاقة الرياح. تتميز هذه المولدات بأنها لا تحتاج إلى صيانة كثيراً، وحجمها أصغر من المولدات المستمرة وخسائرها أقل أيضاً.

• مولدات التيار المستمر DC generator

مولدات التيار المستمر توفر طاقة سلسلة مباشرة لأجهزة التخزين الكهربائيّة كالبطاريات. ولها عدة أنواع، النوع الأول منها هو مولدات التيار المستمر ذات المغناطيس الدائم تنتج تدفق مغناطيسي دائم تستخدم لتطبيقات الطاقة المنخفضة. والنوع الآخر هو مولدات التيار المستمر ذات الإثارة المنفصلة، هذا النوع يحتاج إلى مجال خارجي ليتواجد تدفق مغناطيسي في المولد، تغيير الإثارة يغيّر من طاقة الخرج. يستخدم هذا النوع في الطلاء الكهربي.

تتمتع المولدات بمجموعة واسعة من خصائص التشغيل ويمكن تنعيم جهد الخرج بما يناسب الأجهزة العاملة على هذه المولدات.

• المولد المحمول Portable Generator

هذه المولدات مفيدة عند غياب طاقة الشبكة في المؤسسات السكنيّة والتجارية الصغيرة كالمحلات والحفلات وما إلى ذلك لتوفر طاقة كهربائية قصيرة المدى. يتم تشغيل هذه المولدات بالديزل أو بعض الغازات المتوفرة. يحتاج المحرك في هذه المولدات إلى سرعة تبلغ 3600 دورة في الدقيقة لإنتاج تيار كهربائي بتردد نموذجي يناسب الأجهزة الموصولة يساوي 60 هرتز.

• المولد العاكس Inverter generator

يستخدم هذا المولد لتشغيل الثلاجات ومكيفات الهواء والأجهزة التي تحتاج قيماً محددة للجهد والتردد. يعتمد هذا المولد دوائر الكترونية وعلى مغانط حديثة ويحتاج إلى 3مراحل لتوليد الكهرباء. وأيضاً  يتميز هذا النوع بوزن وصلابة أقل ويحافظ على إمداد مستمر للكهرباء مع الضبط الذاتي لسرعة المحرك بناءً على الطاقة المطلوبة.

• المولد الاحتياطي Standby generator

هذا المولد يعمل من خلال مفتاح تحويل تلقائي في حال فقد الطاقة. يستخدم بشكل شائع في أنظمة السلامة للإضاءة الاحتياطية والمصاعد وأنظمة الحماية الطبيّة وأنظمة الحماية من الحرائق. يعمل بالغاز الطبيعي ويجري الاحتراق داخليّاً.

• المولدات الصناعية Industrial generator

تختلف هذه المولدات عن تلك المستخدمة في المناطق السكنيّة، تكون هذه المولدات أكثر قوة وصلابة وتعمل في ظروف صعبة.  وتكون الكهرباء الناتجة بحهد يتراوح بين 48 و120 فولت. تعمل هذه المولدات بالغاز الطبيعي والديزل والبنزين والبروبان والكيروسين.

• مولدات الحث Induction generators

بعض هذه المولدات تكون الإثارة ذاتية كتلك المستخدمة في طواحين الهواء فتتحول طاقة الهواء الحركيّة إلى كهربائية. وبعضها الآخر تكون ذات حث خارجي تستخدم في تطبيقات الكبح كالرافعات والمصاعد.