ما هو المحرك الكهربائي؟
ببساطة ، المحرك الكهربائي أو المحرك الإلكتروني عبارة عن محول كهروميكانيكي يولد طاقة ميكانيكية من الطاقة الكهربائية. نتيجة لذلك ، تحتوي المحركات الكهربائية على وصلة طاقة يتم توفير الطاقة الكهربائية بها. يتم تدوير الإخراج الميكانيكي ، المصمم كعمود في أبسط الحالات ، ويعمل كمحرك للآلات والأجهزة. يعتمد المبدأ الوظيفي للمحرك الكهربائي على التأثير المغناطيسي للتيار الكهربائي.من اخترع المحرك الكهربائي؟
المحرك الكهربائي لم يخترعه شخص واحد. بدلاً من ذلك ، تدفقت اكتشافات واختراعات العديد من الأشخاص المختلفين في تطوير المحرك الكهربائي: في عام 1820 ، اكتشف هانز كريستيان أورستد أن الموصلات الحاملة للتيار تبني مجالًا مغناطيسيًا. كان أول من استخدم الكهرباء لإنشاء مجال مغناطيسي وتشغيل إبرة البوصلة. في نفس العام ، اخترع الفرنسي أندريه ماري أمبير ملف الأسطوانة.في عام 1821 ، قدم مايكل فاراداي نتائج عمله على "الدوران الكهرومغناطيسي". في تصميماته ، يدور موصل متحرك حول مغناطيس ثابت ومغناطيس متحرك يدور حول موصل ثابت. في عام 1822 ، قام عالم الرياضيات والفيزيائي بيتر بارلو ببناء عجلة بارلو التي سميت باسمه. تدور العجلة ذات القضبان المعدنية بين قطع قطب مغناطيس على شكل حرف U. في عام 1825 ، اخترع William Sturgeon أول مغناطيس كهربائي وظيفي بنواة حديدية لزيادة المجال المغناطيسي. في عام 1832 ، بنى Hippolyte Pixii أول جهاز دوار لتوليد التيار المتردد. في عام 1834 ، طور موريتز هيرمان جاكوبي أول محرك كهربائي دوار ، والذي أنتج حوالي 15 وات. محركه الثاني ، الذي تم تقديمه للجمهور في عام 1838 ، كان لديه بالفعل 300 واط من الطاقة وكان يستخدم في سفينة. في عام 1839 م. جاكوبي محرك بقوة 1000 واط. لكن المخترعين الآخرين ، مثل الاسكتلندي روبرت ديفيدسون والهولندي كريستوفر بيكر وسيبراندوس ستراتينج ، كانوا أيضًا يجربون ويطورون محركات كهربائية في نفس الوقت. لم يكن من الممكن حتى عام 1866 أن أصبح توليد الطاقة الكهربائية على نطاق واسع ممكنًا وأصبح المحرك الكهربائي أكثر شيوعًا واستبدل تدريجياً المحركات البخارية المستخدمة حتى تلك المرحلة.
كيف يعمل المحرك الكهربائي؟
يستخدم المحرك الكهربائي حقيقة أن المغناطيسات تؤثر على بعضها البعض ، اعتمادًا على كيفية محاذاتها مع بعضها البعض. مثل الأقطاب المغناطيسية تتنافر وتختلف عن الأقطاب المغناطيسية تجتذب. لكي تكون قادرًا على بناء محرك كهربائي ، فأنت تحتاج أولاً إلى مغناطيس دائم بتصميم محدد (1). بين أقطاب المغناطيس الدائم يوجد جزء حديدي قابل للدوران (2) يلف حوله ملف من الأسلاك النحاسية المعزولة (3). شاهد الصورة في الاسفل لكي تعرف معنى الارقام 1.2.3
المكونات الثلاثة الأساسية للمحرك الكهربائي.
عندما يتدفق تيار مباشر عبر الملف ، يبني الملف مجالًا مغناطيسيًا ويصبح قلب الحديد مغناطيسًا كهربائيًا. نظرًا لأن المغناطيس الكهربائي مركب بشكل دائري ، فإنه سيحاذي نفسه الآن بطريقة تجعل القطبين المعاكسين للمغناطيسين متعاكسين دائمًا (انظر الرسم أ أدناه). طالما لم يتم إيقاف تشغيل التيار ، يظل المغناطيس الكهربائي في هذا الموضع لأنه مثبت في هذا الموضع بواسطة القوى المغناطيسية (انظر الرسم البياني B أدناه).
ومع ذلك ، لكي يستمر المغناطيس الكهربائي في الدوران باستمرار ، يجب عكس المحاذاة المغناطيسية. يتم ذلك ببساطة عن طريق تغيير اتجاه التيار في الملف. يتم تنفيذ هذه المهمة بواسطة حلقة انزلاقية (جامع) ، متصلة بالملف والتي يتصل بها جهتا الاتصال بجهد المنبع. قبل وقت قصير من وصول المغناطيس الكهربائي إلى المحاذاة المثالية ، يتم إيقاف التيار عن طريق الحلقة الانزلاقية ويتم تشغيله على الفور مرة أخرى مع عكس القطبية (انظر الصورةعلى اليمين). مع اتجاه التيار المعكوس ، يعكس المجال المغناطيسي للمغناطيس الكهربائي أيضًا القطبية. الآن الأقطاب المغناطيسية نفسها تواجه بعضها البعض وتتنافر بكل قوتها. يستمر المحرك في الدوران حتى تجذب الأقطاب المغناطيسية غير المتكافئة مرة أخرى بعد ربع دورة. قبل المحاذاة المثلى بوقت قصير ، يتم عكس التيار مرة أخرى وتبدأ العملية مرة أخرى.
