مولد كهربائي (52 صورة): مبدأ تشغيل مولد التيار الكهربائي وأنواعه وما يتكون منه وكيفية اختياره

2024 مؤلف: Beatrice Philips | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-07 13:47

إن معرفة كل شيء عن المولدات الكهربائية أمر ضروري ليس فقط للمهندسين ومنظمي الإنتاج ومختلف المديرين ، كما يعتقدون عادةً. معرفة مبدأ تشغيل مولد التيار الكهربائي هي معرفة ثقافية عامة أساسية للعالم الحديث. يمكن أن يؤدي فهم أنواع المولدات ، ومكوناتها ، وكيفية اختيار جهاز ، إلى تحسين حياتك بشكل كبير وضمان الراحة حتى مع انقطاع التيار الكهربائي المفاجئ.

تاريخ الخلق

من المستحيل تحديد الاختصاصيين بالضبط الذين اخترعوا مولد الكهرباء - يعمل العديد من المهندسين والمهندسين الكهربائيين عليه منذ عقود. يستمر العمل على مثل هذه التقنية حتى في القرن الحادي والعشرين ، حيث يبدو أنه لا يمكن إضافة أي شيء مهم . كانت الخطوة الحاسمة نحو إنشاء المولد هي اكتشاف تفاعل المجال الكهربائي والإبرة المغناطيسية في عام 1820. تدريجيًا ، كان من الممكن اكتشاف أن التيار الكهربائي يتم الحصول عليه فقط في مجال مغناطيسي متحرك أو عندما يتحرك موصل فيه. يتقاسم شرف مثل هذا الاكتشاف أنجوس يدليك (النمسا ، 1827) ومايكل فاراداي (إنجلترا ، 1831).

على الرغم من أن الأول كان عالمًا مجريًا ، إلا أن جهود زميله البريطاني كانت أكثر شهرة . لقد كان هو من قام بالتحقيق الشامل والشامل في الحث الكهرومغناطيسي ، ولم يحاول فقط إنشاء آلية محددة. بالإضافة إلى ذلك ، لم يكن Yedlik قادرًا على الانتقال من النماذج الأولية إلى آلة دينامو كاملة إلا في خمسينيات القرن التاسع عشر. لكن مايكل فاراداي أنشأ مولدًا للكهرباء (رغم أنه لا يزال غير كامل) في عام 1831. كانت آلات الدينامو من النوع الأول تاريخيًا ، ولكن نظرًا لحجم وتعقيد عملية التخفيف ، غادرت المشهد.

سنة اختراع أول آلة كهربائية في روسيا 1833. في الوقت نفسه ، اكتشف إيمانويل لينز إمكانية عكس الأنظمة - يمكن استخدام جهاز واحد للتوليد وكمحرك كهربائي.

ولكن لم تسمح العبودية القديمة بالاستفادة من التطورات الواعدة ، وسرعان ما ذهبت الأولوية بلا رجعة إلى الدول المتقدمة صناعياً .حتى عام 1851 ، كانت جميع المولدات تُصنع فقط بمغناطيس دائم ؛ وفي السنوات الـ 16 التالية ، كان من الممكن زيادة الطاقة بسبب المغناطيسات الكهربائية البسيطة. في السنوات 1866-1867 ، قدم العديد من المطورين في وقت واحد آلات كهربائية بمغناطيس متحمس ذاتيًا.

تم استخدام مولد المخترع البلجيكي الفرنسي زينوب غرام ، الذي تم بناؤه عام 1870 ، على نطاق واسع للأغراض الصناعية . بمجرد ظهور محرك الديزل ، اكتشف مطور غير معروف كيفية استخدامه كمولد محرك. بالفعل في العشرينات من القرن الماضي ، بدأت مولدات الديزل في استخدامها بنشاط في الصناعة. أدت الأبحاث التي أجراها علماء الفيزياء في الأربعينيات من القرن الماضي إلى إنشاء مولدات مغناطيسية هيدروديناميكية. ولكن يمكن استخدام هذه الأنظمة حصريًا في محطات الطاقة الكبيرة ، ولا توجد احتمالات لاستخدامها المنزلي.

