تقرير عن المولد الكهربائي
وزارة التربية و التعليم..
تقرير لمــادة الفيزياء بعنوان:
المولد الكهربائي
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
المـــــــــــــــــقدمة:
إن المولدات الكهربائية التي توجد عند السد توفر كميات هائلة من القدرة الكهربائية، وتدير التوربينات المائية تلك المولدات. ويشير المهندسون عادة إلى الجهازالميكانيكي الذي يدير المولد بالمحرك الأساسي.
المولِّد الكهربائي آلة لإنتاج الكهرباء، و تنتج المولدات معظم الكهرباءالتي يستخدمها الناس. فهي توفر القدرة الكهربائية التي تدير الآلات فيالمصانع، وتضيء المصابيح، وتشغِّل الأدوات المنزلية الكهربائية. وقد أطلقعلى المولد لفظ الدينامو اختصارًا للدينامو الكهربائي..
والمولد يمكن أن يكون صغير الحجم، بحيث يُمْسَك بيد واحدة. وتُستخدَم هذهالمولدات الصغيرة في بعض الأجهزة العلمية لتوليد كهرباء تكفي لتحريكمؤشِّر، وقد يكون حجم المولد أكبر من حجم منزل، ويستطيعتزويد أكثر من مليون منزل بالقدرة الكهربائية..
وهناك نوعان رئيسيان من المولدات: مولدات التيار المستمر التي تنتج تياراًكهربائياً مستمرًا يسري في اتجاه واحد، ومولدات التيار المتناوب وتنتجتياراً كهربائياً يعكس اتجاهه مرات عديدة في كل ثانية. وكلا النوعين منالمولدات تعمل بالمبادئ العلمية نفسها، ولكنهما يختلفان في كيفية التركيبوالاستخدام، وفي هذا التقرير عرضٌ لآلية عمل المولد، و أجزائه واستخداماتهإلى غير ذلك من المعلومات الهامةعن هذا الجهاز البسيط الذي غير مجرى التاريخ...
كيف يعمل المولــــد؟
إن المولد لا يَستحدِث الطاقة، ولكنه يحول الطاقةالميكانيكية إلى طاقة كهربائية،ويشير المهندسون عادة إلى الأداة الميكانيكية التي تدير المولد بالمحركالأساسي. ولكي نحصل على طاقة كهربائية إضافية من المولد يلزم للمحركالأساسي أن يبذل طاقة ميكانيكية إضافية. فإذا كان المحرك الأساسي توربينًابخاريًا، على سبيل المثال، يلزم زيادة سريان البخار في التوربين للحصولعلى كهرباء بكمية أكبر..
وفي عام 1831م اكتشف عالمان عمِلا منفردين ـ وهما فاراديوهنري جوزيف ـ الأسس التي تحدد إنتاج الكهرباء منالمولد الكهربائي؛ حيث وجدا أنه من الممكن توليد كهرباء في ملف من سلكنحاسي بوساطة تحريك الملف بالقرب من مغنطيس أو تحريك المغنطيس بالقرب منالملف. ويطلق على هذه العملية الحث (التأثير) الكهرومغنطيسي. وعندما يكون السلك جزءاً من دائرة مغلقة من الأسلاك،فإن الجهد التأثيري يسبب مرور تيار كهربائي في الدائرة..
المولــد البســـــيط..
يتكون من مغنطيس على شكل U ولفة واحدة من السلك تسمىملفًا. وتعرف المنطقة المحيطة بالمغنطيس، والتي يستشعر فيها بقوته بالمجالالمغنطيسي. وللمساعدة في وصف المجال المغنطيسي علينا أن نتخيل بأن هناكخطوطاً من القوى خارجة من القطب الشمالي للمغنطيس، ثم تعود للمغنطيس خلالالقطب الجنوبي. وتزداد خطوط القوى بزيادة قوة المغنطيس. فلو أدرت حلقة منالسلك بين قطبي المغنطيس فإن جانبي الحلقة ستقطعان خطوط القوى المغنطيسيةفَتُحَثُّ (تتولد) الكهرباء في الحلقة.
وفي منتصف الدورة تدور الحلقة موازية لخطوط القوىفلا تقطعها ولا تتولد الكهرباء. إن كل دورةكاملة يكون فيها سريان اتجاه الجهد والتيار المولدين في نصف الدورة معاكسينللاتجاه في النصف الآخر. ويطلق على الجهد والتيار الجهد المتناوبوالتيار المتناوب. ويمكن زيادة الجهد المتناوب الذيينتجه المولد بزيادة
1- قوة المجال المغنطيسي (عدد خطوط القوى)
2- السرعةالتي يدور بها الملف
3- عدد لفات السلك التي تقطع المجال المغنطيسي.
أجــزاء المولـــــد..
يتكون المولد من جزئين رئيسيّن هما : الحافظة ، و المغناطيس. وتحتوي الحافظة على ملفات من الأسلاك وتقوم بالأداء نفسه للملف في المولد البسيط. أما المغنطيس في المولد فينتج خطوطالقوى المغنطيسية.
وتتولد الكهرباء إما بجعل الحافظة تقطع خطوط القوى، أو جعل خطوط القوى تمرخلال الحافظة، ولذا يمكن لأي من الحافظة أو المغنطيس أن يكون الجزءالذي يدور في المولد..
