تاریخچه ژنراتور و موتور برق یا مولد الکتریکی را باید از تاریخچه تولید اکتریسیته مورد بررسی قرار داد.
تاریخچه ژنراتور و موتور برق یا مولد الکتریکی بر اساس این تعریف شروع میشود: تولید اکتریسیته روندی است که در آن از تبدیل یک انرژی به انرژی الکتریکی بدست می آید. قواعد و اصول پایه ای این فرآیند توسط دانشمند انگلیسی مایکل فارادی کشف شد. این روش ابتدایی و قوانین حاکم بر آن هنوز نیز مورد استفاده قرار میگیرد. این قوانین را بطور خلاصه میتوان اینطور بیان کرد که با حرکت یک سیم پیچ با جسم مسی استوانه ای شکل در بین قطب های یک آهن ربا انرژی الکتریسیته ایجاد میشود. به این مجموعه ژنراتور یا مولد برق نیز گفته میشود.
البته لازم به توضیح است که در تولید انرژی الکتریکی مولد الکتریکی ، ژنراتور برقی و یا همان موتور برق به ماشینی گفته میشود که از طریق القای الکترومغناطیسی انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل میکند. تبدیل بالعکس انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی به وسیله موتور الکتریکی صورت میگیرد. موتورها و مولدهای الکتریکی از جهات مختلفی دارای شباهتهای زیادی با یکدیگر هستند. منبع تامین کننده انرژی مکانیکی ممکن است توربین بخار، توربین آبی، توربین بادی و یا یک موتور احتراق داخلی باشد.
تاریخچه ی-ژنراتور
در رابطه با تاریخچه ژنراتور و موتور برق یا مولد الکتریکی به عنوان یک شوخی علمی میتوان اینطور بیان نمود که این روند کمی طولانی تر از آنچه در بالا اشاره شد بوده است!
قبل از کشف رابطه بین الکتریسته و مغناطیس مولدهای الکترواستاتیکی کشف شده بودند. این مولد ها از اصول اکترواستاتیک برای تولید انرژی اکتریکی از تبدیل انرژی مکانیکی استفاده میکردند. یکی از نقایص یا خصوصیت های این قبلی ژنراتورها که به مولدهای الکترواستاتیکی معروفند این بود که توان الکتریکی را که حاصل ضربی از ولتاژ و جریان است بصورتی ارائه میکنند که ولتاژ خروجی آنها بسیار بالا بوده اما جریان الکتریکی قابل ارائه آنها به شبکه اندک است.
مکانیزم های عملکرد ژنراتور الکترو استاتیک
این ماشینها از یکی از این دو مکانیزم برای تولید انرژی الکتریکی استفاده میکردند:
1.القای الکترواستاتیک
2. تولید برق بر اثر اصطکاک
نقایصی در این ژنراتورهای وجود داشت که مانع توسعه استفاده از آنها برای مصارف صنعتی گشت. ازین نقایص میتوان به عایق کاری گران قیمت که به دلیل وجود ولتاژهای بالا در عملکرد این ژنراتورها اجتناب ناپذیر بود اشاره کرد.
البته انواعی از آنها هنوز مورد استفاده هستند که ازین دست میتوان به ماشین ویمشاست Wimshurst و مولدهای ون دی گراف Van de Graaff اشاره نمود.
توسعه ژنراتور های و صفحه فارادی
در سالهای قرن نوزدهم مایکل فارادی دانشمند نام آشنای انگلیسی اصول ملکرد مولدهای الکترومغناطیسی را کشف کرد. این اصول بعدها به افتخار کاشف خود قانون فارادی نام گرفت. فارادی یک فیزیکدان تجربه گرا بود و سر گذشتی بسیار متفاوت از بعضی دانشمندان آکادمیک داشت.
قوانین فارادی چه میگویند؟
قوانین فارادی بر این نکته دلالت میکند که در دو سر هادی که به طور عمودی نسبت به یک میدان مغناطیسی حرکت کند پتانسیل الکتریکی ایجاد میشود. او همچنین اولین مولد الکترومغناطیس را نیز ساخت که به آن صفحه فارادی گفته شد. این مولد یک مولد هم قطب بود که از یک صفحه مسی که بین دو آهنربای نعل اسبی میچرخید تشکیل شده بود. این مولد قادر به ساخت میزان اندکی ولتاژ جریان مستقیم با یک جریان بالا بود.
البته این یک نمونه آزمایشگاهی بود که به دلیل استفاده از دیسک ، جریان اندکی در زیر قطب ها ایجاد میکرد و ما بقی جریان بین قطب های خود دیسک که حالتی شبیه به اتصال کوتاه الکتریکی داشتند تبدیل به گرما میکرد. در واقع میتوان گفت که دیسک این ژنراتور اگر شدید چرخانده میشد به شدت نیز داغ میگشت.
البته این طراحی از جهات مختلفی کم بازده بود چرا که ولتاژ تنها در قسمتهایی از صفحه به وجود میآمد که زیر قطبها قرار داشتند و جریان تولیدی به سرعت در دیگر قسمتهای صفحه پخش میشد و این جریان جاری شده در صفحه موجب هدر رفتن انرژی به صورت گرما میشد. مولدهای هم قطب بعدی این مشکل را با استفاده از آهن رباهایی که تمام محیط صفحه را پوشش میدادند حل کردند به طوری که میدان در طول تمام صفحه به طور یکنواخت وجود داشته باشد.
دینام های نسل های بعدی بودند که نیازهای صنعت را نیز برآورده میکردند. این ماشین ها بر اساس اصول اکترومغناطیس کار میکردند و با چرخاندن سیم پیچی ما بین دو آهن ربا انرژی را تولید میکردند.
در ادامه برای مطالعه پیرامون تاریخچه ژنراتور بیشتر و برای آشنایی با این دینام های نسل بعد مطالعه مقاله ی زیر را توصیه میکنیم ، با کلیک بر روی عبارت قرمز رنگ به این مطلب مراجعه نمایید.