عموميات حول المحركات الكهربائية
تستعمل المحركات الكهربائية بشكل كبير في حياتنا اليومية، سواء تعلق الأمر بالمحركات المتواجدة بغسالات الملابس، آلات الخياطة، المكيفات، قارئ الأقراص في الحاسوب...
مبدأ عمل المحركات الكهربائية
تعمل المحركات الكهربائية على تحويل الطاقة الكهربائية الى طاقة ميكانيكية أو العكس في حالة المولدات الكهربائية. وذلك بالاعتماد على مبادئ الكهرومغناطيسية.
الكهرومغناطيسية هي عملية فيزيائية تم اكتشافها في نهاية القرن التاسع عشر. تتكون هذه العملية من تكوين مجال مغناطيسي دوار وذلك من خلال تغدية ملفات الجزء الثابت بتار كهربائي، والذي يعمل على تحريك الجزء الدوار. وبالتالي نحصل على حركة دوران.
بناء على نوع الكهرباء المستخدمة، هناك نوعان رئيسيان للمحركات:
1. محركات تعمل بالتيار المتردد AC
وبحسب عدد الأطوار يمكن أن تكون محركات التيار المتردد أحادية الطور أو ثلاثية الأطوار.
2. محركات تعمل بالتيار المستمر DC
مكونات المحرك الكهربائي
يتكون المحرك الكهربائي من جزئين رئيسين :
** الجزء الدوار (Rotor) :الجزء الداخلي للمحرك (الجزء الذي يدور)
** الجزء الثابت (Stator) : الجزء الخارجي للمحرك (الجزء الثابت في المحرك)
ويتكون كل جزء بدوره من ملفات من النحاس (bobines).
ملاحظات
يمكن أن يكون الجزء الثابت عبارة مغانط دائمة(aimant permanente) بدلا من أن تكون ملفات.
يمكن أن يكون الجزء الدوار عبارة قفص سنجابي SCIM.
مبدأ عمل محركات التيار المتردد AC
تشترك جميع محركات التيار المتردد في خلق حقل مغناطيسي دوار ناتج من لفات الجزء الثابت (Stator).
كما ذكرت سابقا هنا نوعين من محركات التيار المتغير على حسب عدد الاطوار (أحادية الطور، ثلاثية الأطوار).
مبدأ عمل المحرك الكهربائي المتردد ثلاثي الطور
اليك هذه التجربة لفهم مبدأ عمل هذا النوع من المحركات.
خذ مغناطيسًا في يدك واجعله بالقرب من الإبرة المغناطيسية للبوصلة، ستلاحظ مباشرة ان هذه الإبرة تغير الإتجاه.
قم الآن بتدوير المغناطيس حول البوصلة وسترى أن إبرة البوصلة تدور مع المغناطيس.
بدلاً من تدوير المغناطيس بيدك، جهز ثلاثة مغناطيسات كهربائية ثابتة وقم بتمرير في هذه المغناطيسات تيار كهربائي متناوب جيبي.
ستلاحظ أن الإبرة في دوران.
وهذا ماتنص عليه نظرية فيراري
نظرية فيراري
توضح نظرية Ferraris أنه يمكن خلق حقل مغناطيسي دوار بواسطة ثلاثة ملفات موضوعة في قوس من دائرة مع إزاحة كل ملف عن الآخر ب 120 درجة، عندما يتم تمرير تيار كهربائي متناوب جيبي في الملفات الثلاث.
هذا الحقل المغناطيسي الدوار المنتج من قبل ملفات الثابت هو الذي يعمل على تدوير الدوار (Rotor)، وبالتالي خلق عزم دوران على عمود المحرك.
يدور هذا الحقل المغناطيسي إما في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة، اعتمادًا على ترتيب الأطوار المتصلة بالمحرك.
يتم عكس اتجاه دوران محرك ثلاثي الطور ببساطة عن طريق تغيير ترتيب توصيل اثنين من الأطوار الثلاثة.
تعتمد سرعة دوران المحرك المتناوب على عدد الأقطاب المغناطيسية في الجزء الثابت، التردد، glissement
لدى لتغير سرعة المحرك، يجب تغيير التردد، أقطاب المحرك، اوglissement
هناك مجموعة من الأنواع من محركات التيار المتناوب منها :
Moteur asynchrone, Moteur synchrone, Moteur universelle ....
مبدأ عمل المحرك الكهربائي المستمر
تعمل هذه المحركات عن طريق تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية من خلال توليد قوى كهرومغناطيسية تسمى قوى لابلاس (نسبة الى العالم لابلاس).
نظرية لابلاس
كل موصل موضوع في مجال مغناطيسي، يجتازه تيار كهربائي يتعرض لقوة كهرومغناطيسية يكون اتجاهها وفقًا لقاعدة الأصابع الثلاثة لليد اليسرى
لكي تفهم جيدا معنى قوة لابلاس، اليك هذا المثال التجريبي :
لنفترض لديك سلك على شكل Uضمن مجال مغناطيسي، بعد بتمرير تيار كهربائي (باستعمال بطارية كمثال) في السلك ستلاحظ ان السلك يدور بشكل دائري تحث تأتير قوة لابلاس.
لماذا سلك على شكل U ؟
ببساطة لان منحىٰ قوة لابلاس يعتمد على اتجاه سريان التيار الكهربائي، فعلى سبيل المثال في النصف الاول من السلك يكون اتجاه القوة في الأعلى، وفي النصف الآخر يكون اتجاه القوة في الأسفل.
لحساب هذه القوة ، نستخدم الصيغة Flaplace = I * L * B * sin ð حيث I هي شدة التيار المار في السلك ، L طول السلك ، B قيمة المجال المغناطيسي، و ð الزاوية بين اتجاه السلك الموصل واتجاه متجهة المجال المغناطيسي. في هذه التجربة ، الزاوية بين متجهة اتجاه السلك L و متجهة المجال المغناطيسي B هي 90.
إذن F = I * L * B.
يعد المحرك الكهربائي المستمر بالطبع أكثر تعقيدًا، بحيث لا يتكون من سلك واحد، بل من مجموعة ملفات من النحاس.
ينشئ المحرض الثابث : Stator مجالًا مغناطيسيًا ثابتًا، يمكن الحصول عليه بواسطة مغناطيس دائم أو بواسطة مغناطيس كهربائي (bobines).
يتدفق تيار كهربائي مستمر من خلال موصلات (ملفات) الدوار وبذلك تنشأ قوى (قانون لابلاس)، هذه القوى تخلق عزما يتسبب في دوران المحرك.
هناك أربعة انواع من محركات التيار المستمر، تختلف عن بعضها البعض باختلاف وضع دائرة الدوار بالنسبة للثابث.
** محركات مستقلة : بحيث يكون الجزء الجزء الدوار مستقل عن الجزء الثابث، هذا النوع من المحركات يتطلب تغديتين (تغدية الدوار، تغدية الثابث)
** المحركات التي يكون فيها الدوار متوازيا مع الثابث.
** المحركات التي يكون فيها الدور على التوالي مع الثابث.
** محركات مركبة، لهذا النوع مميزات كل من المحركين السابقين (المحركات المركبة على التوالي و التوازي)
تعليقات
إرسال تعليق