المولدات وكفاءتها..
لا تتحول كل الطاقة الميكانيكية التي تديرالمولدات إلى طاقة كهربائية. فبعضها يتحول إلى حرارة نتيجة للاحتكاك فيكُرسي تحميل الجزء الدوار في المولد، وبعضها الآخر يفقد في مقاومة التيارفي الملفات النحاسية وفي مقاومة خطوط القوى المغنطيسية في القلب الحديدي. ولذلك يلزم تبريد المولدات إما بدفع الهواء إلى داخلها أو بتمرير سائلبارد أو غاز حول الملفات والقلب الحديدي. وتشير فعاليةالمولد إلى كفاءته في تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية. وتعنيكفاءة قدرها 90% أن 90% من الطاقة الميكانيكية الداخلة قد تحولت إلى طاقةكهربائية و 10% من الطاقة المتبقية قد تحولت إلى حرارة، ويلزم التخلص منهابنظام تبريد. ويمكن أن تصل كفاءة المولدات الكبيرة إلى 97%. أما كفاءةالمولدات الصغيرة فتقل عن هذا بكثير.
مولدات التيار المتناوب
يمكن أن يتكون المولد البسيط من حلقة سلكية تدور فيمجال مغنطيسي، ويتكون المجال المغنطيسي من سريان خطـوط القوى من القطبالشمالي إلى القطـب الجنـوبي للمغنطيس. وعندما يـدار السلك بين القطـبينيقطـع خطـوط القـوى ويتـولد التيـار الكهربائي في الحلقة
يُنتج المولد البسيط الذي سبق ذكره تياراً متناوبًا في حلقة السلك. ولكونهمولد تيار متناوب فإنه يحتاج إلى طريقة ما ليرسل التيار الذي ينتجه إلىالجهاز. وهذا يتم بوساطة حلقات تجميع أو حلقات انزلاق وقطع ثابتة منالكربون تسمى الفُرش. ويتصل طرفا نهاية كل ملف من الأسلاك بحلقة تدور معدوران ملف الأسلاك. وتلامس الفرشاة كل حلقة ثم تنقل الكهرباء من الفرشاةبسلك يتصل بالأجهزة التي تستخدم الكهرباء. وبالتالي فالتيار الذي ينتج فيملف الأسلاك يسري إلى داخل المولد وخارجه خلال الحلقات والفرش.
الخاتمــــــــــــة...
إن المولد الكهربائي لجهاز بسيط التركيب ولكنه عظيم الفائدة، وله العديد من الاستعمالات الهامة بدءاً من ألعاب الأطفال مروراً بالأجهزة الكهربائية المنـزلية ، وحتى الأجهزة العملاقة. وكل هذا من جهاز صغير ومن عبقرية عالم الفيزياء فاراداي و غيره من العلماء فيجب علينا أن نتبنى المواهب في المدارس والكليات لأن عالمنا العربي يزخر بالعديد من المواهب الفذة اللتي تحتاج إلى تبني من قبلنا حتى لا يلجأوا إلى الهجرة إلى الخارج و تضيع من بين أيدنا أهم الثروات.. ألا و هي ثروة العقول...
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
التوصيـــات...
v يحب علينا التجربة والاستفادة من المناهج الدراسية لا نظرياً فقط بل تطبيقاً لهذه العلوم في حياتنا اليومية..
v اكتشاف الجاذبية كان من مجرد سقوط تفاحة، فعلينا أن نفتح عقولنا وأسماعنا و أبصارنا لكل ما في الكون لربما اكتشفنا شيئاً يفيد البشرية فهناك شيء ما يحدث من حولنا، لكننا لا نستطيع دائماً أن نلاحظ كل ما يحدث!!
v لا تأخذ برأي الأغلبية و ليكن لك رأيك الخاص فإجماع الناس – قديماً – على أن الأرض مسطحة و ليست كروية لا يعني بالضرورة أنها ذلك!!
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
المصـادر و المــــراجع...
v الكهرباء والمغناطيسية، إبراهيم حداد ، دمشق، مديرية الكتب الجامعية 1973
v الفيزياء للجامعات ،هارفي ، القاهرة، مترجم، مؤسسة فرانكلين 1967
v تحليل الدوائر الكهربائية، المؤلف: نور الدين محمود الجالي ، سنة النشر 2003،الطبعة رقم 1 ،الناشر : دار الكتاب الجديد المتحدة..
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
ومن الإنترنت...
http://www.physics.com
www.ask.com
http://www.uae.ii5ii.com
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
الفهــرس...
الغـلاف........................................... ..............................................1
المقـدمة.......................................... ...............................................2
كيف يعمل المولــد؟......................................... ...................................3
المولــد البسـيط........................................... ....................................3
أجــزاء المولـــد......................................... ....................................4
المولدات وكفاءتها.......................................... .........................................4
مولدات التيار المتناوب.......................................... ....................................4
الخاتمــــة....................................... ..............................................5
التوصيـــات....................................... .............................................5
المصـادر و المــراجع......................................... ....................................6
من الإنترنت.......................................... ..............................................6
الفهـرس........................................... ................................................7
تــم بحمد الله تعالى و بعونه...