الجهاز ومبدأ العملية

يحول أي مولد كهربائي نبضة ميكانيكية إلى تيار كهربائي. يتم الحصول عليها عن طريق لف ملف من الأسلاك الموضوعة في مجال مغناطيسي. الملف مقسم إلى جزأين رئيسيين: مغناطيس ثابت بشكل صارم وإطار سلكي. يتم توصيل طرفي الملف ميكانيكياً بواسطة حلقة انزلاقية تنزلق على فرشاة الكربون. هذه الفرشاة تجري تيارًا كهربائيًا.

يشير مبدأ تشغيل المولد أيضًا إلى أن النبض الناتج عن الجزء الدوار يذهب إلى حلقة الاتصال الداخلية . يحدث هذا بالضبط في اللحظة التي يمر فيها جزء من الإطار بالقرب من الحافة الشمالية للمغناطيس.عادة ما يعمل مصدر التيار المتردد على مبدأ ما يسمى بالجيل الحالي القوي.

لديها مغناطيس واحد فقط ، ومع ذلك ، فهي تتحرك حول عدة لفات. يجدر النظر في أن مولد السيارة مرتبة بشكل مختلف إلى حد ما.

يبدأ العمل عند بدء تشغيل نظام الإشعال .في هذه اللحظة ، ينتقل التيار عبر حلقات الانزلاق إلى مجموعة الفرشاة وإلى نظام الإثارة. هناك يولد مجالًا مغناطيسيًا. يولد الدوار المتصل بالعمود المرفقي اهتزازات كهرومغناطيسية. يتم إنشاء تيار مستحث بالتناوب في محطة الترجيع. يزداد تردد التواء للمولد المثير ذاتيًا إلى مستوى معين ، وبعد ذلك يتم تشغيل المعدل.

على الرغم من أن المبدأ الأساسي للجيل الحالي هو تفاعل المجال المغناطيسي والدوار والجزء الثابت ، إلا أن المصادر المختلفة للطاقة الميكانيكية يمكنها تدوير جزء متحرك. يستطيعون:

• المياه المتدفقة؛
• البخار الساخن؛
• ريح؛
• محركات الاحتراق الداخلي.

يتميز النوع المتزامن للمولد بمصادفة ترددات الالتواء للعناصر الساكنة والدوارات. يستخدم المغناطيس الدائم كعضو دوار. عند بدء تشغيل الجهاز ، يبدأ الدوار في توليد مجال ضعيف. بمجرد زيادة الثورات ، تبدأ قوة كهربائية كبيرة في الظهور. النبضة تمر عبر منظم الجهد وترسل إلى الشبكة الكهربائية.

تسمح الدائرة المتزامنة بتثبيت معلمات التيار المنبعث. ومع ذلك ، هناك احتمال كبير للحمل الكهربائي الزائد. بالإضافة إلى ذلك ، يجب صيانة مجموعة الفرشاة ، وهذا يؤدي على الفور إلى زيادة تكاليف المستهلك.

تعمل النماذج غير المتزامنة باستمرار في وضع التباطؤ. يدور الجزء المتحرك في وقت مبكر ، ويتزامن اتجاهه مع اتجاه المجال المغناطيسي الذي يولده الجزء الثابت. يمكن أن تكون الدوارات إما طورًا أو إصدارًا من قفص السنجاب.

لا يمكن ضبط المجال المغناطيسي في الأجهزة غير المتزامنة .لذلك ، يتم تحديد تردد التيار وقوته بشكل مباشر من خلال عدد لفات الجهاز. في العقود الأخيرة ، لعبت المولدات الكهروكيميائية ، التي تولد تيارًا قائمًا على الهيدروجين ، دورًا مهمًا. إنهم يحاولون استخدامها في السيارات ، ومع ذلك ، لم يكن من الممكن حتى الآن استبدال محرك الاحتراق الداخلي. نسخة أخرى من المولد - البطارية الشمسية تعمل عن طريق التأثير الكهروضوئي.