ما هو الجزء الثابت في المحرك الكهربائي؟ كلمة الجزء الثابت مشتق من الكلمة اللاتينية "التحديق" التي تعني الوقوف بدون حراك. يسمى الجزء الثابت من المحرك الكهربائي بالجزء الثابت. يمكن أن يتكون الجزء الثابت إما من مغناطيس دائم أو مغناطيس كهربائي. في حالة الدوار الداخلي ، يكون الجزء الثابت متصلاً بإحكام بغلاف المحرك الخارجي. مع الدوار الخارجي ، يكون الجزء الثابت داخل المحرك.
جسم المحرك (على اليمين) مع مغناطيس على شكل كوب هو الجزء الثابت.
ما هو المحور(Rotor) في المحرك الكهربائي؟
يسمى الجزء الدوار من المحرك الكهربائي الدوار أو المحرك. يتكون الجزء المتحرك عادة من عمود المحرك ، والمُحرك المصنوع من لوح الحديد ، ولفائف المحرك بملفات مختلفة ، وحلقة انزلاقية لنقل الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، غالبًا ما يتم توصيل الدفاعات بحديد المحرك لتبريد المحرك أثناء التشغيل. بدلاً من ذلك ، يمكن أيضًا استخدام مغناطيس دائم دائري بدلاً من الملف. في هذه الحالة ، يتم حذف الحلقة الانزلاقية والوصلات المنزلقة. تحظى هذه المحركات بدون فرش بشعبية كبيرة في بناء النماذج.
محور لمحرك 230 فولت من مثقاب صغير.
ما هي الاسطوانة الطبلية؟
المحرك الكهربائي ذو المحرك ثنائي القطب سيكون له عيب حاسم. في الموضع الذي يتم فيه عكس الملف ، يتم فصل جهات الاتصال الموجودة على حلقة الانزلاق لفترة وجيزة من الملف. ومع ذلك ، عند إيقاف تشغيل مصدر الطاقة ، تميل المحركات ثنائية القطب إلى البقاء في هذا الوضع تمامًا. والسبب في ذلك يكمن في المغناطيسية المتبقية من المحرك. إذا تم الآن تشغيل مصدر الطاقة مرة أخرى ، فلن يتمكن المحرك من بدء التشغيل. لهذا السبب ، يتم استخدام دوارات ذات ثلاثة أعمدة أو أكثر في الممارسة. تُعرف هذه المراسي أيضًا باسم مراسي الأسطوانة. بغض النظر عن موضع المحرك ، بمجرد تشغيل الجهد ، يتدفق التيار عبر ملفات المحرك. لذلك فإن المحرك يعمل بشكل موثوق.
محرك كهربائي مزود بثلاثة أقطاب لبدء تشغيل موثوق للمحرك.
ماذا يفعل المبدل في المحرك الكهربائي؟
نظرًا لأن ملف المحرك يدور داخل الدوار ، فلا يمكن توصيله بسلك صلب من الخارج. لذلك يتم الاتصال عن طريق حلقة الانزلاق. تسمى الحلقة الانزلاقية الموجودة على المحرك أيضًا المبدل أو المبدلة. يتم تزويد ملفات المحرك بالتيار في الاتجاه الصحيح عبر الحلقة الانزلاقية. ومع ذلك ، فإن التخفيف له عيوب كبيرة. إنه عرضة للتآكل ويحدث شرر بالفرشاة على جهات الاتصال المنزلقة. من أجل الحفاظ على التأثيرات منخفضة قدر الإمكان ، حتى مع انتقال التيار العالي ، يتم استخدام ملامسات منزلقة مصنوعة من الجرافيت. في بعض الحالات ، يتم إضافة مكونات معدنية مثل النحاس أو الموليبدينوم أو الفضة إلى الجرافيت.
تظهر مسارات تشغيل فرش المحرك بوضوح على المبدل.
الى هذا الحد نكون تكلمنا على الاجزاء الرئيسية للمحرك تقريبا والان سوف نتكلم عن انواع المحركات .
أنواع المحركات الكهربائية - ما هي الأنواع الموجودة؟
يوجد الآن أنواع مختلفة من المحركات الكهربائية. يكمن الاختلاف الأكثر أهمية بين الأنواع الفردية في مصدر الطاقة. لقد تم تحديده بالفعل في مرحلة التصميم ما إذا كان يجب تزويد المحرك بتيار مباشر أو تيار متناوب أو تيار ثلاثي الطور.
ومع ذلك ، يتم أيضًا إنشاء المجالات المغناطيسية المطلوبة بطرق مختلفة في المحركات المعنية. بالإضافة إلى المغناطيس الدائم القوي ، تُستخدم المغناطيسات الكهربائية أيضًا اعتمادًا على الاستخدام المقصود. في أبسط الحالات ، يتم لف ملف من الأسلاك النحاسية فوق قلب حديدي مصنوع من صفائح معدنية لتوليد المجال المغناطيسي المطلوب.
يتم وصف الاختلافات بين أكثر أنواع المحركات الكهربائية شيوعًا والتصاميم المختلفة بمزيد من التفصيل في الأقسام التالية.
نكتفي الى هذا الحد هنا وسوف نتكلم عن الانواع بالتفصيل في المقال التالي باذن الله .