المحركات الكهربائية: ما هي وكيف تعمل؟

تُستخدم المحركات الكهربائية طوال الوقت لتشغيل الأجهزة التي نستخدمها كل يوم. سواء كان محرك مروحة يبقيك باردًا في يوم حار ، أو المحرك في منفاخ أوراقك أو سيارة كهربائية ، بدون محركات كهربائية ، سيكون العالم مكانًا مختلفًا تمامًا.

المحرك الكهربائي عبارة عن آلة يمكنها تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية (خاصة الطاقة الحركية أو طاقة الحركة). يتم تحقيق ذلك عادةً من خلال استغلال العلاقة بين الكهرباء والمغناطيسية.

قد يتم تشغيل المحركات الكهربائية بواسطة تيار متردد ، مثل التيار المتدفق من مقبس الحائط الخاص بك ، أو التيار المستمر مثل التيار الذي توفره البطارية.

المبدأ الأساسي وراء المحرك الكهربائي هو أنه يجب أن يكون هناك ملف من السلك يكون حرًا للدوران في وجود مجال مغناطيسي خارجي.

أثناء مرور التيار عبر ملف السلك ، ينتج عن التفاعل بين التيار والحقل عزم دوران ، مما يؤدي إلى تدوير الملف. يمكن استخدام هذا الدوران لتدوير الإطارات على سيارة لعبة ، على سبيل المثال ، أو يمكنه قيادة عمود كرنك ، وتحويل الحركة الدورانية إلى حركة خطية.

أحيانًا تكون أفضل طريقة لفهم كيفية عمل المحرك هي بناء محرك بنفسك. يمكنك بناء محرك DC بسيط بأدوات منزلية شائعة.

من خلال إرسال التيار عبر سلك تم تشكيله بعناية في وجود مجال مغناطيسي ، يمكننا أن نخلق جزء من دارتنا سوف يدور ، مما يسمح لنا بتحويل الطاقة الكهربائية إلى ميكانيكية طاقة.

• لف الأسلاك
• بطارية D cell 1.5-V
• 2 مشبك ورق
• المغناطيس الدائم
• الشريط

إذا كان الملف موجهًا كما هو موضح في الصورة ، فإن التيار يمر في اتجاه عقارب الساعة عبر الملف ويشير المجال المغناطيسي لأعلى ، ثم الجزء العلوي من سيشعر الملف بقوة تشير إلى الخارج (بالنسبة إلى شاشة الكمبيوتر التي تشاهدها عليها) ، وسيشعر الجزء السفلي من الملف بقوة تشير في. سيؤدي ذلك إلى تدوير الملف.

بمجرد أن يدور الملف 180 درجة ، سيتدفق التيار بعد ذلك عكس اتجاه عقارب الساعة. ومع ذلك ، نظرًا لأنك جردت نصف السلك ، فلن يتدفق أي تيار خلال الوقت الذي يتم فيه قلب الملف. هذا حتى لا ينتهي بنا الأمر بقوة في الاتجاه المعاكس مما يجعل الملف ينعكس بدلاً من الاستمرار.

شريطة أن يكون الدفع الأولي بسبب الحقل قويًا بدرجة كافية ، فإن الملف سوف يتخطى 180 درجة ، مما يكتمل الدوران ، حيث يتدفق التيار باتجاه نهايته بطريقة تجعله القوة تجعله يقوم بدوران آخر تمامًا قبل. إذا كان كل شيء متوازنًا بشكل جيد ، يجب أن يدور المحرك بسرعة إلى حد ما ولفترة طويلة.

تشمل مكونات المحرك التجاري ما يلي:

ال المحرك هو الجزء المولّد للطاقة في المحرك. قد يكون موجودًا على الدوار (جزء دوار) أو ملف الجزء الثابت (جزء ثابت). يتكون المحرك من ملفات من الأسلاك التي تتفاعل مع المجال المغناطيسي عندما يمر التيار عبرها. في محركنا محلي الصنع ، كان الملف هو المحرك والدوار وكانت مشابك الورق بمثابة الجزء الثابت.

الفرش السماح بنقل التيار إلى الدوار أثناء تدويره. في محركنا محلي الصنع ، خدمت نقطة الاتصال الخاصة بمشابك الورق والأسلاك النحاسية نفس الغرض.

أ العاكس يعمل على عكس الاتجاه الحالي بشكل دوري. هذا مطلوب في تيار مباشر ، أو محرك تيار مستمر ، ولكن ليس عادة في تيار متناوب ، أو محرك تيار متردد لأن التيار يغير الاتجاه بالفعل. لقد حققنا تيار تشغيل / إيقاف في محركنا عن طريق الحفاظ على جانب واحد من سلك التلامس معزولًا.

أ مغناطيس المجال أو لفائف المجال (المغناطيسات الكهربائية) تخلق المجال المغناطيسي الضروري.

ال المحور هي قطعة على شكل قضيب محاذية لمحور دوران الدوار بحيث تدور مع الدوار. كانت الأطراف الأفقية لمحركنا محلي الصنع عبارة عن محور في الأساس.

أ جناح الطائر هو ترس صغير يمكن استخدامه لنقل الحركة الحركية إلى كائن آخر أو جزء من آلة.

هناك أنواع مختلفة من المحركات الكهربائية. بينما تم تقسيمها أولاً إلى محركات AC أو DC ، فإن العديد من الاختلافات الأخرى ممكنة أيضًا. سواء للخدمة الشاقة أو الخدمة الخفيفة أو الخدمة الزراعية أو الأغراض العامة ، يتم سرد عدد قليل من الأنواع العديدة هنا.

أ محرك أحادي الطور يعمل من مصدر طاقة تيار متردد واحد.

أ ثلاث مراحل المحرك هي التي تحركها ثلاثة تيارات متناوبة من نفس التردد خارج الطور مع بعضها البعض.

أ محرك متزامن هو محرك تكون فترة دورانه عددًا صحيحًا مضاعفًا لتردد التيار المتردد.

في غير متزامن أو المحرك التعريفي، يتم توليد التيار الكهربائي في الجزء المتحرك عن طريق الحث الكهرومغناطيسي من المجال المغناطيسي لملف الجزء الثابت.

أ السائر المحركات هو محرك DC بدون فرش يكسر الدوران الكامل إلى خطوات متساوية. يمكن للمحرك أن يتحرك ويثبت في أي خطوة.

المولدات الكهربائية هي عكس المحركات الكهربائية. يأخذون الطاقة الميكانيكية ويحولونها إلى طاقة كهربائية. يمكن القيام بذلك بعدة طرق مختلفة.

على سبيل المثال ، يمكن استخدام طاقة الرياح لتشغيل شفرات مروحة مولد الرياح ، والتي تدير الدوار داخل المولد ، والحث الكهرومغناطيسي الذي ينتج عنه تدفق التيار. تعمل محطات الطاقة الكهرومائية بطريقة مماثلة ، حيث يحول الماء المتساقط ريش التوربينات.