تطبيقات وطريقة عمل المولد الكهربائي الحثي

أهمية التعرف على تطبيقات وتقنيات عمل المولد الكهربائي الحثي:

من المعروف بأن الطاقة لا يمكن إنتاجها، لكن من الممكن أن تتحول من شكل إلى آخر، بحيث يمكن للمولد تحويل العديد من أنواع الطاقة مثل الميكانيكية والحرارية و (P.E) إلى “طاقة كهربائية”، كما أن الطاقة الميكانيكية شائعة جداً ومتوفرة، وهي تعمل على توليد الكهرباء عندما يحول المولد الطاقة ذات الأصل الميكانيكي إلى طاقة كهربائية، حيث يُعرف أيضاً بالدينامو.

في الوقت الحاضر، يعمل المولد في كل منزل أو مصانع أو منطقة صناعية، وكما لو كانوا يعملون في سيارات مختلفة أو في توربينات الرياح أو في نظام توليد كهربائي، وفي هذا الطرح، سيسلط الضوء على مقدمة مولد الحث ومبدأ العمل أو الاستخدامات المطلوبة أو الدائرة الكهربائية الخاصة.

يُطلق على مولد التيار المتردد الذي يحتوي على ظواهر عمل مشابهة للمحركات الحثية المعتادة اسم مولد الحث وعمل هذا المولد بطريقة ميكانيكية، حيث أن سرعة دوران المولد أعلى من “السرعة المتزامنة”، كما يعمل المحرك الحثي العادي في الغالب كمولد، وذلك دون أي تغيير خاص في دائرته.

كما يستخدم المولد الحثي في ​​الغالب في محطات توليد الطاقة الكهرومائية وتوليد طاقة الرياح، ولديه القدرة على تقليل ضغط الهواء المرتفع إلى ضغط أقل، بسبب توافر القدرة على استعادة الطاقة بأسهل طريقة، والمولد التعريفي له قيود كثيرة، وذلك لأنه لا يحتوي على دوائر إثارة خارجية ولا يمكنه توليد طاقة تفاعلية (Q).

ونظراً لأن هذا المولد يستخدم طاقة تفاعلية؛ فيجب أن يكون هناك مصدر طاقة خارجي تفاعلي يجب توصيله به لتوفير المجال عند الجزء الثابت، كما ينظم هذا المصدر أيضاً (التحكم) في جهد خرج المولد، ولا يمتلك هذا المولد القدرة على التحكم في “الفولتية الطرفية”.

عادة، يتم التحكم في جهد المولد بواسطة مصدر الطاقة الخارجي المرتبط به، بحيث تتمثل الفائدة الرئيسية لهذا المولد في أن بنائه البسيط للغاية ولا توجد حاجة للتحرك باستمرار بنفس السرعة كما أنه لا يحتوي على دوائر مجال خاصة.

تقنيات التشغيل والعمل الخاصة بالمولد الكهربائي الحثي:

في آلة الحث، سواء كانت محركاً أو مولداً؛ فإنها تحتاج إلى تيار المحرك الذي يتم توفيره عن طريق الإمداد الخارجي، ونظراً لأن المجال في تأخر الجزء المتحرك؛ فإن مجال الجزء الثابت والمولد الحثي أو المحرك يستخدم دائماً طاقة تفاعلية.

لذلك، هناك حاجة إلى مصدر الإمداد لإنتاج الطاقة التفاعلية في الجزء المحدد من المولد لإنتاج (تحفيز) التيار في الدوار، وعندما لا يعمل المولد؛ فإن الطاقة التفاعلية التي يوفرها “المصدر الخارجي” بعد ذلك تستخدم قوتها الخاصة، بحيث تعتبر طريقة إنتاج الطاقة للمحركات الحثية معقدة بسبب الحاجة إلى تنشيط الجزء المتحرك، والذي يبدأ فقط بالمغناطيسية المتبقية (المتبقية).

وفي بعض الحالات، تكون المغنطة المتبقية (المتبقية) كافية للإثارة الذاتية للمحرك تحت ظروف التحميل، لذلك؛ فمن الضروري إما إيقاف الجهاز وإرفاقه مؤقتاً للتزويد في محطة طاقة أو توصيل بنك المكثف الذي يحتوي بالفعل على طاقة مخزنة ويوفر الطاقة التفاعلية الإلزامية أثناء العملية.

كيف يتراكم الجهد في المولد الحثي عند بدء تشغيله لأول مرة؟

عندما نبدأ تشغيل مولد الحث لأول مرة؛ فإن المغناطيسية المتبقية (المتبقية) في الجزء الثابت للمولد تخلق قيمة أقل للجهد، كما يولد الجهد الأصغر تياراً في الجزء المتحرك، وهذا الجهد الناتج عن تيار الجزء المتحرك في الجزء الثابت وتزداد قيمة جهد الجزء الثابت ثم تحصل على القيمة العادية لتشغيل المولد.