الآراء

عن طريق الحكم الذاتي

نوع مستقل للغاية - هذه محطات طاقة يدوية. في نفوسهم ، يتم الحصول على الحركة الميكانيكية بسبب القوة العضلية للمشغل. بالتأكيد، ليست هناك حاجة للاعتماد على الإنتاجية العالية والتشغيل طويل الأمد . ولكن يمكنك بثقة معرفة ما يحدث في أي موقف عندما لا يمكنك استخدام الوقود أو طاقة الرياح أو المياه. لذلك ، يمكن تضمين هذه المولدات في مجموعات الطوارئ على متن الطائرة ، واستخدامها في حالات الطوارئ من قبل الحملات ، والجيش ، وما إلى ذلك. الأجهزة الكهرومغناطيسية المستقلة المشروطة - على محرك البنزين.

حسب عدد المراحل

هناك أجهزة أحادية الطور وثلاثية الطور. في المنازل والشقق ، نادرًا ما تكون هناك حاجة إلى مصدر طاقة ثلاثي المراحل. الاستثناء هو المحركات القديمة وعناصر التسخين للساونا والمعدات المماثلة.

يجب أن يتم توصيل المستهلكين أحادي الطور بمولد ثلاثي الطور وفقًا لقاعدة التوزيع المنتظم.

هناك قاعدة بسيطة تقول: إذا كانت الشبكة تستهلك 20 كيلو واط أو أقل ، فلا معنى في ثلاث مراحل.

حسب طريقة التشغيل

تم تصميم الأجهزة الرئيسية المستخدمة للعمل بشكل مستمر. عادة ما تعمل بوقود الديزل ، على الرغم من وجود استثناءات. يمكن أن توفر هذه المعدات مصدرًا للطاقة على مدار الساعة ، ويتم تثبيتها في محطات الطاقة الكبيرة ومحطات الطاقة الحرارية . تم تصميم نماذج المولدات الاحتياطية لحالات الطوارئ (عند انقطاع التيار الكهربائي فجأة). يستمر العمل أيضًا في بعض الأحيان دون انقطاع ، ولكن لساعات قليلة فقط.

حسب مجال التطبيق

يتم تقديم المولدات للاستخدام المنزلي في نطاق واسع. توفر جميعها تقريبًا تيارًا أحادي الطور. القيم العادية هي 220 فولت ، 50 هرتز. تُستخدم أقوى الأجهزة المنزلية في اللحام ، وكذلك لتشغيل ورش العمل الصغيرة وخدمات السيارات.

هام: يجب تحديد إمكانية استخدام اللحام في الوثائق - وإلا فإن المخاطرة عالية جدًا.

لأغراض الإنتاج ، هناك حاجة إلى مولدات كهربائية ثابتة قوية. يتم استخدامها أيضًا من أجل:

• مشاريع البناء الكبيرة
• المقاطعات الصغيرة.
• مستوطنات كوخ صلبة
• الموانئ؛
• محطات السكك الحديدية؛
• المستشفيات.
• المؤسسات التعليمية؛
• مراكز المكاتب.

تصنيف الأجهزة المنزلية

الغازولين

توجد الأنظمة التي تحركها الرياح أو المياه المتدفقة فقط في محطات طاقة كبيرة أو أكثر. ليس من السهل استخدامها في الظروف الميدانية (المشي لمسافات طويلة) وحتى في المنزل فقط. هذا ينطبق بشكل خاص على مولدات الطاقة المائية. بالنسبة لمحطات الطاقة الحرارية للاستخدام الخاص ، فإنها تعمل دائمًا بالبنزين وتوفر طاقة محدودة ، ولا يمكن العثور على الأجهزة التي تزيد قوتها عن 20 كيلو وات بشكل متكرر . عادةً ما يستخدمون البنزين AI-92 ، ولا يمكن استخدام AI-76 و AI-95 إلا في بعض الأحيان ، وحتى في هذه الحالة لا يوصى به.

ديزل

تنتج المنشآت التي تعمل بوقود الديزل أحيانًا ما يصل إلى 3 ميجاوات من التيار. سيوفرون الطاقة حتى لقرية عطلة كبيرة بها مرائب وبنية تحتية مماثلة.

