ما هو المحرك الكهربائي

الرئيسية » موسوعة أراجيك » طاقة كهربائية » ما هو المحرك الكهربائي

شكلت المحركات الكهربائية إحدى أهم الابتكارات في التاريخ، فهي أساس الحياة في كل عمل نقوم به، وساهمت في تطور التقنيات التكنولوجية والهندسية بشكل كبير، لولاها لكنّا ما زلنا نعيش في عصر إديسون وكل ما يمكننا فعله بواسطة الكهرباء هو إضاءة المصابيح، لذا دعنا نتعرف على المحرك الكهربائي ومكوناته فيما يلي.§

تعريف المحرك الكهربائي

يُعرف المحرك الكهربائي ببساطة بأنّه جهاز كهرومغناطيسي يعمل على تحويل الطاقة الكهربائية إلى ميكانيكية، حيث تعمل معظم المحركات عن طريق العلاقة بين التيار الكهربائي والحقل المغناطيسي لملف المحرك لتوليد قوة قادرة على تدوير محور المحرك، والمحرك هو الجهاز المعاكس للمولد الكهربائي الذي يعمل على تحويل الطاقة الميكانيكية إلى كهربائية.

يمكن تشغيل المحركات بواسطة مصدر تيار متناوب أو مستمر، وتختلف تصنيفات المحركات وفقًا لعدة عوامل، مثل نوع تيار التشغيل وطريقة البناء والتركيب ونوع إخراج الحركة والتطبيق المستخدم لأجله.§

مكونات المحرك الكهربائي

تضم المحركات الكهربائية عددًا من المكونات الهامة التي تمكّنها من عملها في تحويل الطاقة الكهربائية إلى ميكانيكية بكفاءة وفعالية، من هذه المكونات:

مكونات المحرك الكهربائي
  • الدوار: هو القسم المتحرك في المحرك، يعمل الدوار إلى إدارة محور المحرك الذي يوفر طاقة الخرج الميكانيكية، يتكون الدوار من مجموعة من الموصلات أو الملفات التي تحمل التيار الكهربائي الذي يتفاعل مع حقل الجزء الثابت المغناطيسي لتوليد قوى تؤثر على المحور وتديره.
  • الثابت: هو القسم الثابت في الدارة المغناطيسية للمحرك الكهربائي، ويتكون غالبًا من مجموعة من اللفات أو مغناطيس دائم، في حين يتم تشكيل قلب الثابت من مجموعة من الصفائح المعدنية الرقيقة والتي تستخدم للتقليل من ضياع الطاقة الذي يمكن أن يحصل في حال استخدام قلب مكون من نواة صلبة.
  • المحامل: تستخدم المحامل (الرومونات) في تدعيم الدوار لتسمح له بالدوران حول محوره بشكل مستقر، والتي تُدعم بدورها من غلاف المحرك، يخترق هذه المحامل محور المحرك باتجاه الخارج حيث يطبق عليه الحمل.
  • فجوة الهواء: على الرغم من كونها مكونًا غير فيزيائي، إلا إنّ للفجوة بين الجزء الثابت والجزء الدوار دور مهم في عمل المحرك، وغالبًا ما تكون هذه الفجوة صغيرة لأنّ للكبيرة تأثيرًا سلبيًا على أداء المحرك الكهربائي، حيث يزداد تيار المغنطة بازدياد الفجوة الهوائية لذا يجب أن تكون صغيرة، لكن، قد تسبب الفجوات الصغيرة جدًا بحدوث مشاكل ميكانيكية بالإضافة إلى الضوضاء وضياعات.
  • اللفات: عبارة عن مجموعة من الأسلاك الملفوفة حول قلب مغناطيسي من الحديد اللين المُصفّح لتكوين أقطاب مغناطيسية عند تغذيتها بالتيار الكهربائي، وغالبًا ما يستخدم النحاس في تكوينها، وفي بعض الأحيان يتم استخدام الألمنيوم لكنه قد يكون غير قادر على تحمل حمولة كهربائية مماثلة للحمولة التي يتحملها النحاس بشكل أمن.
  • المبدل: يستخدم هذا المكون لتبديل تيار الدخل في معظم محركات التيار المستمر وبعض أنواع محركات التيار المتناوب، وهو عبارة عن حلقات انزلاق معزولة عن بعضها البعض وعن محور المحرك حيث تبدل قطبية التيار كل نصف دورة للعمود للمحافظة على دوران المحور باتجاه واحد.§

مزايا وعيوب المحركات الكهربائية

للمحركات الكهربائية مجموعة من المميزات بالنسبة للمحركات التقليدية، من تلك المزايا:

  • التكلفة المنخفضة جدًا مقارنةً بمحرك يعمل على الوقود الأحفوري وبذات القدرة.
  • عدد الأجزاء المتحركة القليل نسبيًا يمنح المحرك الكهربائي عمرًا تشغيليًّا أطول، حيث يقدر العمر التشغيلي الافتراضي للمحركات بنحو 30 ألف ساعة عمل قبل الحاجة إلى صيانة كبيرة، لذا يمكن القول إنّها تتطلب صيانة بحدود دنيا.
  • المحركات الكهربائية ذات كفاءة عالية.
  • تساعد أدوات التحكم الأوتوماتيكية التي تزود بها المحركات بتشغيلها وإيقافها تلقائيًا أو عن بُعد.
  • لا تحتاج المحركات الكهربائية إلى الوقود لعملها، لذا لا تتطلب صيانة زيت المحرك كما أنّها لا تتجمد في درجات الحرارة المنخفضة (ما دون الصفر).

بالمقابل، تملك المحركات عيوبًا، فهي صعبة النقل إن كانت ذات حجم كبير، كما يتوجب الانتباه جيدًا عند توصيلها بالكهرباء لصحة التمديد الكهربائي وأن يتوافق جهد المصدر مع الجهد التشغيلي لها، بالإضافة إلى كون من المكلف إيصال التمديد الكهربائي إلى المواقع البعيدة والنائية التي لا يتواجد فيها طاقة كهربائية، وفي حال استخدام محرك ذو قدرة عالية مع حمل منخفض الاستهلاك فقد تكون تكلفة التشغيل عالية نسبيًا في هذه الحالة.§