أجزاء المحرك الكهربائي

تاريخ المحرك واختراعه

طور توماس دافنبورت من فيرمونت أول محرك كهربائي حقيقي وقوي، علمًا أن جوزيف هنري ومايكل فاراداي ابتكروا أجهزة الحركة المبكرة باستخدام الحقول الكهرومغناطيسية، في وقت مبكر كانت "المحركات" تستخدم أقراص الغزل أو العتلات، ولم تتمكن هذه الأجهزة من القيام بأي عمل من أجل الجنس البشري ولكنها كانت مهمة لقيادة الطريق نحو محركات أفضل في المستقبل، تمكنت محركات دافنبورت المختلفة من تشغيل عربة نموذجية على مسار دائري ومهام أخرى، تحولت العربة لاحقًا إلى أول تطبيق مهم للطاقة الكهربائية، ثم بنيت عربات كهربائية بدائية كاملة الحجم بعد مرور 30 ​​عامًا على وفاة دافنبورت في خمسينيات القرن التاسع عشر، كما كانت العربات وأنظمة الطاقة المتصلة مكلفة للغاية في بنائها ولكنها نقلت ملايين الأشخاص للعمل في الثمانينات من القرن التاسع عشر، وبعد أن طورت محركات كهربائية ضعيفة بواسطة فاراداي وهنري، اكتشف رائد آخر مبكر يدعى هيبوليت بيكسي أنه من خلال تشغيل المحرك للخلف يمكنه توليد نبضات من الكهرباء، وبحلول عام 1860 طورت مولدات قوية، إذ إنه لم يكن من الممكن أن تبدأ الصناعة الكهربائية حتى طورت المولدات لأن البطاريات لم تكن وسيلة اقتصادية لتلبية احتياجات المجتمع.[١]


كيف يعمل المحرك

يمكن تشغيل المحركات الكهربائية عن طريق التيار المتردد (التيار المتناوب) أو التيار المباشر (المستمر)، إذ طورت محركات التيار المستمر أولاً ولديها مزايا وعيوب معينة، وكل نوع من المحركات يعمل بشكل مختلف، لكنهم جميعًا يستخدمون قوة المجال الكهرومغناطيسي، إذ تستخدم محركات التيار المتردد AC ملفًا ثانويًا وإبتدائيًا ومغناطيسًا، ويوصل الجزء الأساسي بقوة شبكة التيار المتردد (أو مباشرة إلى مولد) وينشطه، ثم يستقبل الملف الثانوي الطاقة من الملف الابتدائي دون لمسها مباشرة، ويتم ذلك باستخدام ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي.[١]


أجزاء المحرك

يمكن أن تختلف تصميمات المحركات الكهربائية كثيرًا، إلا أنها تحتوي بشكل عام على ثلاثة أجزاء رئيسية، وتستخدم هذه الأجزاء الثلاثة الرئيسية قوى الكهرومغناطيسية، مما يؤدي إلى دوران المحرك باستمرار طالما أنه يتلقى تدفقًا ثابتًا من التيار الكهربائي، وهذه الأجزاء هي:[٢]

الجزء الثابت

يحتوي كل محرك كهربائي على جزأين أساسيين: واحد ثابت والآخر يدور، وعلى الرغم من اختلاف التكوينات للمحركات، إلا أن الجزء الثابت غالبًا ما يكون مغناطيسًا دائمًا أو صفًا من مغناطيسات بطانة حافة غلاف المحرك، والذي عادة ما يكون عبارة عن برميل بلاستيكي دائري.

الدوار

يدخل الدوار في الجزء الثابت، ويتكون عادةً من سلك نحاسي في لفائف حول المحور، وعندما يتدفق التيار الكهربائي عبر الملف ، فإن المجال المغناطيسي الناتج يدفع ضد الحقل الذي أنشئ بواسطة الجزء الثابت ، ويجعل المحور يدور.