تتوفر مولدات الديزل بتصميم متحرك أو ثابت. نطاق هذه المنتجات كبير جدًا ومن الواضح أنه يغطي أي حاجة.

حتى النماذج الضعيفة نسبيًا مناسبة لتزويد آلات اللحام بالتيار.

المصنّعين

تتحدى المولدات الكهربائية الحديثة المصنوعة في روسيا المنتجات الأجنبية بثقة. العلامات التجارية الأكثر شهرة هي:

• "سفاروج" ؛
• "عيار"؛
• إنرجوماش.
• إنرجو.

يشمل نطاق الموردين الروس كلاً من الإصدارات المنزلية بقوة 1000-2000 واط ، وعينات شبه صناعية خطيرة بقوة تصل إلى 5000 واط . أخيرًا ، هناك نماذج أكثر قوة من شأنها أن تساعد البناة ومنظمي الإنتاج. تم تجهيز عدد من المولدات المنتجة في الاتحاد الروسي بأجهزة إلكترونية للتحكم والمراقبة المتقدمة تراقب المعايير الفنية. ومع ذلك ، هناك أيضًا إصدارات أبسط - وهي أكثر استقرارًا في الظروف الصعبة. أخيرًا ، ستكون منتجات الشركات الروسية متاحة بالتأكيد للمستهلكين.

يتم تمثيل شريحة الأسرة ، على سبيل المثال ، بنموذج EG-87220. لديها ضمان خاص لمدة 14 شهرًا. يكفي خزان وقود بحجم 15 لترًا في معظم الحالات ، ولكن لا يتم توفير التشغيل التلقائي.

أعلى قوة تصل إلى 2200 واط. جهد التشغيل - المتوقع 220 فولت.

كما يتم توفير المولدات الممتازة من قبل شركة SDMO الفرنسية .بشكل عام ، فهي من رواد العالم في إنتاج المولدات الكهربائية بمختلف أنواعها وقدراتها. يمكنك بسهولة العثور على محطة لتوليد الطاقة بالبنزين SDMO يمكنها حل أي مهمة يمكن تصورها تقريبًا. إنها توفر أداءً جذابًا. يشمل نطاق الاهتمام الفرنسي نماذج بإطارات خاصة تخفف الاهتزاز. مجهزة بمكونات إلكترونية ممتازة.

يتم لفت الانتباه إلى طراز K10M . يوفر جهد 230 فولت ويتم التحكم فيه من جهاز التحكم عن بعد. يتم توفير قاطع دارة كهربائي ، القدرة على العمل عند - 30 درجة. تم تركيب نظام مضاد للاهتزاز على الإطار. يوجد أيضًا مولد شحن 12 فولت.

دخلت الشركة المنافسة Caiman السوق الروسية مؤخرًا نسبيًا . ومع ذلك ، فقد تمكنت بالفعل من إظهار مزايا منتجاتها بشكل مقنع قدر الإمكان. تم تصميم موديلاته للحد الأدنى من الضوضاء ، ويمكن تثبيتها بأمان حتى داخل المنزل. جميع مولدات هذه العلامة التجارية تلبي أعلى المعايير البيئية. بالطبع ، تشتمل مجموعة Caiman على أجهزة ذات سعات وأحجام مختلفة.

يمكن أن تفتخر هذه العلامة التجارية بنموذج Expert 3010X. لديها خيار تبريد الهواء المتقدم. يستخدم عمود الكامات محرك سلسلة محسن.

يضمن الفلتر بدء تشغيل المولد حتى في الأماكن شديدة الغبار.ستضمن الأتمتة عدم إمكانية البدء بدون زيت. ومن الجدير بالذكر أيضًا:

• زوج من المنافذ محمية من الرطوبة ؛
• ضمان عمر البطارية حتى 210 دقيقة ؛
• معدات تبريد مدروسة
• نظام فرش ممتاز لا يتطلب صيانة متطورة.

