تعرف على مولد الكهرباء ومبدأ عمله وأهم أنواعه

يعتبر مولد الكهرباء عنصر أساسي لتوفير اتصال طاقة مستقر سواء لأعمالك التجارية أو الصناعية أو ممتلكاتك السكنية. فهي تلعب دعمًا هاماً في تزويدك بالطاقة اللازمة لتشغل المعدات الكهربائية واستمرارية أعمالك عند انقطاع التيار الكهربائي. نستعرض أدناه مفهوم مولدات الكهرباء وكيفية عملها وأبرز أنواعها، وكيفية اختيار المولد المناسب لاحتياجاتك.

مفهوم مولد الكهرباء

مولد الكهرباء هو عبارة عن جهاز يقوم بتحويل الطاقة الميكانيكية أو الكيميائية إلى طاقة كهربائية من خلال التقاط الطاقة الحركية وتحويلها إلى طاقة كهربائية.

تستخدم كمصدر أساسي للطاقة في الأماكن التي لا تتوفر فيها الشبكة الكهربائية المحلية بما يتضمن: عمليات التعدين والزراعة والتطورات الجديدة والمواقع النائية. كما تُستخدم لتوفير الطاقة الاحتياطية للمباني أو الشركات أو المنازل خلال فترة انقطاع التيار الكهربائي.

مبدأ عمل مولد الكهرباء

تعمل معظم المولدات باستخدام أحد أشكال الوقود الأحفوري أو الغازي كالديزل أو البنزين أو الغاز الطبيعي أو البروبان. إذ يتم تشغيل محرك الاحتراق الداخلي باستخدام مصدر الوقود ليدور مولد كهربائي ينتج الكهرباء.

يعتمد عمل مولد التيار وفق قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي الذي ينص: “أن القوة الدافعة الكهربائية EMF أو الجهد تتولد في موصل يحمل تيارًا ويقطع مجالًا مغناطيسيًا موحدًا”.

مكونات المولد الكهربائي

يتكون مولد الكهرباء من عدة مكونات لكل منها وظيفتها:

• المحرك: المكون الرئيسي للمولد يقوم بتدوير دوار المولد.
• الرادياتير: يستخدم الرادياتير لتبريد المحرك أثناء تشغيله من الحرارة الزائدة.

• العادم: لتجميع الغازات الساخنة من أسطوانات المحرك وتفريغها بأسرع ما يمكن وبصمت.
• المولد: تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية، يتكون من غلاف فولاذي يحتوي على الجزء الثابت الرئيسي ومجموعة الدوار.

• لوحة التحكم: تسمح بالمراقبة والتحكم الفعالين وتوفر التشخيص لضمان تشغيل مجموعة المولدات ضمن معايير آمنة.
• قاطع الخرج: يسمح بتوصيل الطاقة القادمة من المولد ويوفر الحماية ضد الحمل الزائد والأعطال الكهربائية.

تعرف على الساندويش بانيل: دليل شامل

أنواع مولدات الكهرباء

تصنف المولدات حسب إخراجها أو كيفية استخدامها:

مولدات الكهرباء حسب الخرج

تقسم المولدات حسب خرجها إلى مولدات تيار مستمر ومولدات تيار متردد:

مولد التيار المستمر

يمكن تحقيق قانون فارداي من خلال وضع موصل يحمل تيارًا في مجال مغناطيسي متغير، تتحرض قوة دافعة كهربية في الموصل. وفقًا لقاعدة فليمنج لليد اليمنى، يتغير اتجاه التيار المستحث كلما تغير اتجاه حركة الموصل.

هنا يدور العضو الدوار مع عقارب الساعة، ويتحرك الموصل نحو الأعلى، فعندما يكمل  نصف دورة، يعكس اتجاه حركة الموصل نحو الأسفل، بالتالي يكون اتجاه التيار في كل عضو بالتناوب. لكن تعكس توصيلات موصلات عضو الدوار عند حدوث انعكاس للتيار عاكس التيار المنقسم فنحصل على تيار أحادي الاتجاه.

مولد التيار المتردد

يمكن تحقيق قانون فارداري بتدوير ملف موصل في مجال مغناطيسي ثابت أو تدوير المجال المغناطيسي يحتوي على الموصل الثابت.

