فهم شامل لمولد التوربينات المائية

1. أنواع وخصائص المولدات الكهربائية
المولد الكهربائي هو جهاز يُولّد الكهرباء عند تعرضه لقوة ميكانيكية. في عملية التحويل هذه، تأتي الطاقة الميكانيكية من أشكال أخرى متنوعة من الطاقة، مثل طاقة الرياح، وطاقة الماء، والطاقة الحرارية، والطاقة الشمسية، وغيرها. وتنقسم المولدات الكهربائية، وفقًا لأنواعها المختلفة، إلى مولدات تيار مستمر ومولدات تيار متردد.

1. الخصائص الوظيفية لمولد التيار المستمر
يتميز مولد التيار المستمر بسهولة الاستخدام وموثوقية التشغيل. يمكنه توفير الطاقة الكهربائية مباشرةً لجميع أنواع المعدات الكهربائية التي تتطلب مصدر طاقة تيار مستمر. ومع ذلك، يحتوي المولد على مُبدِّل كهربائي، مما يُسهِّل توليد الشرارة الكهربائية ويُقلِّل من كفاءة توليد الطاقة. يُستخدم مولد التيار المستمر عمومًا كمصدر طاقة تيار مستمر لمحركات التيار المستمر، والتحليل الكهربائي، والطلاء الكهربائي، وشحن وإثارة المولد.

2. الخصائص الوظيفية للمولد الكهربائي
مولد التيار المتردد هو المولد الذي يُولّد تيارًا مترددًا تحت تأثير قوة ميكانيكية خارجية. يمكن تقسيم هذا النوع من المولدات إلى مولدات تيار متردد متزامنة.
المولد المتزامن هو الأكثر شيوعًا بين مولدات التيار المتردد. يُثار هذا النوع من المولدات بتيار مستمر، مما يوفر طاقة فعالة وتفاعلية. يُستخدم لتزويد معدات الأحمال المختلفة التي تتطلب طاقة تيار متردد بالطاقة. بالإضافة إلى ذلك، ووفقًا لأنواع المحركات الأولية المستخدمة، يمكن تقسيم المولدات المتزامنة إلى مولدات توربينية بخارية، ومولدات طاقة مائية، ومولدات ديزل، وتوربينات رياح.
تُستخدم المولدات الكهربائية على نطاق واسع، على سبيل المثال، تُستخدم المولدات لتوفير الطاقة في محطات الطاقة المختلفة، والمؤسسات، والمحلات التجارية، وإمدادات الطاقة الاحتياطية للمنازل، والسيارات، وما إلى ذلك.

نموذج والمعايير الفنية للمولد
من أجل تسهيل إدارة الإنتاج واستخدام المولد، قامت الدولة بتوحيد طريقة تجميع نموذج المولد، ولصقت لوحة اسم المولد في الموضع الواضح من غلافه، والذي يتضمن بشكل أساسي طراز المولد، والجهد المقدر، ومصدر الطاقة المقدر، والطاقة المقدرة، ودرجة العزل، والتردد، وعامل القدرة والسرعة.

