مولد توربيني

المولد التوربيني هو مولد كهربائي متصل بعمود توربين ( مائي أو بخاري أو غازي ) لتوليد الطاقة الكهربائية . ^{[ ملاحظة 1 ]} توفر المولدات التوربينية البخارية الكبيرة غالبية الكهرباء في العالم، وتُستخدم أيضًا في السفن التي تعمل بالتوربينات الكهربائية البخارية والسفن التي تعمل بالتوربينات الغازية الكهربائية . ^{[ 1 ]}

تُستخدم المولدات التوربينية الصغيرة التي تعمل بالتوربينات الغازية في كثير من الأحيان كوحدات طاقة مساعدة (APU، وخاصة للطائرات ).

كانت أولى المولدات التوربينية مولدات كهربائية تعمل بتوربينات مائية . صُمم أول توربين مائي مجري على يد مهندسي مصانع غانز عام 1866؛ ولم يبدأ الإنتاج الصناعي على نطاق واسع باستخدام مولدات الدينامو إلا عام 1883. ^{[ 2 ]} وقد عرض المهندس تشارلز ألجيرنون بارسونز مولدًا توربينيًا يعمل بالبخار بتيار مستمر باستخدام دينامو عام 1887، ^{[ 3 ]} وبحلول عام 1901، كان قد زود مصنعًا في إلبرفيلد بألمانيا بأول مولد توربيني صناعي كبير يعمل بتيار متردد بقدرة ميغاواط. ^{[ 4 ]}

كما تم استخدام مولدات التوربينات في قاطرات البخار كمصدر للطاقة لإضاءة العربات ومضخات المياه لأنظمة التدفئة.

تُستخدم المولدات التوربينية لسرعات دوران عالية للمحور، وهي سمة مميزة للتوربينات البخارية والغازية. ويكون دوار المولد التوربيني من النوع غير البارز، وعادةً ما يحتوي على قطبين. ^{[ 5 ]}

تبلغ السرعة العادية للمولد التوربيني 1500 أو 3000 دورة في الدقيقة بأربعة أو قطبين عند تردد 50  هرتز (1800 أو 3600 دورة في الدقيقة بأربعة أو قطبين عند تردد 60  هرتز). تتعرض الأجزاء الدوارة للمولد التوربيني لإجهادات ميكانيكية عالية نتيجةً لسرعة التشغيل العالية. ولزيادة مقاومة الدوار ميكانيكيًا في المولدات التوربينية الكبيرة، يُصنع عادةً من الفولاذ الصلب ، وتُستخدم سبائك مثل فولاذ الكروم والنيكل أو الكروم والنيكل والموليبدينوم. تُثبّت أطراف اللفائف على المحيط بحلقات تثبيت فولاذية. وتُثبّت أسافين معدنية ثقيلة غير مغناطيسية أعلى الفتحات لفائف المجال في مواجهة قوى الطرد المركزي. تُستخدم عادةً مواد عازلة صلبة التركيب، مثل الميكا والأسبستوس ، في فتحات الدوار. تتميز هذه المواد بقدرتها على تحمل درجات الحرارة العالية وقوى السحق الكبيرة. ^{[ 6 ]}

قد يتكون الجزء الثابت للمولدات التوربينية الكبيرة من جزأين أو أكثر، بينما في المولدات التوربينية الأصغر حجماً، يتم بناؤه كوحدة واحدة متكاملة. ^{[ 7 ]}

استنادًا إلى مولد التوربينات المبرد بالهواء، بدأ استخدام الهيدروجين الغازي كمبرد في مولد توربينات مبرد بالهيدروجين في أكتوبر 1937، في شركة دايتون للطاقة والضوء في دايتون، أوهايو . ^{[ 8 ]} يُستخدم الهيدروجين كمبرد في الدوار، وأحيانًا في الجزء الثابت ، مما يسمح بزيادة الاستخدام النوعي وكفاءة تصل إلى 99.0%. نظرًا لموصليته الحرارية العالية ، وحرارته النوعية العالية، وكثافته المنخفضة ، يُعد هذا النوع الأكثر شيوعًا في هذا المجال اليوم. ويمكن إنتاج الهيدروجين في الموقع عن طريق التحليل الكهربائي .

يُغلق المولد بإحكام لمنع تسرب غاز الهيدروجين. ويؤدي غياب الأكسجين في الغلاف الجوي الداخلي إلى تقليل تلف عزل الملفات الناتج عن التفريغ الهالي المحتمل بشكل كبير. يُعاد تدوير غاز الهيدروجين داخل غلاف الدوار، ويُبرد بواسطة مبادل حراري غازي مائي . ^{[ 9 ]}

• مولد التيار المتردد
• محطة توليد الطاقة الحرارية

• مولد توربيني صغير للمولدات الكهربائية الهجينة