التعريف: المحرك الكهربائي هو الآلة الكهروميكانيكية التي تحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية. بمعنى آخر ، تُعرف الأجهزة التي تنتج قوة الدوران عن طريق المحرك الكهربائي. يعتمد مبدأ عمل المحرك الكهربائي بشكل أساسي على تفاعل المجال المغناطيسي والكهربائي ، وينقسم المحرك الكهربائي بشكل أساسي إلى نوعين. هم محرك AC ومحرك DC. يأخذ محرك التيار المتردد التيار المتردد كمدخل ، بينما يأخذ محرك التيار المستمر تيارًا مباشرًا. لكن هل تساءلت مما يتكون المحرك الكهربائي
أجزاء المحرك الكهربائي DC
وتشمل الأجزاء المحرك الكهربائي الرئيسية ما يلي :
الجزء الثابت: الجزء الثابت من المحرك الكهربائي، وتحديدًا المغناطيس. غالبًا ما تستخدم المغناطيسات الكهربائية من أجل توفير المزيد من الطاقة.
الدوار: الملف الذي يتم تثبيته على المحور ويدور بسرعات عالية ، مما يوفر طاقة ميكانيكية دورانية للنظام.
المبدل: هذا المكون هو المفتاح في محركات التيار المستمر ، بدونه ، لن يكون الدوار قادرًا على الدوران بشكل مستمر بسبب القوى المعاكسة الناتجة عن التيار المتغير. يسمح المبدل للدوار بالدوران عن طريق عكس التيار في كل مرة يقوم الملف بدورة نصف دورة.
مصدر الطاقة: يزود قوة دافعة كهربائية تؤدي إلى تدفق التيار الكهربائي في النظام.
الفرشاة: تتصل بأطراف مصدر الطاقة ، مما يسمح بتدفق الطاقة الكهربائية إلى المبدل.
كيف يعمل المحرك الكهربائي
تحتوي المحركات على العديد من أجزاء العمل المختلفة من أجل تدويرها باستمرار ، وتوفير الطاقة حسب الحاجة. يمكن للمحركات أن تنفد من التيار المباشر (DC) أو التيار المتردد (AC) ، وكلاهما له فوائده وعيوبه. لغرض هذه المقالة سيتم تحليل محرك DC ، لقراءة محركات التيار المتردد.
من خلال فهم كيفية عمل المحرك الكهربائي ، يمكنك تعلم الكثير عن المغناطيسية وعلاقتها بالكهرباء ، وما هي أفضل طريقة لتعلم كيفية عمل المحرك من بناء محرك أساسي خاص بك. لكن أولاً ، القليل عن أساسيات الكهرباء والمغناطيسية.
العملية الأساسية للمحرك ، الحركة الدورانية ، تعتمد على أبسط قوانين المغناطيسية ؛ التي تتنافر مثل الأقطاب وتجذب الأقطاب المتقابلة. هذا يخلق القوة المطلوبة لتشغيل المحرك. بالطبع ، هناك ما هو أكثر من ذلك لأن أي محرك كهربائي يعمل يتطلب ترتيبًا من المغناطيسات الدائمة والمغناطيسات الكهربائية.
جميع المحركات الكهربائية مصنوعة من عدة أجزاء متسقة ، بما في ذلك الجزء الثابت ، والدوار ، وعمود الإخراج ، والغلاف ومحركات التيار المستمر (التي سننظر إليها بعمق أكبر) والمبدلات والفرش. هذه الأجزاء ، مع الترتيب الدقيق للمغناطيس الدائم والملفات الكهرومغناطيسية ، تخلق محركًا يعمل.
