تعريف المحرك الكهربائي
يحول المحرك الكهربائي الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكيةوخير مثال على ذلك ماا يفعله لك الخلاط في منزلك؟ تقوم الشفرات الدوارة بهرس وخلط الأشياء . وإذا ما سألك شخص عن كيفية عمل ذلك فالغالب أنك ستفاجأ؟ ربما تقول أنه يعمل على الكهرباء وحسب. حسنًا هذا ليس باستنتاج دقيق فالمحركات تقوم بتحويل الطاقة الكهربائية إلى أعمال ميكانيكية حيث يتم عكس ذلك عن طريق استخدام المولدات التي تقوم بتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية مرة أخرى.
اختراع المحرك الكهربائي
تم بناء أول نموذج للمحرك الكهربائي في عشرينيات القرن التاسع عشر. كان المحرك يستطيع إنتاج حركة ميكانيكية بفعالية منخفضة، وعلى الرغم من عدم خدمته للبشرية آنذاك إلا أنّه كان بذرة لصنع أول محرك كهربائي حقيقي عام 1843 على يد العالم ماكسويل تايلور دافنبورت. كان هذا المحرك ذو فائدة عالية يستطيع تسيير عربة في مسار دائري.
توالت التطورات في صنع المحركات الكهربائية واليوم لا يمكن لأي مصنع وبيت الاستغناء عن المحرك فأنواعه الكثيرة تخدم حياتنا في كل جوانبها.
والمحرك آلة كهروديناميكة تحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكيّة أي هي جهاز يولد قوة دوران. مبدأ عمل المحرك الكهربائي يعتمد بشكل أساسي على تفاعل الكهرباء والمجال المغناطيسي .
رمز المحرك الكهربائي
ما هي اجزاء المحرك الكهربائي
الدوار rotor: هو الجزء المتحرك من المحرك إذ يتكون من عدد من الموصلات الكهربائية عادةً ما تكون ملفات كهربائية تحمل هذه الموصلات التيار الكهربائي المغذي للمحرك وتحوله لقوى ميكانيكية هي طاقة الخرج.
الثابت stator: الجزء الثابت في المحرك وهو عبارة عن لفات أو مغناطيس دائم ويكون قلب الثابت عبارة عن صفائح معدنية رقيقة لتقليل ضياع الطاقة.
اللفات coils: يتم لف بعض من الأسلاك (من النحاس أو الألمنيوم) حول القلب المغناطيسي المكون من الحديد اللين.
المحامل: يدعم هذا الجزء الدوار ليدور حول محوره بشكل مستقر فيمر من خلال المحور باتجاه الخارج ليطبق عليه الحمل.
المبادل: هو حلقات انزلاق معزولة عن بعضها البعض وعن المحرك تكمن وظيفته في تبديل قطبية تيار الدخل كل نصف دورة العمود للمحافظة على دورانه باتجاه واحد.
الفجوة الهوائية Air gap: هي فراغ بين الثابت والدوار بقياس محدد تساعد في أداء عمل المحرك الكهربائي. إذا كانت الفجوة كبيرة تؤثر سلباً على عمله بينما الفجوة الصغيرة جداً تسبب مشاكل ميكانيكية.
انواع المحركات الكهربائية
يوجد نوعان من المحركات هي:
محركات التيار المستمر DC motors
عندما يدور التيار المستمر في الدوار يتحول إلى مغناطيس كهربائي يولد مجالاً مغناطيسياً في محيطه. يتأثر هذا المجال بالمجال المغناطيسي المتولد من الجزء الثابت من خلال قوى التجاذب والتنافر. ويتم توليد عزم الدوران يجعل الملف يدور بحركة دائرية نصف دورة، يتم الحفاظ على الدوران من خلال المبادل الذي يعكس أقطاب المغناطيسي بعد كل نصف دورة لاستمرار تأثر المغناطيس الكهربائي بقوى التجاذب والتنافر. يوجد نوعان من هذا المحرك:
- محرك مثار بشكل منفصل: يتم تحفيز ملف التيار المستمر بواسطة مصدر من التيار المستمر كالبطارية وينتج التدفق.
- محرك ذاتي الإثارة.
محركات التيار المتناوب AC motors
يتغير اتجاه التيار المتناوب باستمرار ويكون متصلاً بالجزء الثابت التابع للمحرك. فيصبح الثابت مغناطيساً كهربائياً عند إيصاله بالتيار وينتج مجالاُ مغناطيسياً. حينها يتولد تيار كهربائي حثي في أطراف الجزء الدوار فيتولد مجال مغناطيسي آخر يتأثر بالمجال الأول وينتج عزم دوران نتيجة قوى التجاذب والتنافر المتبادلة لهذا المحرك ثلاثة أنواع رئيسية:
- محرك غير متزامن: هذا النوع من المحركات يعمل بسرعة غير متزامنة اذ يعمل على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي للقيام بتوليد طاقة ميكانيكية ويكون الدوار في هذا النوع من نوع قفص السنجاب أو الشق الطوري وله نوعان أحادي الطور وثلاثي الطور.
- المحرك التزامني: يقوم هذا المحرك بعمله ضمن التردد المطلوب فتكون السرعة متزامنة مع تردد التيار المتناوب المغذي.
- محرك خطي: ينتج هذا النوع من المحركات قوة خطية بدلاً من القوة الدورانية.
مزايا المحرك الكهربائي
- تكلفة ماطور الكهرباء منخفضة مقارنة بالمحرك العامل على الوقود الأحفوري.
- يتميز هذا النوع من المحركات بعمر طويل وصيانة منخفضة مع الحفاظ على كفاءة عالية نسبياً.
- يمكن التحكم بهذه المحركات أوتوماتيكياً.
عيوب المحرك الكهربائي
- المحركات ذات الاستطاعة العالية تكون كبيرة الحجم ما يصعب عمليّة نقلها.
- حساسة للأخطاء الكهربائيّة فأية خطأ يؤثر على عملها ويجب أن يتوافق جهدها مع جهد المصدر.
- ذات تكلفة عالية عند تشغيل محرك باستطاعة عالية
