اختراعات

التعرف على المحرك الكهربائي وأنواعه وأجزائه

التعرف  على  المحرك  الكهربائي  وأنواعه  وأجزائه

1.تعريف  المحرك  الكهربائي

هو آلة تحوِّل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حركة دورانية أوالى طاقة ميكانيكية لإنجاز شغل. وتُستَخدم المحركات الكهربائية لتشْغيل عدة آلات كهربائية ومعدات ميكانيكية مثل غسالات الملابس وأجهزة التكييف والمكانس الكهربائية ومجفِّفات الشعر وآلات الخياطة والمثاقب الكهربائية والمناشير.

2.أنواع  المحركات  الكهربائي




ابتكر من المحركات الكهربائية نوعين أساسيين هما :

1- محرك تيار مستمر2- محرك تيار متردد

محركات التيار المستمر: تحتاج محركات التيار المستمر إلى مبادل كهربائي يقوم  بعكس اتجاه التيار. وهناك ثلاثة أنواع رئيسية من محركات التيار المستمر وهي: محركات توالي، وتوازي ، ومُركبة. والاختلاف الرئيسي فيما بينها هو في ترتيب الدائرة بين العضو الدوار وبين العضو الثابت .

ففي محركات التوالي، يتصل كل من العضو الدوار ومغناطيس المجال كهربائيا على التوالي. ويسري التيار خلال مغنطيس المجال ثم في ملفات العضو الدوار. وعندما يسري التيار خلال البنية بهذا الترتيب يزيد قوة المغانط. وتبدأ محركات التوالي العمل سريعاً ، حتى وإن كانت تعمل على حِمْل ثقيل ، رغم أن هذا الحمل سيقلل من سرعة المحرك.

وفي محركات التوازي،يُوصَّل كل من المغناطيس والعضو الدوارعلى التوازي.ويسري جزء من التيار خلال المغناطيس الكهربائي بينما يسري الجزء الآخر خلال ملف العضو الدوار . يلف سلك رفيع معزول حول مغناطيس المجال عدة مرات من أجل زيادة مغناطيسيتة. ويتسبب إنشاء المجال المغناطيسي بهذه الطريقة مقاومة للتيار. 

وتعتمد قوة التيار ودرجة المغنطيسية تبعاً لذلك، على مقاومة السلك بدلا من حِمْل المحرك.

   ويعمل محرك التوازي بسرعة ثابتة بغض النظر عن الحِمْل، ولكن إذا كان الحمل كبيرا جداً تحدث مشاكل للمحرك عند بدء التشغيل.

وللمحرك المُرَكَّب مجالان مغنطيسيان متصلان بالعضو الدوار ، أحدهما على التوالي والآخر على التوازي. وللمحركات المركبة مميزات كلً من محرك التوالي ومحرك التوازي، إذ يسهل بدء تشغيلها مع حمل كبير ، وتحافظ على سرعة ثابتة نسبياً حتى ولو زاد الحمل فجأة.

محرك التيار المتردد

من محركات التيار المتردد انواع يعمل بعضها بالتيار المتردد العادي ، وأنواع  كبيرة تعمل بتيار ثلاثي الأطوار .

  لا تحتوي معظم محركات التيار المتردد على مبدلات ، لأن التيار المتولد في العضو الدوار يتولد بالحث. المحرك الحثي أو المحرك غير تزامني هو محرك تيار متردد ينشأ في عضوه الدوار تيار ناتج عن حث المجال المغناطيسي لملفات العضو الثابت ، فيجعله يدور. بذلك لا يحتاج المحرك الحثي لـ مبادل ولا يحتاج إلى إثارة (مغناطيسية) كما هو الحال بالنسبة إلى محرك التيار المستمر أو المحرك العام أو محرك التزامن . ويشكل العضو الدوار كأحد نوعين من التشكيلات : دوار قفص سنجابي SCIM أو دوار ذو ملفات WRIM.

 ويوجد محرك شائع الاستخدام يعمل بتيار متردد ثلاثي الأطوار ويتكون عضوه  الدوار من دوار قفصي سنجابي . يستخدم كثيرا في الصناعة لمتانته واقتصاديته واستدامته .


 وأما محرك التيار المتردد العادي - تيار متردد أحادي الطور - فهو  يشتغل بقدرة أقل ويستخدم في الآلات البسيطة مثل محرك طلمبة الثلاجة أو في  المراوح والغسالات الكهربائية . وهي تعمل غالبا ب محول تردد variable-frequency drive ،ويعمل جهاز مبدل التردد بغرض تقليل استهلاك الطاقة  ويتيح للمحرك العمل بسرعات مختلفة - وهذا ما تعنيه صفة محرك "غير تزامني" . 

ويكثر استخدام المحركات ذات دوار القفص السنجابي عند سرعات ثابتة وكذلك  لسرعات متغيرة مع استخدام محول تردد.

