في هذه المقالة، يتم توضيح الاختلافات الرئيسية بين مولدات التيار المتردد ومولدات التيار المستمر بطريقة بسيطة وسهلة الفهم. ولكن قبل الذهاب إلى الاختلافات، من المهم التعرف على مولدات التيار المتردد ومولدات التيار المستمر بإيجاز.
ما هو مولد التيار المتردد
مولد التيار المتردد (AC Generator)هو مولد كهربائي يحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية على شكل قوة دافعة بديلة أو تيار متردد. يعمل مولد التيار المتردد على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي (Electromagnetic Induction).إن مدخلات مولد التيار المتردد عبارة عن طاقة ميكانيكية يتم توفيرها بواسطة التوربينات البخارية وتوربينات الغاز ومحركات الاحتراق. والناتج هو الطاقة الكهربائية المتناوبة في شكل الجهد والتيار المتناوب.
تعمل مولدات التيار المتردد على مبدأ قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي، والذي ينص على أن القوة الدافعة الكهربائية - EMF أو الجهد - تتولد في موصل يحمل تيارًا ويقطع مجالًا مغناطيسيًا موحدًا. يمكن تحقيق ذلك إما عن طريق تدوير ملف موصل في مجال مغناطيسي ثابت أو تدوير المجال المغناطيسي الذي يحتوي على الموصل الثابت. الترتيب المفضل هو إبقاء الملف ثابتًا لأنه من الأسهل سحب تيار متردد مستحث من ملف عضو ثابت بدلاً من سحبه من ملف دوار.
يعتمد المجال المغناطيسي المتولد على عدد لفات ملف عضو الإنتاج، وقوة المجال المغناطيسي، وسرعة المجال الدوار.
ما هو مولد التيار المستمر
مولد التيار المستمر ( DC generator )هو آلة تقوم بتحويل الطاقة الميكانيكية إلى كهرباء تيار مستمر . تستخدم عملية تغيير الطاقة مبدأ القوة الدافعة الكهربائية المستحثة بقوة. |
| العضو الدوار لآلة تيار مستمر |
مولد التيار المستمر هو آلة كهربائية وظيفتها الرئيسية هي تحويل الطاقة الميكانيكية إلى كهرباء. عندما يخفض الموصل التدفق المغناطيسي، سيتم إنشاء قوة دافعة كهربية بناءً على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي لقوانين فاراداي. يمكن أن تسبب هذه القوة الدافعة الكهربائية تدفقًا للتيار عند إغلاق دائرة الموصل.
الفرق بين مولد التيار المستمر والمتردد
- التعريف :مولد التيار المتردد هو جهاز ميكانيكي يحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية متناوبة. بينما مولد التيار المستمر هو جهاز ميكانيكي يحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية تعمل بالتيار المستمر.
- اتجاه التيار: في مولد التيار المتردد، يعكس التيار الكهربائي اتجاهه بشكل دوري. بينما في مولد التيار المستمر، يتدفق التيار الكهربائي في اتجاه واحد فقط.
- التصميم الأساسي: في مولد التيار المتردد، يتم تثبيت الملف الذي يتدفق من خلاله التيار أثناء تحرك المغناطيس. البناء بسيط والتكاليف أقل. بينما في مولد التيار المستمر، يدور الملف الذي يتدفق من خلاله التيار في مجال ثابت. التصميم العام بسيط للغاية ولكن البناء معقد بسبب المبدلات وحلقات الانزلاق.
- المبدلات أو الموحدات Commutators :مولد التيار المتردد لا يحتوي على مبادلات. بينما تحتوي مولدات التيار المستمر على مبدلات لجعل التيار يتدفق في اتجاه واحد فقط.
- الحلقات Rings :تحتوي مولدات التيار المتردد على حلقات منزلقة. بينما مولدات التيار المستمر لها مبدلات.
- كفاءة الفرشBrushes : في مولدات التيار المتردد نظرًا لأن الحلقات المنزلقة لها سطح أملس وغير متقطع، فهي لا تتآكل بسرعة وتتميز بالكفاءة العالية. بينما في مولدات التيار المستمر تتآكل كل من الفرش والمبدلات الخاصة بمولد التيار المستمر بسرعة وبالتالي تكون أقل كفاءة.
- إمكانية الماس الكهربائي (Short Circuit Possibility) :نظرًا لأن الفرش تتمتع بكفاءة عالية، فمن غير المحتمل جدًا حدوث ماس كهربائي في مولد التيار المتردد. بينما في مولد التيار المستمر نظرًا لأن الفرش والمبدلات تتآكل بسرعة، فإن احتمالية حدوث شرارة وماس كهربائي تكون عالية.
- الأجزاء الدوارة :الجزء الدوار في مولد التيار المتردد عبارة عن دوار ذو تيار منخفض ومقاوم عالي. بينما الجزء الدوار في مولد التيار المستمر ثقيل بشكل عام.
