أولاً، علينا تحديد نطاق النقاش لتجنب الغموض. المولد الذي نناقشه هنا هو مولد تيار متردد متزامن ثلاثي الأطوار بدون فرشاة، ويُشار إليه فيما يلي باسم "المولد".
يتكون هذا النوع من المولدات من ثلاثة أجزاء رئيسية على الأقل، والتي سيتم ذكرها في المناقشة التالية:
المولد الرئيسي، مقسم إلى الجزء الثابت الرئيسي والدوار الرئيسي؛ يوفر الدوار الرئيسي مجالًا مغناطيسيًا، ويولد الجزء الثابت الرئيسي الكهرباء لتزويد الحمل؛ المثير، مقسم إلى الجزء الثابت المثير والدوار؛ يوفر الجزء الثابت المثير مجالًا مغناطيسيًا، ويولد الدوار الكهرباء، وبعد التصحيح بواسطة مبدل دوار، فإنه يوفر الطاقة للدوار الرئيسي؛ يكتشف منظم الجهد التلقائي (AVR) جهد الخرج للمولد الرئيسي، ويتحكم في تيار ملف الجزء الثابت المثير، ويحقق هدف تثبيت جهد الخرج للجزء الثابت الرئيسي.
وصف عمل تثبيت جهد AVR
الهدف التشغيلي لمنظم الجهد الكهربي AVR هو الحفاظ على جهد خرج المولد مستقرًا، والمعروف باسم "مثبت الجهد".
طريقة عملها هي زيادة تيار الجزء الثابت للمثير عندما يكون جهد خرج المولد أقل من القيمة المحددة، وهو ما يعادل زيادة تيار الإثارة للدوار الرئيسي، مما يتسبب في ارتفاع جهد المولد الرئيسي إلى القيمة المحددة؛ على العكس من ذلك، تقليل تيار الإثارة والسماح للجهد بالانخفاض؛ إذا كان جهد خرج المولد يساوي القيمة المحددة، يحافظ AVR على الإخراج الحالي دون تعديل.
علاوة على ذلك، وفقًا للعلاقة الطورية بين التيار والجهد، يمكن تصنيف الأحمال المترددة إلى ثلاث فئات:
الحمل المقاوم، حيث يكون التيار متوافقًا مع الجهد المطبق عليه؛ الحمل الحثي، حيث يكون طور التيار متأخرًا عن الجهد؛ الحمل السعوي، حيث يكون طور التيار متقدمًا على الجهد. تساعدنا مقارنة خصائص الأحمال الثلاثة على فهم الأحمال السعوية بشكل أفضل.
بالنسبة للأحمال المقاومة، كلما كان الحمل أكبر، كلما كان تيار الإثارة المطلوب للدوار الرئيسي أكبر (من أجل تثبيت جهد خرج المولد).
في المناقشة اللاحقة، سوف نستخدم تيار الإثارة المطلوب للأحمال المقاومة كمعيار مرجعي، مما يعني أن الأحمال الأكبر تسمى أكبر؛ ونحن نسميها أصغر منها.
عندما يكون حمل المولد حثيًا، سيحتاج الدوار الرئيسي إلى تيار إثارة أكبر حتى يتمكن المولد من الحفاظ على جهد خرج مستقر.
الحمل السعوي
عندما يواجه المولد حملاً سعويًا، يكون تيار الإثارة المطلوب بواسطة الدوار الرئيسي أصغر، مما يعني أنه يجب تقليل تيار الإثارة من أجل تثبيت جهد خرج المولد.
لماذا حدث هذا؟
يجب أن نتذكر أن التيار المار بالحمل السعوي يسبق الجهد، وأن هذه التيارات الرائدة (المتدفقة عبر الجزء الثابت الرئيسي) ستولد تيارًا مستحثًا على الجزء الدوار الرئيسي، والذي يتراكب بشكل موجب مع تيار الإثارة، مما يعزز المجال المغناطيسي للجزء الدوار الرئيسي. لذلك، يجب تقليل التيار القادم من المُثير للحفاظ على استقرار جهد خرج المولد.
كلما زاد الحمل السعوي، قلّ خرج المُثير. عند زيادة الحمل السعوي إلى حدٍّ معين، يجب خفض خرج المُثير إلى الصفر. عندها، يكون خرج المُثير صفرًا، وهو حدّ المولد. عند هذه النقطة، لن يكون جهد خرج المولد مستقرًا ذاتيًا، وهذا النوع من مصادر الطاقة غير مؤهل. يُعرف هذا القيد أيضًا باسم "حدّ الإثارة المنخفضة".
لا يمكن للمولد قبول سوى سعة تحميل محدودة؛ (بالطبع، بالنسبة لمولد محدد، هناك أيضًا قيود على حجم الأحمال المقاومة أو الحثية.)
إذا كان المشروع يعاني من أحمال سعوية، يُمكن اختيار استخدام مصادر طاقة سعوية ذات سعة أقل لكل كيلوواط، أو استخدام محاثات للتعويض. لا تدع المولد يعمل بالقرب من منطقة "حد الإثارة المنخفضة".
وقت النشر: ٧ سبتمبر ٢٠٢٣
