المحرك الكهربائي: ما هو؟

ما هو المحرك الكهربائي؟

المحرك الكهربائي (أو المحرك الكهربائي) هو آلة كهربائية تحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية. يعمل معظم المحركات الكهربائية من خلال التفاعل بين المجال المغناطيسي للمحرك والتيار الكهربائي في لفائف السلك. يولد هذا التفاعل قوة (وفقًا لقانون فاراداي) على شكل عزم دوران يتم تطبيقه على عمود المحرك.

يمكن تشغيل المحركات الكهربائية بواسطة مصادر تيار مستمر (DC) مثل البطاريات أو المستقيم. أو بواسطة مصادر تيار متردد (AC) مثل العاكسات، المولدات الكهربائية، أو شبكة الكهرباء.

تعتبر المحركات هي السبب وراء العديد من التقنيات التي نتمتع بها في القرن الحادي والعشرين.

بدون المحرك، ما زلنا نعيش في عصر توماس إديسون، حيث كان الهدف الوحيد للكهرباء هو الإضاءة.

توجد المحركات الكهربائية في السيارات، القطارات، الأدوات الكهربائية، المراوح، التكييف، الأجهزة المنزلية، محركات الأقراص، وغيرها الكثير. حتى بعض الساعات الكهربائية الصغيرة تستخدم محركات صغيرة.

تم تطوير أنواع مختلفة من المحركات لأغراض مختلفة.

المبدأ الأساسي الذي يكمن وراء عمل المحرك الكهربائي هو قانون فاراداي للحث.

وبعبارة أخرى، يتم خلق قوة عندما يتداخل التيار المتردد مع المجال المغناطيسي المتغير.

منذ اختراع المحركات، حدثت العديد من التطورات في هذا المجال الهندسي وأصبح موضوعًا مهمًا جدًا للمهندسين الحديثين.

نناقش أدناه جميع المحركات الكهربائية الرئيسية المستخدمة في العصر الحالي.

أنواع المحركات الكهربائية

تشمل أنواع المحركات المختلفة:

• محركات التيار المستمر

• محركات متزامنة

• محركات الاستقراء ثلاثية الطور (نوع من محرك الاستقراء)

• محركات الاستقراء أحادية الطور (نوع من محرك الاستقراء)

• محركات خاصة أخرى محددة للغاية

تم تصنيف المحركات في الرسم البياني أدناه:

من بين الأربعة تصنيفات أساسية للمحركات المذكورة أعلاه، فإن محرك التيار المستمر، كما يشير اسمه، هو الوحيد الذي يتم تشغيله بواسطة تيار مستمر.

إنه النسخة الأكثر بدائية من المحرك الكهربائي حيث يتم إنتاج عزم الدوران الدوار بسبب تدفق التيار عبر الموصل داخل المجال المغناطيسي.

أما باقي المحركات فهي جميعها محركات كهربائية تيار متردد وتتم تشغيلها بواسطة تيار متردد، مثل المحرك المتزامن، والذي يعمل دائمًا بسرعة متزامنة.

في هذه الحالة، يكون الدوار هو كهرومغناطيس يتم قفله مغناطيسيًا مع المجال المغناطيسي الدوار للجزء الثابت ويدور معه. يتم تغيير سرعة هذه الآلات بتغيير التردد (f) وعدد القطب (P)، حيث Ns = 120 f/P.

في نوع آخر من محرك التيار المتردد حيث يقطع المجال المغناطيسي الدوار الموصلات الدورية، مما يؤدي إلى تدفق التيار في هذه الموصلات الدورية القصيرة.

بسبب التفاعل بين المجال المغناطيسي وهذه التيارات الدائرية، يبدأ الدوار بالدوران ويستمر في الدوران.

هذا هو محرك الاستقراء، المعروف أيضًا باسم محرك غير متزامن، يعمل بسرعة أقل من سرعته المتزامنة، ويتم تحكم في عزم الدوران والسرعة بتغيير الانزلاق، الذي يعطي الفرق بين السرعة المتزامنة Ns والسرعة الدورية Nr,

يعمل بمبدأ استقراء الجهد الكهربائي بسبب تغير كثافة التدفق. ومن هنا جاء اسم الجهاز الاستقرائي.

يعمل محرك الاستقراء أحادي الطور، مثل المحرك ثلاثي الطور، بمبدأ استقراء الجهد الكهربائي بسبب تدفق.

لكن على عكس المحركات ثلاثية الطور، تعمل المحركات أحادية الطور على تغذية أحادية الطور.

تتحكم طرق بدء المحركات أحادية الطور بنظريتين معروفتين هما نظرية المجال الدوار المزدوج ونظرية المجال المتقاطع.

بالإضافة إلى الأنواع الأساسية الأربعة من المحركات المذكورة أعلاه، هناك عدة أنواع من المحركات الكهربائية الخاصة.

تشمل هذه المحركات الاستقرائية الخطية (LIM)، محركات الهيستريس، محركات الخطوة، ومحركات الخدمة.

لكل من هذه المحركات ميزات خاصة تم تطويرها وفقًا لاحتياجات الصناعة أو للاستخدام في جهاز معين.