انواع المحركات الكهربائية

الموسوعة » مصادر طاقة » طاقة كهربائية » انواع المحركات الكهربائية

المحركات الكهربائية بأنواعها المختلفة هي عبارة عن جهاز يعمل على تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية، أو بمعنى آخر جهاز كهربائي ينتج عنه عزم دوران ميكانيكي. تنقسم المحركات إلى محركات تيار مستمر ومحركات تيار متناوب، سنتعرف عليهما بشكل مفصل في مقالنا التالي.

المحركات الكهربائية ثلاثية الطور

هي أحد نوعي محركات التيار المتناوب وهي تمثيل لمحرك بأطوار متعددة، ,يمكن أن تكون هذه المحركات متزامنة في أطوارها أو غير متزامنة، وتتكون من ثلاث أجزاء رئيسية، هي:

  • الثابت: يتكون هذا الجزء من مجموعة من الصفائح المعدنية المحاطة بأسلاك ملفوفة لتشكيل ملفات التحريض، حيث تأمن ثلاث ملفات تحريض ملف لكل طور من الاطوار، ويتم تحريض هذه الملفات عن طريق مصدر طاقة ثلاثي الطور.
  • الدوار: يضم هذا الجزؤ أيضًا ملفات تحريض وقضبان معدنية متصلة مع بعضها البعض لتشكيل الدارة الكهربائية، ويحيط الدوار بعمود المحرك الذي يدور تحت تأثير عزم الدوران الناتج لإنتاج خرج على شكل طاقة ميكانيكية.
  • غلاف المحرك: يحافظ هذا الجزء على ثبات عمود المحرك والقسم الدوار من خلال مجموعة من الوسائد للتقليل من قوى الاحتكاك بين العمود والدوار، كما يضم مروحة متصلة بالعمود تدور مع دورانه لسحب الهواء من الخارج وتدفعه إلى داخل المحرك لتبريد أقسام المحرك وتبديد الحرارة المتولدة في الملفات والناتجة عن مقاومة الملفات لمرور التيار ضمنها، بالإضافة إلى ذلك توفر الغلاف الحماية الميكانيكية لكافة اقسام المحرك والتوصيلات الكهربائية.

تعمل انواع المحركات الكهربائية هذه وفق مبدأ الحث الكهرومغناطيسي لفاراداي، الذي اكتشفه في العام 1830م عندما لاحظ تولد قوة محركة كهربائية عند وضع أي موصل في حقل مغناطيسي متغير، وأنّ التيار المتدفق في الموصل سيؤدي بدوره إلى توليد حقل مغناطيسي متغير مع تغير اتجاه التيار وشدته.

ففي المحركات التحريضية (المحركات غير المتزامنة) عندما يتم توصيل المحرك إلى مصدر طاقة ثلاثي الطور فإن كل ملف من ملفات الجزء الثابت تصله الطاقة فينتج حقلًا مغناطيسيُا خاصًا به، لكن لا تتوافق تلك الحقول بالطور لأنّ كل ملف سيغذى بنفس الكمية من الطاقة لكت بإزاحة 120 درجة عن الملف التالي، ستؤدي الحقول المغناطيسية المتولدة في الجزء الثابت إلى تحريض تيارات مقابلة في الدوار التي ستولد بدوؤها حقولًا مغناطيسية فيه معاكسة لحقول الجزء الثابت، تسعى هذه الحقول إلى التوافق مع قطبية الحقول المتولدة في الجزء الثابت، الأمر الذي سيولد عزم دوران يطبق على العمود ويجبره على الدوران لتأمين حقل مغناطيسي محاذٍ، وهو مبدأ الحث لفاراداي.§

المحركات الكهربائية أحادية الطور

هي النوع الثاني من أنواع المحركات الكهربائية للتيار المتناوب، وتعمل وفقًا لنفس مبدأ عمل المحركات ثلاثية الطور، باستثناء أنّها لا تتكون إلا من طور واحد فقط، وبالتالي فإنّها تعمل على توليد حقل مغناطيسي متناوب بدلًا من حقل مغناطيسي دوار، وهذا يعني انعدام عزم الدوران، لكن على الرغم من ذلم فإنّ بمجرد دوران الجزء الدوار فإنّه سيستمر بذلك نتيجةً لتذبذب الحقل المغناطيسي في الجزء الثابت، ومع التطور التقني استطاع المهندسبن ابتكار طرق تقنية لتطوير عمل هذه المحركات من خلال إنتاج مرحلة مساعدة لإنتاج حقل مغناطيسي دوار في الجزء الثابت.§

تُستخدم هذه المحركات في التطبيقات الصغيرة نسبيًا مقارنةً بتطبيقات المحركات ثلاثية الطور ذات الاستطاعات الكبيرة، على سبيل المثال المضخات والثلاجات والضواغط والمراوح والمثاقب، وتتميز بتكلفة تصنيعها الأقل، وأنّها لا تحتاج للكثير من الإصلاح والصيانة وإن تطلبت ذلك فمن السهل إتمامها، بالإضافة إلى ديمومتها لعدة سنوات، وغالبًا ما تكون مشاكلها بسبب استخدامها في تطبيقات غير مناسبة وليس بسبب عيب تصنيعي.§

محركات التيار المستمر

تعمل هذه المحركات وفق نفس مبدأ عمل محركات التيار المتناوب لكن بفرق واحد هو نوع التيار المستخدم لتشغيلها، فهي تستخدم التيار المستمر بدلًا من المتناوب، وتوجد في الكثير من التطبيقات مثل الروبوتات والسيارات، وتتميز بصغر حجمها مقارنةً بمحركات التيار المتناوب، ونظرًا لتعدد التطبيقات المستخدمة فيها فهي تت فر بعدة أنواع لكل منها نقاط قوة وأخرى ضعف، من تلك الأنواع:

  • محركات المغناطيس الدائم: تستخدم هذهزالمحركات مغناطيس دائم في توليد الحقل المغناطيسي، يوفر هذا النوع عزم عالي عند بدء التشغيل ويستطيع التحكم جيدًا بسرعة الدوران لكنه يتمتع بعزم دوران محدود لذا تستخدم في التطبيقات ذات القدرة الحصانية المنخفضة.
  • محركات التوالي أو التسلسل: في هذا النوع من المحركات توصل ملفات تحريض الحقل على التسلسل مع المحرك، تتميز هذه المحركات بتوليد عزم دوران كبير عند التشغيل إلا أنّهاوغير قادرة على تنظيم السرعة، كما أنّها معرضة للتلف عند تشغيلها من دون حمل، كل ذلك يعني إنّها غير ملائمة للتطبيقات التي تكون متغيرة السرعة.
  • محركات التوازي أو التفرع: تكون ملفات الحقل في هذا النوع موصولة على التفرع مع ملفات المحرك، تستطيع هذه المحركات تنظيم الشرعة بدقة عالية وذلك بسبب إمكانية توليد حقل تفرعي منفصل عن ملفات المحرك.
  • المحركات المركبة: تضم هذه المحركات ملفات موصولة على التفرع وعلى التسلسل مع ملفات المحرك، وبالتالي فهي تتمتع بعزم دوران جيد، ولكنها قد تواجه مشكلات في التحكم في التطبيقات متغيرة السرعة.§