يسمى الملف الدوار في محرك التيار المتناوب عادة بالعضو الدوارrotor . أما الجزء الساكن (الثابت) الذي يشتمل على مغناطيس المجال (أو ملفات المجال ) فيشار إليه باسم العضو الثابت stator.
محركات التيار المتناوب سهلة الصنع، ومريحة في الاستعمال وبعضها لا يحتاج إلى مبدلات . ويعمل معظمها بمخارج التيار الموجودة في المنازل.

محرك تيار متردد غير تزامني

    لكي يدور محرك تيار ترددي ذو طور واحد فهو يحتاج إلى حقل مغناطيسي دوار 
يقوم بانتاجه من الحقل الأساسي ولكنه يكون منزاح الطور بالنسبة له. ويتم الحصول  على هذا عن طريق مكثف (في حالة محرك مكثف) أو عن طريق ملف متصل مباشرة بمصدر التيار (في حالة محرك القطب المشقوق).

وفي كلتا الحالتين يمكن منع التيار المساعد بعد بدء الحركة إما يدويا أو بواسطة وصلة زمنية أو مفتاح مغناطيسي أو غيرها ويقوم بمنع التيار عن المكثف عند وصول سرعة دوران المحرك إلى السرعة المطلوبة.


بالنسبة إلى المحرك ذو مكثف يوصل الملف الأساسي بمصدر الكهرباء (مثل مصدر الكهرباء في البيوت) ، ويوصل ملف مساعد عن طريق مكثف على التوالي مع المصدر .

ينشأ مجال مغناطيسي دوار بيضوي الشكل يعمل على دوران العضو الدوار ، ولكنه لا يساعد على حركة منتظمة . وبالنسبة إلى قدرة عالية فيكون البدء عن طريق توصيل مكثف كهرلي (كبير) يقوم مفتاح مغناطيسي بمنع التيار عنه عند وصوله إلى سرعة الدوران المطلوبة.

كما يمكن تشغيل آلة تيار ثلاثي الأطوار بواسطة تيار متردد أحادي الطور وذلك عن  طريق توصيلها بمكثفات .

ابتكر من محركات التيار المتناوب عدة أنواع تفي الاستخدام البسيط مثلما في  الاستخدامات المنزلية كشفاطات الغبار ، ومجففات الشعر ، ومحركات الغسالات  الكهربائية وغيرها . ومنها الكبير الذي يستخدم في تشغيل آلات المصانع ، أو تسيير مترو النقل العام والقطارات الكهربائية ، التي تصل سرعاتها 350 كيلومتر في  الساعة . تلك المحركات الكبيرة المستخدة للنقل تسمى محرك جر.

ابتكر من محركات التيار المتردد عدة أنواع للأغراض المختلفة . الأنواع هي:

1- محرك تيار متردد عادي

2- محرك تيار ثلاثي الأطوار

3- محرك تزامن

4- محرك حثي ويسمى أيضا محرك غير تزامني .

معظم محركات التيار المتناوب الشائعة محركات حثية ومحركات متزامنة.

3.أجزاء  المحرك  الكهربائي

يتكون المحرك الكهربائي البسيط من موصل كهربائي دوار (عضو دوار)، موضوع بين قطبين شمالي وجنوبي لمغناطيس ثابت في شكل حدوة الحصان . 

ويعرف الموصل باسم العضو الدوار (ويسمى أحيانا الحافظة: حافظة(غلاف الأرماتور) ، بينما يعرف المغناطيس الثابت باسم بِنْيَة المجال (العضو الثابت). 

وهناك أيضًا المبادل الكهربائي المثبت على محور العضو الدوار ويمد لفات العضو 

الدوار بالتيار .

العضو الثابت : بنية المجال، تولد ملفات العضو الثابت مجالاً مغناطيسياً داخل المحرك، حيث يتكون المجال المغناطيسي من خطوط قوى توجد بين قطبي المغناطيس الثابت. وتتكون بنية المجال في محرك التيار المستمر البســيط من مغناطيس دائم يسـمى مغناطيس المجال. وفي بعض المحركات الأكبر حجماً والأكثر تعقيدا تتركب بنية المجال من أكثر من مغناطيس كهربائي واحد تتغذى بالكهرباء من مصدر خارجي. وتسمى مثل هذه المغانط الكهربائية ملفات المجال الثابت.

العضو الدوار أو الحافظة:العضو الدوار يكون ملفا أسطواني أو عدة ملفات في  مجموعها اسطونية الشكل وهي تكوّن مغناطيسا كهربائيًا عندما يمر التيار فيها . 

ويتصل بالعضو الدوار محور مرتكز على كرسيين تحميل ، ويوصل الحمل بهذا المحور فيدور الحمل .

يدور العضو الدوار في محركات التيار المستمر البسيطة الصغيرة بين قطبي المغناطيس (سواء كان مغناطيسا ذاتيا أو مغناطيس كهربائي) حيث يتجاذب قطب  الدوار المغناطيسي الشمالي مع القطب الجنوبي للعضو الثابت ، والجنوبي في هذا مع الشمالي في ذاك .