فعندما يدور الجزء الدوار بين قطبي المغناطيس على محور عمودي على المجال المغناطيسي، تتغير وصلة تدفق الجزء الدوار باستمرار . فيتدفق تيار كهربائي عبر الجلفانومتر وحلقات الانزلاق والفرش، فيتأرجح الجلفانومتر بين القيم الإيجابية والسلبية، مما يدل على مرور تيار متردد.

أنواع مولد الكهرباء حسب الاستخدام

يوجد أربع أنواع من مولدات الكهرباء حسب الاستخدام:

المولدات الاحتياطية المنزلية

حرية اختيار الوقود: البروبان، الذي يعد تخزينه أقل خطورة من البنزين المطلوب للموديلات الأخرى هنا، أو الغاز الطبيعي، الذي يوفر إمدادًا غير محدود من الطاقة.

• تجري تشخيص ذاتي لإعلامك عندما تحتاج الصيانة.
• تتراوح استطاعتها بين 5000 حتى 20000 واط تقريبًا. 

المولدات المحمولة

تعمل المولدات المحمولة بالبنزين الذي قد تحتاج إلى تخزينه بكميات كبيرة، إذ يجب إضافة المثبت إلى الوقود للتخزين لفترة طويلة.

• يمكنك استخدامها في أي مكان سواء داخل منزلك أو خارجه، ولكنها لا تستخدم في مكان مغلق.
• تنتج بسرعة مستويات مميتة من أول أكسيد الكربون.
• تتراوح استطاعتها بين 3000 حتى 8500 واط.

المولدات العاكسة

تعتبر المولدات العاكسة أكثر هدوءًا من المولدات المحمولة لأنها تتحرك لأعلى ولأسفل لتتناسب مع الطلب بدلاً من تشغيلها بكامل طاقتها دائما.

• تأتي مع نظام عادم أكثر تطورًا في تقليل الضوضاء، تعمل بكفاءة أكبر مع انبعاثات أقل من المولدات المحمولة.
• تتراوح استطاعتها بين 1500 حتى 7600 واط.

محطات الطاقة المحمولة

تشبه البطارية الكبيرة القابلة لإعادة الشحن، لا تستخدم الغاز أو البروبان، تشغل بواسطة بطارية تشحن عبر توصيل محطة الطاقة بمأخذ كهربائي أو بلوحة شمسية مضمنة.

• تفيد عند الحاجة إلى الطاقة لفترة طويلة كالتخييم أو البحث عن المفقودين أو نفخ منزل خارجي.
• هذا النوع لا ينتج ضوضاء لأنها لا تحتوي على محرك، كما أنها لا تنتج انبعاثات وقود أو أول أكسيد الكربون، مما يجعلها مناسبة للاستخدام داخل المنزل.
• تتراوح استطاعتها بين 1200 حتى 1500 واط.

كيفية اختبار المولدات

عند اختبار مولد الكهرباء يتم التركيز على عاملين أساسيين هما: الأداء والأمان.

• الأداء: يمكن اختبار أداء المولدات، من خلال تحميل كل طراز بمجموعة أجهزة تريد تشغيلها عند انقطاع التيار الكهربائي بما يتضمن: سخان أو الثلاجة أو مكيف هواء. ثم يتم التأكد من قدرة المولد على التعامل مع الحمل، وتحديد ما يحدث عند حدوث ارتفاع مفاجئ في الجهد، إضافة إلى مدى سهولة نقل واستخدام المولد، ومدى كفاءة استخدام البنزين ومدة تشغيله بخزان واحد.
• الأمان: حيث تقوم تقارير المستهلك بتشغيل كل مولد عبر مجموعة من السيناريوهات المصممة لالتقاط الطرق التي قد يسيء بها المستهلك استخدام المولد عن غير قصد.

اختيار المولد المناسب لاحتياجاتك 

قد يكون تحديد المولد مهمة شاقة لأنه يتضمن عدة نقاط اعتبار لتتمكن من تحديد الحل الصحيح، إذ يوجد ثلاثة أنواع رئيسية من تقييمات المولدات:

