مكونات المولد الكهربائي

يتركب المولد الكهربائي من جزأين هما: العضو الثابت والعضو الدوار، أحدهما يحمل ملفات إنتاج الطاقة الكهربائية تسمى المنتج (Armature) والآخر يحمل ملفات المجال المغناطيسي ويسمى المجال (Field)، وتكون ملفات إنتاج الطاقة الكهربائية مثبتة في الجزء الثابت بينما تكون ملفات المجال المغناطيسي مثبتة في الجزء الدوار. وفيما يلي شرح تركيب المولد الكهربائي

العضو الثابت

يكون الجزء الثابت (Stator) من شرائح متراصة من الحديد السيليكوني (Steel Silicon) وعلى شكل أسطوانة مجوفة محفور بداخله عدد من المجاري وذلك لتركيب الملفات فيه والهدف من تصنيع الجزء الثابت بهذه الطريقة هو التقليل من مفاقيد الحديد والتيارات الدوامية.

ويوجد فيه ملفات العضو الثابت Stator Windings: وهى الملفات التي تنشأ بداخلها القدرة الكهربية المتولدة وعن طريقها يتم الحصول على الكهرباء من المولد.

العضو الدوار

يتكون العضو الدوار (Rotor) في المولدات من مادة فيرو مغناطيسية مصمتة وليس من شرائح حديدية ويعود ذلك لكون الملفات الموجودة في العضو الدوار تحمل تيارًا مستمرًا لذا لا يصنع الجزء الدوار على شكل شرائح حديدية بل يصنع من قطعة حديد مصمت، وذلك لعدم وجود تيارات دوامية في حالة التيار المستمر ،

ويوجد فيه ملفات المجال Field Windings: تتغذى من منظومة الإثارة Excitation System لتكوين المجال الكهريائي اللازم لعملية توليد الكهرباء، وتتم عملية نقل الكهرباء إليها عن طريق فرش من الكربون (حلقات انزلاقية)

أما طريقة اللف فهي مشابهة لطريقة لف أقطاب الجزء الدوار في الات التيار المستمر بحيث يحمل كل قطب ملفا واحدا ثم توصل ملفات الأقطاب على التوالي بشكل يراعي تحقيق القطبية الشمالي والجنوبي وفي النهاية يخرج طرفان يوصلان الى حلقتي الانزلاق لتغذية الملفات بالتيار المستمر ، وهناك نوعان من الجزء الدوار هما: ذو اقطاب برزة، واسطواني.

الجزء الدوار ذو الأقطاب البارزة

يستعمل هذا النوع في المولدات ذات السرعات المنخفضة مثل المولدات التي تدار بوساطة التوربينات المانية، ويكون قطر العضو الدوار كبيرًا لاستيعاب العدد الكبير من الأقطاب ويكون طولها صغير نسبيًاً، ويستخدم هذا النوع في محطات القوى الكهرومائية (hydroelectric) حيث يدار المولد بواسطة توربينات مائية منخفضة السرعة لا تتجاوز مئات الدورات في الدقيقة. وتكون سرعة العضو الدوار ذو الاقطاب البارزة أقل من 1000 دورة في الدقيقة.

الجزء الدوار الاسطواني

الجزء الدوار الاسطواني Cylindrical Rotor هذا النوع يستعمل في المولدات ذات السرعات العالية التي تدار بوساطة توربينات غازية أو بخارية تكون السرعة عالية، ويكون عدد الأقطاب أثنين أو أربعة أقطاب، وعادة ما يكون قطر المولد في هذه الحالة صغيرًا للحد من قوة الطرد المركزية، ويكون طولها كبير نسبيًا، وتركب مع المولدات التي تدور بواسطة توربينات بخارية او غازية عالية السرعة تبلغ عدة آلاف من الدورات في الدقيقة.