نموذج ومعنى المولد
عادةً ما يكون نموذج المولد عبارة عن وصف لنموذج الوحدة، بما في ذلك نوع جهد الخرج بواسطة المولد، ونوع وحدة المولد، وخصائص التحكم، والرقم التسلسلي للتصميم، والخصائص البيئية.
بالإضافة إلى ذلك، فإن نماذج بعض المولدات بديهية وبسيطة، مما يسهل التعرف عليها، كما هو موضح في الشكل 6، بما في ذلك رقم المنتج والجهد المقدر والتيار المقدر.
(1) الجهد المقدر
يشير الجهد المقدر إلى الجهد المقدر الذي يخرجه المولد أثناء التشغيل العادي، والوحدة هي كيلو فولت.
(2) التيار المقدر
يُشير التيار المُصنّف إلى أقصى تيار تشغيل للمولد في التشغيل العادي والمستمر، ويُقاس بوحدة كيلو كالوري. عند تحديد معلمات المولد الأخرى، يعمل المولد عند هذا التيار، ولن يتجاوز ارتفاع درجة حرارة ملفات الجزء الثابت النطاق المسموح به.
(3) سرعة الدوران
سرعة المولد هي أقصى سرعة دوران للعمود الرئيسي للمولد خلال دقيقة واحدة. تُعد هذه المعلمة من أهم المعايير لتقييم أداء المولد.
(4) التردد
التردد هو مقلوب دورة الموجة الجيبية المترددة في المولد، ووحدته هرتز (Hz). على سبيل المثال، إذا كان تردد المولد 50 هرتز، فهذا يعني أن اتجاه تياره المتردد ومعلماته الأخرى (1s) يتغير 50 ​​مرة.
(5) عامل القدرة
يُولّد المولد الكهرباء عن طريق التحويل الكهرومغناطيسي، ويمكن تقسيم طاقته الخرجية إلى نوعين: طاقة تفاعلية وطاقة نشطة. تُستخدم الطاقة التفاعلية بشكل رئيسي لتوليد المجال المغناطيسي وتحويل الكهرباء والمغناطيسية؛ بينما تُوفّر الطاقة النشطة للمستخدمين. في إجمالي طاقة المولد، تُمثّل نسبة الطاقة النشطة معامل القدرة.
(6) توصيل الجزء الثابت
يمكن تقسيم وصلة الجزء الثابت للمولد إلى نوعين، وهما وصلة مثلثة (على شكل △) ووصلة نجمية (على شكل Y)، كما هو موضح في الشكل 9. في المولد، عادة ما تكون اللفات الثلاثة للجزء الثابت للمولد متصلة على شكل نجمة.
(7) فئة العزل
يشير تصنيف عزل المولدات بشكل أساسي إلى درجة مقاومة مادة العزل لدرجات الحرارة العالية. في المولدات، تُعد مادة العزل حلقة ضعيفة. يسهل شيخوخة المادة وحتى تلفها عند درجات حرارة عالية جدًا، لذا تختلف أيضًا درجة مقاومة الحرارة لمواد العزل المختلفة. عادةً ما يُمثل هذا المعيار بالأحرف، حيث يشير الحرف y إلى أن درجة حرارة مقاومة الحرارة هي 90 درجة مئوية، ويشير الحرف a إلى أن درجة حرارة مقاومة الحرارة هي 105 درجة مئوية، ويشير الحرف e إلى أن درجة حرارة مقاومة الحرارة هي 120 درجة مئوية، ويشير الحرف B إلى أن درجة حرارة مقاومة الحرارة هي 130 درجة مئوية، ويشير الحرف f إلى أن درجة حرارة مقاومة الحرارة هي 155 درجة مئوية، ويشير الحرف H إلى أن درجة حرارة مقاومة الحرارة هي 180 درجة مئوية، ويشير الحرف C إلى أن درجة حرارة مقاومة الحرارة أعلى من 180 درجة مئوية.
(8) أخرى
في المولد، بالإضافة إلى المعايير الفنية المذكورة أعلاه، توجد معايير أخرى مثل عدد مراحل المولد، والوزن الإجمالي للوحدة، وتاريخ التصنيع. هذه المعايير بديهية وسهلة الفهم، وهي مخصصة بشكل أساسي للمستخدمين للرجوع إليها عند الاستخدام أو الشراء.

3. تحديد رمز المولد في الخط
يُعد المولد أحد المكونات الأساسية في دوائر التحكم، مثل المحركات الكهربائية وآلات التشغيل. عند رسم المخطط التخطيطي لكل دائرة تحكم، لا يُعكس شكل المولد الفعلي، بل يُشار إليه برسومات أو مخططات، وحروف، ورموز أخرى تُمثل وظيفته.