حيث أن السؤال الرئيسي هو أنه إذا لم يكن هناك مغنطة متبقية في الجزء الثابت؛ فكيف سيبدأ المولد؟، لذلك تكمن المشكلة الرئيسية في مولد الحث في أن جهد هذا المولد يتغير مع تغير الحمل، خاصةً عندما يعمل مع الحمل التفاعلي، حيث أن منحنى الخصائص لمولد الحث يعمل بمفرده مع سعة متوازية ثابتة مرسومة في الرسم البياني المعطى.

ومن خلال الرسم البياني يتضح أنه إذا كان هناك حمل استقرائي في المولد؛ فإن المنحنى ينخفض بسرعة كبيرة، كما يحدث ذلك عندما تزودك بنوك المكثف بالطاقة (التفاعلية) للمولد والحمل، وإذا كان جزء من الطاقة يتحرك نحو الحمل؛ فإنه يتم تحويله إلى المولد يتسبب في حدوث انخفاض خطير في الجهد في المولد، كما بسبب هذه الانخفاضات في الجهد في المولد ، ليس من السهل بدء تشغيل محرك تحريضي من خلال إمداد خرج المولد.

المولد الكهربائي الحثي ذاتي العمل:

المولد الحثي لديه القدرة على العمل بمفرده إذا قدمنا له بنك مكثف “للطاقة التفاعلية”، وفي الرسم البياني التالي يظهر مولد معزول مزود بمواسعات كهربائية تحفز عملية التشغيل الذاتي للمولد الحثي.

كما يمكن حساب التيار الممغنط (IM) الضروري لآلة الحث كدالة للجهد الطرفي (Vt) عن طريق تشغيل الآلة كمحرك بدون حمل وحساب تيار المحرك (Im) كدالة للجهد الطرفي، بحيث يوضح الرسم البياني المعطى في الأعلى منحنى هذه العملية بالتفصيل، ولتحقيق الجهد المحدد لمولد الحث؛ فإنه يجب أن تعطي بنوك المكثف المتصلة به قيمة تيار المغنطة التي تتوافق مع هذا المستوى.

الحدود التشغيلية للمولد الكهربائي الحثي:

يمكن لمولد الحث المرتبط بمخطط مكثف أن ينتج طاقة تفاعلية كافية للعمل بمفرده، وخاصةً عندما يتجاوز الحمل الحالي قدرة المولد على تقديم كل من الطاقة التفاعلية للمغنطة وتحميل الطاقة، بحيث سيتوقف المولد على الفور لتوليد الطاقة.

لذلك يجب التخلص من النواتج في العمود ويبدأ المولد مرة أخرى بإمداد التيار المستمر من المغناطيسية المتبقية في الجزء الثابت الموجود، كما تعد المولدات الحثية مناسبة بشكل أساسي للأماكن المنتجة لطاقة الري،ح حيث تكون السرعة في هذه الحالة عاملاً مرناً باستمرار، وعلى النقيض من المحركات المتزامنة؛ فإن مولدات الحث تعتمد على الحمل ولا يمكن استخدامها بشكل منفصل للتحكم في التردد لمحطة الشبكة.

ما هي تطبيقات المولد الكهربائي الحثي؟

• مصانع الورق: أحد استخدامات المولدات الحثية هو في مصانع الورق التي تحتوي على كمية كبيرة من الوقود المتاح في اللحاء وخردة الخشب، خاصةً عند استخدامه في الغلاية، بحيث يمكن أن يولد هذا 4000 حصان من البخار الزائد.

كما أن أكبر حمولة فردية هي مضخة (2000) حصان، أي (3600) دورة في الدقيقة، ومن خلال توصيل توربين بقوة (4000) حصان ومولد حث بقوة (2000) حصان بالمضخة ميكانيكياً؛ فإنه يمكن استخدام الوقود لتشغيل المضخة وتوليد (2000) حصان من الكهرباء.

• طواحين الهواء: تهب الرياح باستمرار بين الصحراء والجبال، ومن خلال إنشاء بعض الأبراج مع طواحين الهواء التي تقود المولدات الحثية من خلال علب التروس؛ ستكون هناك طاقة مولدة تتناسب مع سرعة الرياح ويمكن بيعها للمرافق المحلية.

• شركات المياه: يمكن لشركات المياه شراء الطاقة الكهربائية بأسعار منخفضة في الليل وبيع الطاقة بمعدلات عالية خلال فترة ذروة التحميل خلال النهار، بحيث يقومون ببناء أحواض تخزين منخفضة وعالية وتركيب العديد من المضخات.