تحتل الشركة المصنعة الألمانية Endress مكانة جيدة جدًا في السوق. في ألمانيا نفسها ، التي تقول الكثير بالفعل ، تحظى أجهزتها بشعبية كبيرة. تستخدم الشركة بنشاط الحلول المعقدة المتقدمة. كما هو الحال مع الموردين السابقين ، يشمل النطاق مجموعة كاملة من خيارات مزود الطاقة. تتراوح قوة الجزء الرئيسي من الطرازات من 1500 إلى 9000 وات. جميع أجهزة Endress تقريبًا قادرة على توصيل 220 و 380 فولت.

وخير مثال على ذلك هو ESE 404 YS Diesel . يتم تقدير هذا الإصدار لموثوقيته واستهلاكه المنخفض للوقود. تصل قوة الجهاز إلى 3 ، 9 كيلو فولت أمبير. معدل الجهد الكهربائي للمولد أحادي الطور هو 230 فولت. الحماية الكهربائية هي IP23.

عند الحديث عن الموردين الألمان ، سيكون من الحماقة تجاهل علامة تجارية مشهورة أخرى - Fubag . مولدات الطاقة الخاصة بها من نفس جودة معدات اللحام الأكثر شهرة على الأقل. لا يهتم متخصصو Fubag بالخصائص التقنية فحسب ، بل يهتمون أيضًا بالتصميم الأصلي ، مما يسهل الخدمة. مولدات هذه العلامة التجارية تنتمي رسميًا إلى الفئة المهنية. ومع ذلك ، فهي لا تقل نجاحًا في القطاع الخاص.

توفر محطة الطاقة أحادية الطور DS 16 A ES ما يصل إلى 13.6 كيلو فولت أمبير من التيار باستخدام خزان سعة 51 لترًا. يتم توفير التسخين المسبق للهواء.

اعتنى المصممون بحماية الحمل الزائد ، ومستوى المقاومة الكهربائية هو IP23. يوفر التثبيت رباعي الأسطوانات تيارًا يبلغ 54 أ. عند تحميل 75٪ ، سيعمل الجهاز حتى 10 ساعات.

لطالما قدر المستهلكون الروس مزايا مولدات الطاقة التي تحمل العلامة التجارية Resanta. يتم الإشادة بهم من أجل:

• تفاصيل عالية التقنية
• سهولة الخدمة
• نسبة الوزن إلى القوة ممتازة ؛
• استقرار جهد الخرج.

في التشكيلة ، يبرز طراز BG 4000 R ، الذي يعمل بالبنزين. تصنيف الطاقة - 3 كيلو واط ، درجة الوقود - AI-92. يعمل نظام الفرشاة المتزامن بشكل لا تشوبه شائبة ، حيث يتم إحضار المعلومات إلى المستخدم عن طريق الشاشة. وجع بواجي ، مقبض مدرج في المجموعة. في الواقع ، يتم الإنتاج في الصين.

من بين الشركات الصينية ، تبرز علامة ELITECH التجارية بشكل إيجابي .في بلدنا ، كان معروفًا منذ عام 2008. هذه المولدات ليست فقط ذات جودة عالية ، ولكنها أيضًا متواضعة ومتعددة الاستخدامات. تستخدم منتجات ELITECH أحدث التقنيات ، وبالتالي تمكنت الشركة من إبعاد العديد من رواد السوق السابقين. تتميز مولدات الغاز لهذه الشركة ببداية مشتركة ، ويمكن تصنيعها في شكل ثابت أو متحرك.

مثال على مولد منزلي بسيط هو BES 950 R . بسعة خزان 4 ، 4 لترات ، توفر قوة حالية تبلغ 2 ، 8 أ. يحدث البدء في الوضع اليدوي. تعمل الأتمتة على مراقبة مستوى الزيت وإيقاف تشغيل الجهاز حسب الحاجة. يحتوي المحرك العلوي ثنائي الشوط على أسطوانة تبريد هواء واحدة. يصل حجم الصوت إلى 56 ديسيبل. لا تستحق مولدات الطاقة النرويجية ذكرًا خاصًا ، على عكس العلامات التجارية:

• ماكيتا.
• هيتاشي.
• هيونداي.
• كيبور.
• الحارس.

