يمكن تعريف الآلة الكهربائية بأنها جهاز يحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية أو طاقة ميكانيكية إلى طاقة كهربائية. ان مولد كهربائي يمكن تعريفها على أنها آلة كهربائية تحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية. يتكون المولد الكهربائي عادةً من جزأين الجزء الثابت والدوار. هناك أنواع مختلفة من المولدات الكهربائية مثل مولدات التيار المباشر ومولدات التيار المتردد ومولدات المركبات والمولدات الكهربائية التي تعمل بالطاقة البشرية وما إلى ذلك. في هذه المقالة ، دعونا نناقش حول مبدأ عمل المولد المتزامن.
مولد متزامن
يمكن تسمية الأجزاء الدوارة والثابتة للآلة الكهربائية بالدوار والجزء الثابت على التوالي. يعمل العضو الدوار أو الجزء الثابت للآلات الكهربائية كعنصر منتِج للطاقة ويُطلق عليه اسم المحرك. يتم استخدام المغناطيسات الكهربائية أو المغناطيس الدائم المثبت على الجزء الثابت أو الدوار لتوفير حقل مغناطيسي من آلة كهربائية. يُطلق على المولد الذي يستخدم فيه المغناطيس الدائم بدلاً من الملف لتوفير مجال الإثارة اسم مولد متزامن مغناطيسي دائم أو يُسمى أيضًا ببساطة باسم مولد متزامن.
بناء المولد المتزامن
بشكل عام ، يتكون المولد المتزامن من جزأين الدوار والجزء الثابت. يتكون الجزء الدوار من أعمدة المجال ويتكون الجزء الثابت من موصلات المحرك. يؤدي دوران أعمدة المجال في وجود موصلات المحرك إلى حدوث بالتناوب الجهد مما ينتج عنه توليد الطاقة الكهربائية.
بناء المولد المتزامن
سرعة أقطاب المجال هي سرعة متزامنة وتعطى بواسطة
حيث يشير 'f' إلى تردد التيار المتردد ويشير 'P' إلى عدد الأقطاب.
مبدأ عمل المولد المتزامن
مبدأ تشغيل المولد المتزامن هو الحث الكهرومغناطيسي. إذا خرجت حركة نسبية بين التدفق والموصلات ، فسيحدث emf في الموصلات. لفهم مبدأ عمل المولد المتزامن ، دعونا نفكر في قطبين مغناطيسيين متقابلين بينهما ملف مستطيل أو ملف مستطيل كما هو موضح في الشكل أدناه.
موصل مستطيل يوضع بين قطبين مغناطيسيين متقابلين
إذا كان المنعطف المستطيل يدور في اتجاه عقارب الساعة مقابل المحور أ-ب كما هو موضح في الشكل أدناه ، فبعد إكمال الدوران بمقدار 90 درجة ، يأتي جانبي الموصل AB و CD أمام القطب S و N على التوالي. وهكذا ، يمكننا الآن القول إن الحركة العرضية للموصل متعامدة مع خطوط التدفق المغناطيسي من القطب الشمالي إلى القطب الجنوبي.
اتجاه دوران الموصل عموديًا على التدفق المغناطيسي
لذلك ، هنا يكون معدل قطع التدفق بواسطة الموصل هو الحد الأقصى ويحفز التيار في الموصل ، يمكن تحديد اتجاه التيار المستحث باستخدام قاعدة اليد اليمنى لفليمينغ . وبالتالي ، يمكننا القول أن التيار سيمر من أ إلى ب ومن ج إلى د. إذا تم تدوير الموصل في اتجاه عقارب الساعة بمقدار 90 درجة أخرى ، فسيصل إلى الوضع الرأسي كما هو موضح في الشكل أدناه.
اتجاه دوران الموصل بالتوازي مع التدفق المغناطيسي
الآن ، يكون موضع الموصل وخطوط التدفق المغناطيسي متوازيين مع بعضهما البعض ، وبالتالي ، لا يتم قطع أي تدفق ولن يتم إحداث أي تيار في الموصل. ثم ، بينما يدور الموصل من اتجاه عقارب الساعة بمقدار 90 درجة أخرى ، فإن الدوران المستطيل يأتي إلى الوضع الأفقي كما هو موضح في الشكل أدناه. على هذا النحو ، تكون الموصلات AB و CD تحت N-pole و S-pole على التوالي. من خلال تطبيق قاعدة اليد اليمنى لـ Fleming ، يستحث التيار الموصل AB من النقطة B إلى A والتيار يحث في موصل CD من النقطة D إلى النقطة C.
لذلك ، يمكن الإشارة إلى اتجاه التيار كـ A - D - C - B واتجاه التيار للوضع الأفقي السابق للانعطاف المستطيل هو A - B - C - D. إذا تم تدوير الدوران مرة أخرى نحو الوضع الرأسي ، ينخفض التيار المستحث مرة أخرى إلى الصفر. وهكذا ، في دورة واحدة كاملة من الدوران المستطيل ، يصل التيار في الموصل إلى الحد الأقصى ويقلل إلى الصفر ثم في الاتجاه المعاكس يصل إلى الحد الأقصى ويصل مرة أخرى إلى الصفر. ومن ثم ، فإن ثورة كاملة من الدوران المستطيل تنتج موجة جيبية كاملة من الحالي المستحث في الموصل والتي يمكن تسميتها بتوليد التيار المتردد عن طريق تدوير دورة داخل مجال مغناطيسي.
الآن ، إذا اعتبرنا مولدًا متزامنًا عمليًا ، فإن مغناطيس المجال يدور بين موصلات المحرك الثابتة. يقترن دوار المولد المتزامن والعمود أو شفرات التوربين ميكانيكياً ببعضهما البعض ويدوران بسرعة متزامنة. وهكذا ، فإن الفيض المغناطيسي ينتج عن القطع قوة emf مستحثة تسبب التدفق الحالي في موصلات المحرك. وهكذا ، لكل ملف يتدفق التيار في اتجاه واحد لدورة النصف الأول ويتدفق التيار في الاتجاه الآخر لدورة النصف الثاني بفارق زمني 120 درجة (حيث تم إزاحتهما بمقدار 120 درجة). ومن ثم ، يمكن إظهار طاقة الخرج للمولد المتزامن بالشكل أدناه.
هل تريد معرفة المزيد عن المولدات المتزامنة وأنت مهتم بالتصميم مشاريع الإلكترونيات ؟ لا تتردد في مشاركة آرائك وأفكارك واقتراحاتك واستفساراتك وتعليقاتك في قسم التعليقات أدناه.
