المولد الكهربائي والموتور الكهربائي

المولد الكهربائي والموتور الكهربائي Generators and Motors
تعتبر المولدات الكهربائية والموتورات الكهربائية من الأجهزة المهمة في حياتنا العملية التي تعمل على أساس الحث الكهرومغناطيسي.
يقوم المولد الكهربائي بتوليد التيار الكهربائي المتردد الذي من خلاله يمكن تشغيل جميع الأجهزة الكهربائية المستخدمة في حياتنا العملية، وتعتمد فكرة عمله على تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية من خلال تدوير ملف كهربائي في وجود مجال مغناطيسي.ولتدوير الملف الكهربائي نحتاج إلى مصدر طاقة ميكانيكية قد تكون الرياح أو المياه الساقطة من الشلالات أو من حرق الفحم أو البترول أو من الطاقة النووية كل هذه المصادر المختلفة تقوم بتوليد الطاقة اللازمة لإدارة الملف بين قطبي مجال مغناطيسي. يوصل نهاية الملف الكهربائي بحلقتين تدوران أمام فرشاتين من مادة موصلة لنقل التيار الكهربائي المتولد إلى خطوط نقل الطاقة الكهربائية.


الشكل (20): المولد الكهربائي الذي يقوم بتوليد التيار الكهربائي المتردد.

لنفرض أن عدد لفات الملف الكهربائيN لفة ومساحة الملف Aوسرعة دوران الملف هي سرعة زاوية مقدارها ?. اذا كانت الزاويةq هي الزاوية المحصورة بين المجال المغناطيسي والعمودي على مستوى الملف الكهربائيفإن الفيض المغناطيسي للملف عند أي زمنt يعطى بالعلاقة التالية:

لذا ستتولد في الملف قوة دافعة كهربائية مقدارها:

توضح المعادلة السابقة أن القوة الدافعة الكهربائية emf متغيرة بدالة جيبيه في الزمن ولهذا السبب يسمى التيار الناتج عن المولد الكهربائي والتيار المتردد. وتكون اكبر قيمة للقوة الدافع الكهربائية عندما تكون الزاوية ? تساوي 90 أو 270 درجة وتعطى بالعلاقة التالية:

تكون قيمة القوة الدافعة الكهربائية مساوية للصفر عندما تكون الزاوية ? تساوي صفر و180 درجة.

3-13قرص فاراداي Faraday Disk
يعتبر هذا الجهاز من أول الأجهزة الميكانيكية التي استخدمت للحصول على طاقة كهربائية بطريقة ميكانيكية. يتألف الجهاز من قرص معدني، كما في الشكل 21، يدور حول محور عمود على سطحه مارا بمركزه ويسلط على القرص مجال مغناطيسي منتظم وبصوره عمودية على سطحه وتمثل abcd دائرة كهربائية الطرف a في حالة تماس مع مركز القرص و d في حالة تماس مع المحيط عن دورتن القرص يتولد في الدائرة تيار كهربائي.


الشكل (21): قرص فارادي.



?=Bl v من المعادلة 6
?d?=Bvdr
?d?=B?rdr
???d?=?_0^R?B?rdr
??=1/2 B?R^2 (60)