• مولدات الطاقة الأولية: تُستخدم مولدات الطاقة الأولية Prime Power كمصدر رئيسي للطاقة في مواقع البناء والأحداث، وفي الصناعات المتعلقة بسلامة الحياة والصناعات الإنشائية. أو في المواقع التي تحتاج إلى مصدر طاقة رئيسي موثوق به خارج الشبكة الرئيسية أو الشبكة الوطنية. يجب أن يكون متوسط ​​إنتاج الطاقة 70% من التصنيف الأولي خلال فترة 24 ساعة مع السماح غير المحدود بساعات الاستخدام.  في أوقات ذروة الطلب، يعمل المولد بنسبة 100% من معدل الكيلوواط الأساسي مع قدرة تحميل زائدة بنسبة 10% للاستخدام في حالات الطوارئ لمدة أقصاها ساعة واحدة في كل 12 ساعة من الاستخدام. 
• مولدات الطاقة المستمرة: صممت هذه المولدات لتعمل بشكل مستمر مع حمل ثابت بنسبة 100% لساعات غير محدودة، تُستخدم بشكل أساسي في المشاريع البعيدة عن شبكة الطاقة الرئيسية كأعمال التعدين والبناء وأعمال النفط والغاز.
• المولدات الاحتياطية: صُمَّمت لدعم الطاقة الرئيسية في حالة الطوارئ، وتوفير الطاقة لأي مكان يحتاج إلى مصدر طاقة احتياطي كالمستشفيات ومراكز البيانات. يجب أن يكون متوسط ​​خرج الطاقة حوالي 70% من تصنيف الطاقة الاحتياطية، فهو يعتمد على حمل متفاوت بحد أقصى 200 ساعة سنويًا.

تعرف على أنواع مولدات الكهرباء ومبدأ عملها

معايير اختيار أفضل مولد كهرباء

تستطيع اختيار أفضل مولد كهرباء يلبي احتياجاتك وفق الميزات التي يوفرها:

• الإغلاق التلقائي لثاني أكسيد الكربون: ميزة أمان هامة تقوم بإيقاف تشغيل محرك المولد تلقائيًا إذا اكتشف حساس ثاني أكسيد الكربون المدمج أن الغاز القاتل قد تراكم إلى مستويات معينة. يمكن التحقق أن المولد يلبي هذا المعيار بالبحث عن إحدى هذه الشهادات على العبوة: معتمد من ANSI/UL2201 للسلامة من أول أكسيد الكربون،  شهادة السلامة والأداء المعتمدة من ANSI/PGMA G300.
• محرك منخفض ثاني أكسيد الكربون: يستخدم للحماية من خطر التسمم بأول أكسيد الكربون.
• البدء التلقائي: أي يستمر المولد بالعمل عندما تنقطع الطاقة بشكل تلقائي، مما يجعله مفيد في حالات الطوارئ.
• بداية كهربائية: يوجد في الطرز المحمولة إذ يتم الضغط على الزر بدلاً من متاعب سحب تشغيل المحرك.
• سعة الوقود البديلة: تعمل المولدات المحمولة بالبنزين فقط، لكن رغم أن بعضها يأتي مجهزًا للعمل على خزان البروبان أو خط الغاز الطبيعي والبعض الآخر يمكن تحويله باستخدام مجموعات خاصة.
• عداد الوقود: يسمح رؤية كمية الوقود المتبقية في المولد المحمول بنظرة سريعة خاصة عند انقطاع التيار الكهربائي الطويلة.
• معيار إغلاق الزيت المنخفض: يوقف مولد الكهرباء إذا انخفض الزيت إلى أقل من المستويات الدنيا لمنع تلف المحرك، هذه الميزة قياسية في المولدات الثابتة، في حين تنتشر بشكل كبير في المحمولة.
• المنافذ المتعددة: توفر أربعة منافذ أو أكثر لاستخدام القوة الكهربائية بشكل أفضل من خلال توزيع الحمل.
• معيار وحدة التحكم القابلة للإزالة: تتصل بالمولد بحيث تستطيع توصيل الأجهزة دون تشغيل أسلاك التمديد في الهواء.

في الختام، الجدير بالذكر أن مولد الكهرباء قد يوفر حلول طاقة مؤقتة ومحمولة أو تركيبات دائمة، ونظرًا لأنه يحتوي مكونات قابلة للاستهلاك، يُوصَى بالحفاظ عليها وعلى منتجات الطاقة الأخرى في أفضل حالاتها باتبّاع خطط الصيانة والمراقبة.

يُسعدنا دعوتكم للإنضمام لنا على وسائل التواصل الإجتماعي التالية، من هنا :-

من هنا صفحة 👈🏻  الفيسبوك 👉🏻

من هنا صفحة 👈🏻 الإنستقرام  👉🏻

ومن هنا 👈🏻  قناة التليجرام 👉🏻