ثم ينعكس عندها اتجاه التيار لتغيِّر قطب الدوار الشمالي ليجعله  قطباً جنوبيا، فيتنافر القطبان الجنوبيان، مما يجعل الحافظة تقوم بنصف دورة. يتم عكس التيار عن طريق مبادل كهربائي - عبارة عن حلقة معدنية مقسومة إلى عدة  أجزاء تلامس كل اثنين منهما فرشتين ناقلتين للتيار من الخارج ويقوم المبادل  بتوصيل التيار إلى ملفات العضو الدورار . وبعكس التيار في العضو الدوار عن  طريق المبادل يصبح قطباه مقابليْن للقطبين المختلفين لمجال العضو الثابت فتكتمل  حركة الدوار ويتم دورة كاملة . وبتبديل اتجاه التيار المستمر في ملف الدوار يستمر العضو الدوار في الدوران.

المبادل الكهربائي: يستخدم المبادل بصفة أساسية في محركات التيار المستمر ، حيث يعكس اتجاه التيار في العضو الدوار عند دورانه فهو يقوم بتوصيل التيار بين مصدر الكهرباء إلى ملفات العضو الدوار. ويتكون المبادل في محرك التيار المستمر من حلقة مقسمة إلى جزءين على الأقل ، ومثبتة في عمود الإدارة المتصل بالعضو الدوار. وتتصل نهاية كل ملف من ملفات العضو الدوار بجزئين من تقسيمات الحلقة المعدنية.

أجزاء محرك التیار المستمر DC Motor parts :

المصدر الشائع لقدرة المحرك هو التیار المستمر من البطاریة ولأن التیارالمستمر یسیر في اتجاه واحد، فإن محركات التیار المستمر تعتمد على مبدلات ذات حلقات مشقوقة لتعكس اتجاه سریان التیار. ویساعد المبدل أیضًا على نقل التیار بین مصدر القدرة والحافظة. 


أجزاء محرك التیار المستمر DC Motor parts :
أجزاء محرك التیار المستمر DC Motor parts :


مثال :محركات العاب الأطفال ومراوح تبريد الكمبيوتر وبادئ السيارة.


أجزاء محرك التیار المتناوب AC Motor parts :


تستقبل معظم محركات التیار المتناوب القدرة من مخارج الكهرباء. ویعكس التیار المتناوب اتجاه سریانه تلقائیًا. ویسمى الموصل الدوار في محرك التیار المتناوب عادة العضو الدوار. أما الجزء الساكن (الثابت) الذي یشتمل على مغنطیس المجال وملفات المجال فیشار له أحیانًا باسم العضو الساكن. محركات التیار المتناوب. محركات التیار المتناوب سهلة الصنع، ومریحة في الاستعمال ولا تحتاج إلى مبدلات، ویعمل معظمها على مخارج التیار الموجودة في المنازل. ویسمى الجزء المتحرك في محرك التیار المتناوب بالعضو الدوار والجزء الثابت بالعضو الساكن. وتشمل معظم محركات التیار المتناوب الشائعة محركات حثيه ومحركات متزامنة.


أجزاء محرك التیار المتناوب AC Motor parts :

ویتكون العضو الدوار في المحرك ألحثي Motor Shaft من قلب حدیدي أسطواني به فتحات في جانبه الطولي. وتثبت قضبان من النحاس في هذه الفتحات وتُربط بحلقة نحاسیة سمیكة في كل طرف. ولا یتصل العضو الدوّار مباشرة بمصدر الكهرباء الخارجي. ویسري التیار المتناوب حول ملفات المجال في العضو الثابت ویولد مجالاً مغنطیسیا دواراً. ویولد هذا المجال تیارًا كهربائياً في العضو الدوار مما ینتج عنه مجال مغنطیسي آخر. ویتفاعل المجال المغنطیسي الناشئ من العضو الدوار مع المجال المغنطیسي الآتي من العضو الساكن، مُسبِّبًا حركة العضو الدوار. یولِّدُ العضو الساكن في المحرك ألتزامني مجالاً مغنطیسیاً دواراً. ولكن العضو الدوار یستقبل التیار مباشرة من مصدر كهربائي خارجي بدلاً من اعتماده على المجال المغنطیسي الناشئ من العضو الساكن لتولید تیار كهربائي. ویتحرك العضو الدوار بسرعة ثابتة متزامنة مع المجال الدوار للعضو الساكن. وتتناسب السرعة مع التردد الذي ینعكس به التیار المتناوب الناشئ من العضو الساكن. وحیث إن التردد ثابت دائم فإن المحركات التزامنیة، مثلها مثل محركات التیار المركبة، لها سرعة ثابتة حتى في وجود حمل متغیر. وتستهلك تلك المحركات أیضاً طاقة أقل، وتعتبر مثالیة للساعات والتلسكوبات التي تتطلب توقیتا دقیقاً ودورانًا هادئًا.

مثال :المضخات , محركات التهوية و التبريد.صورة  لمبدل  كهربائي  colecteur



درس اخر جميل جدا  حول المحركات  الكهربائية

أنواع المحركات الكهربائية ومكوناتها