تتميز المولدات التزامنية ذات الجزء الدوار الاسطواني بعدة مزايا:

1. تثبيت ملفات الأقطاب المغناطيسية (ملفات الإثارة) داخل مجاري الجزء الدوار يجعلها قوية ومتينة لتتحمل قوة الطرد المركزية .
2. انتظام الفجوة الهوائية حول محيط الجزء الدوار.
3. توزيع الحرارة بانتظام على سطح الجزء الدوار وذلك بسبب توزيع الملفات على عدد من المجاري مما يجعل تبريده منتظمًا.
   انخفاض مستوى الضوضاء وسهولة ضمان توزان المولد أثناء الدوران.

منظومة الإثارة

منظومة الإثارة Excitation عبارة عن بطارية كهربائية (في المولدات الصغيرة)، أو مولد صغير نسبيًا مقارنة بالمولد الأصلي (كما في المولدات الكبيرة)، ووظيفة منظومة الاثارة هو تغذية ملفات المجال Field الخاصة بالمولد الأصلي بتيار مستمر DC، وهو التيار الذى ينتج الفيض المغناطيسي الذى سيقطع ملفات العضو الثابت Stator لينتج فيها الكهرباء.

منظومة التبريد

يحتاج المولد إلى منظومة تبريد بسبب الحرارة الناتجة عن المفاقيد Losses الكهربائية والمغناطيسية عند مرور التيار الكهربائي. ويتم التبريد عن طريق منظومتين : منظومة النيتروجين، والتبريد يماء منزوع الأملاح.

ونظام النيتروجين في التبريد له ميزات وعيوب، فمن ميزاته القدرة التبريدية العالية وأنه عازل جيد وأيضا له قدرة عالية علي التوصيل الحرارى أكثر من أي غاز آخر، لكن العيب الخطير أنه شتل وينفجر إذا اتحد مع الأكسجين حين تزيد نسبته في الحيز المغلق عن 14%.

ومن هنا كان من أهم إجراءات السلامة عند حدوث عطل بالمولد سرعة طرد الهيدروجين من المولد وذلك بتوصيله بـ Vents عالية خارج المحطة في الهواء الطلق وإلا ستنفجر الوحدة.

منظومة تنظيم الجهد

تعمل وحدة تنظيم الجهد AVR بضبط قيم الجهد عند أطراف المولد عند حدوث أي تغيرات غير طبيعية. وهو عبارة عن لوحة إلكترونية تحتوي على دوائر لتوحيد التيار وتحويله من تيار متردد AC (قادم من ملفات العضو الثابت)، إلى تيار مستمر (DC) يتصل بنظام ال Excitation الرئيسي للمولد حيث تستخدم بعد رفع قيمة الجهد للمولد إلى القيمة المقننة.

لماذا توضع ملفات المنتج في الجزء الثابت للمولدات؟

يفضل أن تكون ملفات إنتاج الطاقة الكهربائية مثبتة في الجزء الثابت بينما تكون ملفات المجال المغناطيسي مثبتة في الجزء الدوار وذلك لأسباب عديدة أهمها ما يأتي:

1. الجزء الثابت قطره اكبر مما يتيح استعمال عدد اكبر من اللفات ومساحة مقطع اكبر مما يودي الى توليد جهد وقدرة اكبر .
2. التيار المسحوب من المولد كبير لذا يفضل أن يؤخذ من الجزء الثابت وليس عن طريق حلقات انزلاقية من الجزء الدوار.
3. حماية ملفات أنتاج الطاقة الكهربائية من قوة الطرد المركزي بسبب وزنها الكبير .
4. التخلص من أو تقليل حلقات الانزلاق إلى 2 بدلا من 6 حلقات لان التيار المار هو تيار المجال المغناطيسي فقط.
5. سهولة تبريد ملفات المنتج عندما تكون في الجزء الثابت .
6. عملية تصليح الجزء الثابت اسهل من تصليح الجزء الدوار، ويمكن ملاحظة الاعطال الطفيفة خلال الصيانة الدورية بشكل اسهل .