- التيار المستحث (Current Induction) : في مولد التيار المتردد، يمكن حث تيار الخرج إما في الجزء الثابت أو في الجزء المتحرك. في مولد التيار المستمر، يمكن تحريض تيار الخرج فقط في العضو الدوار.
- الجهد الناتج :تنتج مولدات التيار المتردد جهدًا عاليًا يختلف في السعة والوقت. يختلف تردد الإخراج (في الغالب من 50 هرتز إلى 60 هرتز). بينما تنتج مولدات التيار المستمر جهدًا منخفضًا بالمقارنة مع مولد التيار المتردد الذي يكون ثابتًا في السعة والوقت، أي أن تردد الخرج هو صفر.
- الصيانة :تتطلب مولدات التيار المتردد القليل جدًا من الصيانة، كما أنها موثوقة للغاية. بينما تتطلب مولدات التيار المستمر صيانة متكررة وتكون أقل موثوقية.
- الأنواع :يمكن أن تكون مولدات التيار المتردد من أنواع مختلفة مثل مولدات ثلاثية الطور، ومولدات أحادية الطور، ومولد متزامن، ومولد تحريضي، وما إلى ذلك. بينما مولدات التيار المستمر هي نوعان رئيسيان هما مولد التيار المستمر المثار بشكل منفصل ومولد التيار المستمر المثار ذاتيًا.
- التكلفة :التكلفة الأولية لمولد التيار المتردد مرتفعة. بينما التكلفة الأولية لمولد التيار المستمر أقل مقارنة بمولدات التيار المتردد.
- التوزيع والنقل :من السهل توزيع مخرجات مولدات التيار المتردد باستخدام المحول. بينما من الصعب توزيع مخرجات مولدات التيار المستمر حيث لا يمكن استخدام المحولات.
- الكفاءة :تعتبر مولدات التيار المتردد فعالة للغاية حيث أن فقدان الطاقة أقل. بينما مولدات التيار المستمر تعتبر أقل كفاءة بسبب الإثارة والخسائر الأخرى مثل خسائر النحاس والتيار الدوامي والخسائر الميكانيكية والتباطؤ.
- التطبيقات : يتم استخدام مولد التيار المتردد لتشغيل المحركات الصغيرة والأجهزة الكهربائية في المنازل (الخلاطات والمكانس الكهربائية وغيرها). بينما تعمل مولدات التيار المستمر على تشغيل محركات كهربائية كبيرة جدًا مثل تلك اللازمة لأنظمة مترو الأنفاق.
هذه هي الاختلافات الرئيسية بين مولدات التيار المتردد والتيار المستمر.
الأسئلة الشائعة حول مولد التيار المتردد والتيار المستمر
ما هي العوامل التي تعتمد عليها المجالات الكهرومغناطيسية المتولدة في المولد؟
يعتمد المجال المغناطيسي المتولد على عدد لفات ملف عضو الإنتاج، وقوة المجال المغناطيسي، وسرعة المجال الدوار.ما هي أوجه التشابه بين مولدات التيار المتردد ومولدات التيار المستمر؟
أوجه التشابه بين مولدات التيار المتردد ومولدات التيار المستمر هي أن كلاهما يعمل على الحركة النسبية للملف بين ملف السلك والمجال المغناطيسي المستخدم في إنتاج الكهرباء. في كل من المولدات يتم إنتاج التيار المتردد ولكن في مولد التيار المستمر، يتم استخدام العاكس في تحويل التيار المباشر إلى تيار متردد.ما هي عيوب مولدات التيار المتردد؟
يمكن أن يكون توليد طاقة تيار متردد على نطاق واسع باستخدام مولدات التيار المتردد أمرًا خطيرًا للغاية. في مولد التيار المتردد، ينتج عن تدفق الكهرباء عبر ملفات المولد والمحولات حرارة . يمكن أن تؤدي هذه الحرارة إلى إتلاف العزل وتسبب نشوب حريق.ما هو المولد الحثي induction generator؟
يُعرف المولد الحثي induction generator أيضًا باسم المولد غير المتزامن الذي له مبدأ عمل مشابه لمبدأ مولد التيار المتردد. الفرق الوحيد بين مولد التيار المتردد العادي والمولد الحثي هو أن المولد الحثي عبارة عن جهاز دوار. ويُعرف باسم غير متزامن لأن سرعة المولد الحثي أقل من سرعة المولد المتزامن( synchronous generator).ما هو معامل القدرة power factor؟
النسبة بين كيلووات (kW) وكيلوفولت أمبير (kVa) التي يتم استخلاصها من الحمل الكهربائي هي معامل القدرة power factor. يحدده الحمل المتصل بالمولدات.المولدات التي لديها معامل قدرة power factor أعلى، تكون أكثر كفاءة في نقل الطاقة إلى الحمل المتصل، في حين أن المولدات ذات معامل القدرة الأقل ليست فعالة وتؤدي إلى زيادة تكاليف الطاقة.
مراجع
Difference Between AC and DC GeneratorDifference Between AC and DCGenerator