فهم شامل لمولد التوربينات المائية

1. أنواع وخصائص المولدات الوظيفية
المولد هو جهاز يُولّد الكهرباء عند تعرضه للطاقة الميكانيكية. في عملية التحويل هذه، تأتي الطاقة الميكانيكية من مصادر طاقة متنوعة، مثل طاقة الرياح، والطاقة المائية، والطاقة الحرارية، والطاقة الشمسية، وغيرها. وبحسب أنواع الكهرباء المختلفة، تُقسم المولدات بشكل رئيسي إلى مولدات التيار المستمر ومولدات التيار المتردد.

1. الخصائص الوظيفية لمولد التيار المستمر
يتميز مولد التيار المستمر بسهولة الاستخدام والتشغيل الموثوق. فهو يوفر الطاقة الكهربائية مباشرةً لجميع أنواع المعدات الكهربائية التي تتطلب مصدر طاقة تيار مستمر. ومع ذلك، يحتوي مولد التيار المستمر على مبدل داخلي، مما يجعله عرضةً للتسبب في شرارة كهربائية، وبالتالي انخفاض كفاءة توليد الطاقة. يُستخدم مولد التيار المستمر عمومًا كمصدر طاقة تيار مستمر لمحركات التيار المستمر، وعمليات التحليل الكهربائي، والطلاء الكهربائي، وشحن وتنشيط المولدات الكهربائية.

2. الخصائص الوظيفية للمولد الكهربائي
يشير مولد التيار المتردد إلى المولد الذي يولد تيارًا مترددًا تحت تأثير قوة ميكانيكية خارجية. ويمكن تقسيم هذا النوع من المولدات إلى مولدات طاقة متزامنة للتيار المتردد
يُعدّ المولد التزامني الأكثر شيوعًا بين مولدات التيار المتردد. يُغذّى هذا النوع من المولدات بتيار مستمر، مما يُتيح له توفير كلٍّ من الطاقة الفعّالة والطاقة غير الفعّالة. يُمكن استخدامه لتزويد مختلف المعدات التي تتطلب طاقة تيار متردد بالطاقة. إضافةً إلى ذلك، وبحسب نوع المحرك الرئيسي المُستخدم، يُمكن تقسيم المولدات التزامنية إلى مولدات التوربينات البخارية، ومولدات الطاقة الكهرومائية، ومولدات الديزل، وتوربينات الرياح.
تُستخدم المولدات الكهربائية على نطاق واسع، على سبيل المثال، تُستخدم المولدات لتوفير الطاقة في محطات الطاقة المختلفة، والمؤسسات، والمتاجر، ومصادر الطاقة الاحتياطية المنزلية، والسيارات، وما إلى ذلك.

نموذج ومواصفات المولد الفنية
من أجل تسهيل إدارة الإنتاج واستخدام المولد، قامت الدولة بتوحيد طريقة تجميع نموذج المولد، ولصق لوحة اسم المولد في مكان واضح على غلافه، والتي تتضمن بشكل أساسي نموذج المولد، والجهد المقنن، ومصدر الطاقة المقنن، والطاقة المقننة، ودرجة العزل، والتردد، ومعامل القدرة، والسرعة.

نموذج ومعنى المولد
عادةً ما يكون نموذج المولد وصفًا لنموذج الوحدة، بما في ذلك نوع جهد الخرج من 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 المقنن والتيار المقنن.
(1) الجهد المقنن
يشير الجهد المقنن إلى جهد الخرج المقنن للمولد أثناء التشغيل العادي، ووحدته هي كيلو فولت (kV).
(2) التيار المقنن
يشير التيار المقنن إلى أقصى تيار تشغيل للمولد في ظل التشغيل العادي والمستمر، بوحدة كيلو أمبير. عندما تكون المعلمات الأخرى للمولد مقننة، يعمل المولد عند هذا التيار، ولن يتجاوز ارتفاع درجة حرارة ملفات الجزء الثابت النطاق المسموح به.
(3) سرعة الدوران
تشير سرعة المولد إلى أقصى سرعة دوران للمحور الرئيسي للمولد خلال دقيقة واحدة. يُعد هذا المعيار أحد المعايير المهمة لتقييم أداء المولد.
(4) التكرار
يشير التردد إلى مقلوب دورة الموجة الجيبية للتيار المتردد في المولد، ووحدته هي الهرتز (Hz). على سبيل المثال، إذا كان تردد المولد 50 هرتز، فهذا يعني أن اتجاه تياره المتردد وباقي خصائصه تتغير 50 ​​مرة.
(5) معامل القدرة
يُنتج المولد الكهرباء عن طريق التحويل الكهرومغناطيسي، ويمكن تقسيم طاقته الناتجة إلى نوعين: الطاقة التفاعلية والطاقة الفعالة. تُستخدم الطاقة التفاعلية بشكل أساسي لتوليد المجال المغناطيسي وتحويل الكهرباء إلى مغناطيسية؛ أما الطاقة الفعالة فتُستخدم لتلبية احتياجات المستخدمين. وتُمثل نسبة الطاقة الفعالة في إجمالي الطاقة الناتجة للمولد عامل القدرة.
(6) توصيل الجزء الثابت
يمكن تقسيم توصيل الجزء الثابت للمولد إلى نوعين، وهما التوصيل المثلثي (على شكل △) والتوصيل النجمي (على شكل Y)، كما هو موضح في الشكل 9. في المولد، عادة ما يتم توصيل الملفات الثلاثة للجزء الثابت للمولد على شكل نجمة.
(7) فئة العزل
تشير درجة عزل المولد بشكل أساسي إلى درجة مقاومة مادة العزل للحرارة العالية. تُعدّ مادة العزل في المولد نقطة ضعف، إذ يسهل تسريع تآكلها، بل وتلفها، عند درجات الحرارة المرتفعة جدًا، لذا تختلف درجة مقاومة الحرارة باختلاف مواد العزل. يُرمز لهذه الدرجة عادةً بالأحرف، حيث يشير الحرف y إلى أن درجة مقاومة الحرارة 90 درجة مئوية، وa إلى 105 درجة مئوية، وe إلى 120 درجة مئوية، وB إلى 130 درجة مئوية، وf إلى 155 درجة مئوية، وH إلى 180 درجة مئوية، وC إلى أكثر من 180 درجة مئوية.
(8) أخرى
بالإضافة إلى المواصفات الفنية المذكورة أعلاه، يتضمن المولد بيانات أخرى مثل عدد أطوار المولد، والوزن الإجمالي للوحدة، وتاريخ التصنيع. هذه البيانات واضحة وسهلة الفهم، وهي مخصصة للمستخدمين عند استخدام المولد أو شرائه.

3- تحديد رمز المولد في الخط
يُعدّ المولد أحد المكونات الأساسية في دوائر التحكم، مثل المحركات الكهربائية وآلات التشغيل. عند رسم المخطط التوضيحي لكل دائرة تحكم، لا يُظهر المولد شكله الحقيقي، بل يُشار إليه برسومات أو مخططات أو حروف أو رموز أخرى تُمثل وظيفته.