العاكس

يحتوي المحرك الكهربائي على مكون هام؛ وهو العاكس، والذي يقع في أحد طرفي الملف، إذ إنها حلقة معدنية مقسمة إلى نصفين، فهو يعكس التيار الكهربائي في الملف في كل مرة يدور فيها نصف دورة، فيحول العاكس التيار بشكل دوري بين الدوار والدائرة الخارجية أو البطارية، وهذا يضمن أن نهايات الملفات لا تتحرك في اتجاهين متعاكسين، كما يضمن أن المحور يدور في اتجاه واحد.

الأقطاب المغناطيسية

عندما يدور الدوار إلى النقطة التي يلتقي فيها القطب الجنوبي للمغناطيس الدوار مع القطب الشمالي للجزء الثابت، فإن الجاذبية بين القطبين ستوقف الدوران في مساراته، للحفاظ على غزل الدوار، فإن العاكس يعكس قطبية المغناطيس، وبالتالي يصبح القطب الجنوبي للدوار هو الشمال، والقطب الشمالي من الدوار والقطب الشمالي للجزء الثابت ثم صد بعضهما البعض، مما اضطر الدوار إلى مواصلة الدوران.

الفرش والمحطات

في نهاية المحركات يوجد الفرش، وهي موجودة في الطرف الآخر من مكان خروج الدوار من غلاف المحرك، وترسل الفرش التيار الكهربائي إلى العاكس وعادةً ما تكون مصنوعة من الجرافيت، أما المحطات الطرفية فهي المواقع التي تتصل فيها البطارية بالمحرك وترسل التيار لتدوير الدوار.


أنواع المحركات

تلعب المحركات الكهربائية دورًا مهمًا في كل قطاعات الصناعة تقريبًا، وهناك عدة أنواع من المحركات الكهربائية بناءً على الجهد والتشغيل وهي: [٣]

محرك التيار المستمر DC

أي محرك يحتوي على عنصرين رئيسيين بداخله، وهما ملف الحقل وملف حديدي، إن لف ملف الحقل يولد المجال المغناطيسي الثابت، وتشبه لفائف المحرك قطعة من الموصل تحفظ في المجال المغناطيسي، وبسبب المجال المغناطيسي فإن الملف الحديدي يعاني من قوة تسبب توليد عزم دوران كافٍ لتدوير عمود المحرك، فيمكن إجراء التصنيف الرئيسي لمحرك التيار المستمر من خلال الوصلات المختلفة لملء المجال ولف المحرك، وبعبارة أخرى يمكن القول أن أنواع محركات التيار المستمر بناء على كيفية توصيل ملف الحقل والملف الحديدي ببعضهما البعض، هي: محرك سلاسل التيار المستمر المتتالي، محرك تحويل التيار المستمر المتوازي، محرك التيار المستمر المركب، محرك تيار مستمر له مغناطيس دائم، محرك تيار مستمر له أقطاب ملفوفة، ومحرك تيار مستمر له تغذية منفصلة.

محرك التيار المتناوب AC

تعد محركات التيار المتردد (المتناوب) أكثر شيوعًا مقارنةً بمحركات التيار المستمر، حيث يمتاز محرك التيار المتردد بالعديد من المزايا مقارنة بمحرك التيار المستمر، فهو يوفر ميزات جيدة لتنظيم السرعة، وتعتمد أنواع محركات التيار المتردد على طريقة البناء الداخلية الخاصة والتشغيل لها، وهناك نوعان من محركات التيار المتردد (المتناوب)، إذ يستخدم العرض أحادي الطور في التطبيقات المحلية، بينما يستخدم الطور الثالث بشكل رئيسي في القطاعات الصناعية وفقًا لمبدأ التشغيل، ويمكن تصنيف محركات التيار المتردد في فئتين أساسيتين، المحرك المتزامن والمحرك غير المتزامن ويأتي المحرك غير المتزامن أيضًا على نوعين هما: محرك مكثف ومحرك قطب مشقوق.


المراجع

  1. ^ أ ب "The Electric Motor", edison tech center, Retrieved 2019-5-20. Edited.
  2. Graham Beckett (2018-4-17), "Parts of a Motor"، sciencing, Retrieved 2019-5-20.
  3. "Types of Electric Motor | AC and DC Motor Types", electric almantra, Retrieved 2019-5-20. Edited.