في أبسط أشكاله ، يحول المحرك تيارًا كهربائيًا (إما تيار متردد أو تيار مستمر) إلى حركة دورانية. يتم تطبيق التيار على ملف كهرومغناطيسي يخلق مجالًا مغناطيسيًا مؤقتًا مع اتجاه معين للمغناطيسية مما يخلق قطبًا شماليًا وجنوبيًا عند كل طرف من طرفي المغناطيس الكهربائي ، والذي يمكن عكسه عن طريق عكس اتجاه التيار في الملف. يتفاعل هذا المجال المغناطيسي مع المجال المغناطيسي الناتج عن سلسلة من المغناطيسات الدائمة المحاذاة مع الأقطاب المتناوبة. ثم تقوم الحقول المتفاعلة إما بجذب أو تنافر بعضها البعض لإنشاء حركة دورانية على عمود الإخراج. كما ذكرنا سابقًا ، هناك نوعان من المحركات يستخدمان التيار المتردد والتيار المباشر لتوفير الحركة الكهربائية ودور كل نوع منه.
1. المحرك الكهربائي ذات التيار المباشر (DC)
الشكل الأساسي للمحرك الكهربائي هو محرك التيار المباشر المصقول (DC) الذي يستخدم دوارًا حرًا للتدوير مصنوعًا من موصل حمل تيار (مجرد قطعة من السلك مثنية في حلقة مستطيلة) ومغناطيس ثابت ثابت مثل الجزء الثابت. يتم محاذاة المغناطيس الدائم مع أقطاب متقابلة متجاورة بحيث يتدفق المجال المغناطيسي من واحد إلى الآخر ، عبر فجوة الهواء بين الاثنين. ثم يتم تطبيق التيار المباشر على الملف المرفق بالدوار ؛ يستحث هذا التيار المطبق مجالًا مغناطيسيًا حول الدوار يتفاعل مع المجال المغناطيسي الناتج عن المغناطيس الدائم. يتم بعد ذلك صد هذا المجال المغناطيسي المستحث بواسطة مغناطيس واحد وجذبه بواسطة الآخر مما يخلق قوة دورانية. ومع ذلك ، فإن قوة الدوران هذه ستكون كافية فقط لتدوير العمود خلال نصف دورة لأن هذا سيؤدي في النهاية إلى محاذاة أقطاب الملف مع جذب أقطاب المغناطيس الدائم وسيتوقف المحرك. باستخدام ما يُعرف باسم المبدل في نهاية المحور ، والذي يشبه حلقة مقطوعة إلى نصفين ، يتم قلب اتجاه التيار الذي يتم توصيله عبر الملف عن طريق فرش التوصيل في الوقت المناسب تمامًا. هذا التغيير في اتجاه التيار يغير قطبية الملف ، وبالتالي يكمل الدوران الكامل للمحور. يتكرر هذا إلى أجل غير مسمى أثناء تطبيق التيار.
2. المحرك الكهربائي ذات التيار المتردد (الحث)
معظم العناصر التي نستخدمها كل يوم لا تعمل بالبطاريات (التيار المباشر) وبالتالي فهي تعتمد على التيار المتردد الذي يعكس اتجاهه حوالي 50 مرة في الثانية ، على عكس التيار المباشر الثابت.
في محرك التيار المتناوب الأساسي ، تشكل الملفات الكهرومغناطيسية جزءًا من الجزء الثابت ، بدلاً من الجزء المتحرك. هذه الملفات هي التي تنتج المجال المغناطيسي الذي يخلق الحركة الدورانية. يوجد في وسط الحلقة الجزء الثابت ترتيب أسطواني آخر يمكن تدويره مجانًا ومصنوع من قضبان معدنية. في محرك التيار المتناوب ، يتم تطبيق التيار على الملفات الكهرومغناطيسية الموجودة على الجزء الثابت بالتسلسل لإنتاج مجال مغناطيسي يتناوب ويدور حول الجزء الثابت. نظرًا لأن اتجاه المجال المغناطيسي في الملفات يتغير باستمرار ، فإنه ينتج تيارًا كهربائيًا داخل الجزء المتحرك ، والذي ينتج بدوره مجاله المغناطيسي الخاص ، والذي يعاكس المجال الذي أنشأه. يؤدي التفاعل بين الحقلين إلى دوران الجزء المتحرك.