كيفية اختيار؟

إن شراء جهاز "هادئ فقط" ليس أمرًا معقولاً تمامًا. وكذلك أقوى جهاز. بادئ ذي بدء ، يجب أن تقرر لأي غرض سيتم استخدام المولد:

• في إمدادات الطاقة الموسمية ؛
• كشبكة أمان احتياطية ؛
• كحل طارئ
• كمصدر دائم للطاقة.

بالنسبة للسياح والصيادين والصيادين وجزء من المستهلكين التجاريين ، من الأصح اختيار مولد متنقل. كما أنه يناسب سكان الصيف. لكن قوة الجهاز أمر بالغ الأهمية. يجب أن تكون متوازنة: الأسلوب الضعيف لن "يسحب" المهمة ، والتقنية المفرطة القوة ستهدر الموارد.

يساعد تحديد المؤشر المطلوب في مراعاة معامل البدء الحالي ، وكذلك تقسيم الأجهزة إلى مهمة وليست مهمة جدًا (ليس من الضروري إضافة المكانس الكهربائية والغسالات والمكاوي وأفران الميكروويف).

عدد المراحل وثيق الصلة أيضًا.يمكن تشغيل الأجهزة أحادية الطور فقط من مولد أحادي الطور. ومع ذلك ، بالنسبة للاستخدام المنزلي والضواحي ، فإن هذا ليس مهمًا للغاية. يجب اتخاذ نماذج ثلاثية المراحل لتجهيز مواقع البناء والمؤسسات الصناعية وورش العمل الفردية الخاصة بها. هام: لا يعطون أكثر من ثلث الطاقة لكل مرحلة.

جانب آخر مهم هو الوقود المستخدم .سيسمح لك نموذج البنزين بتزويد المنزل بالتيار في حالة حدوث أعطال دورية. هذه الأجهزة مدمجة وخفيفة الوزن نسبيًا ولها ضوضاء قليلة. يتم استخدامها بنشاط من قبل الشركات التجارية الصغيرة - الإنتاج والتجارة. تعد تعديلات الديزل باهظة الثمن ، وتحدث الكثير من الضوضاء ، لكنها تصدر الكثير من التيار ويمكن أن تعمل لفترة طويلة دون انقطاع. تعتبر النماذج ذات قيمة حيث تفتقر شبكات الطاقة كفئة.

ستكون إصدارات الوقود المزدوج أكثر اقتصادا وأكثر تنوعًا من غيرها. عادة ما تعمل بالبنزين والغاز ، والتبديل سهل.

الغاز المسال بالبالون أرخص بكثير من البنزين .يعتبر هذا الوضع أكثر فائدة عند الاتصال بطريق سريع. تم تصميم الأجهزة غير المتزامنة لتزويد الطاقة في الهواء الطلق ، ويجب استخدامها أيضًا في الغرف الرطبة بشكل خاص.

ومع ذلك ، فإن المشكلة تكمن في أن المولدات الخالية من الفرشاة لا تعرف كيفية توصيل تيار عالي الجودة لا تشوبه شائبة مع موجة جيبية مثالية. يتم تشغيل الأجهزة المنزلية وأجهزة الكمبيوتر بشكل أفضل من خلال الأجهزة المتزامنة. حتى القابلية للتلف بالغبار لها ما يبررها من خلال المعلمات المستقرة وخصائص التيار العالي. يعتبر المولد النحاسي أغلى ثمناً ، لكنه يوصل الحرارة بشكل أفضل بكثير ولديه خرج طاقة ممتاز. بالإضافة إلى ذلك ، يجب الانتباه إلى:

• وجود نظام AVR (بدونه ، يمكن أن تؤدي زيادة الطاقة إلى كسر الهواتف والأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة) ؛
• النوع اليدوي أو الكهربائي للمبتدئين ؛
• وجود خيار لبدء التشغيل تلقائيًا (وفي بعض الأحيان التوقف) ؛
• علبة مغلقة أو مفتوحة (الخيار الأول أكثر استقرارًا وموثوقية ، ولكن يمكن أن ترتفع درجة حرارته) ؛
• العد التنازلي لساعات المحرك (السماح بالصيانة في الوقت المناسب) ؛
• استهلاك الوقود؛
• الاستعراضات.
• قدرات الخدمة للمورد.