المحرك الكهربائي – محرك التيار المستمر

تعمل المحركات الكهربائية على التيار المستمر أو المتردد.  سوف يتم دراسة مكونات محرك التيار المستمر و كيفية عمل المحرك. وذلك لفهم كيفية زيادة عزم دوران المحرك الكهربائي  و الاسباب الشائعة لاحتراق المحرك الكهربائي. توجد المحركات الكهربائية في الغسالات و السيارات الكهربائية والمراوح و محركات الأقراص الثابتة.

فكرة عمل المحرك الكهربي (الموتور)

تبني فكرة عمل المحرك على تحويل الطاقة الكهربية إلى طاقة حركية. أو تحديدا عزم الإزدواج الناشئ فى ملف يمر به تيار كهربي موضوع في فيض مغناطيسي.

مكونات محرك التيار المستمر

1. ملف مستطيل من الأسلاك مثبت على محور يمكنه الدوران
2. أقطاب مغناطيس لتوفير مجال مغناطيسي قوي
3. يتم توصيل طرفي الملف بنصفي حلقة مشقوقة نصفين تسمى عاكس (مقوم التيار) والتي تدور مع الملف.
4. تتلامس نصفي حلقة مقوم التيار بفرشتان من الجرافيت.
5. تتصل الفرشتان بمصدر للتيار المستمر (بطارية).

كيفية عمل المحرك الكهربائي

كيفية عمل محرك التيار المستمر

بإختصار: محرك التيار المستمر هو ملف ملفوف على محور وموضوع  بين قطبي المغناطيس. ينتج عن مرور التيار الكهربي في الملف عزم ازدواج (دوران) يقوم بتدوير المحرك. و يعمل المحرك على تيار مستمر مصدره بطارية و يدخل إلى الملف عبر مقوم التيار (أو العاكس).

يسمي العاكس بهذا الإسم لما يقوم به من وظيفة وهي عكس التلامس الكهربائي مع الملف فيعكس اتجاه التيار بعد كل نصف دورة (180 درجة) مما يجعل عزم الإزدواج الناشي في المحرك  في نفس الإتجاه خلال النصف دورة الأولى و أيضا النصف الثاني. بدون مقوم التيار (أو العاكس) ، سيتوقف الملف بعد نصف دورة.

شرح المحرك الكهربائي

1. عند مرور تيار كهربي في الملف تتولد قوى مغناطيسية (بتطبيق قاعدة اليد اليسرى لفلمنج ) نجد أنها تكون لأسفل عند ab ولأعلى في الضلع cd.
2. تشكل هاتان القوتان عزم إزدواج  يقوم بتدوير الملف في اتجاه  عكس عقارب الساعة حتى يصبح وضع  الملف عموديا على المجال.
3. عندما يكون  الملف عموديا على المجال ثم تتلامس الفرشاة مع المادة العازلة  في الأسطوانة المشقوقة (مقوم التيار) العاكس ويتوقف التيار الداخل للملف عند هذه اللحظة.
4. و بالرغم من أن عزم الإزدواج يساوي صفر عند هذه اللحظة يستمر الملف بالدوران بسبب القصور الذاتي للملف.
5. يساعد القصور الذاتي الملف بتجاوز الوضع العمودي و يعود التلامس بين للأسطوانة المشقوقة و الفرشتان و يبدأ التيار في الدخول مرة أخرى لتوليد عزم ازدواج كهربي.
6. ينعكس التيار خلال أضلع الملف كما تنعكس أماكن هذه الأضلاع. أي نجد أن هناك قوى لأسفل عند cd ولأعلى في الضلع ab (عكس إتجاه القوى المتكونة فيه سابقا) و لكنها تكون في النهاية عزم في نفس اتجاه العزم السابق.

و ينص قانون عزم الإزدواج على 

زيادة عزم دوران المحرك الكهربائي

• التيار المار في الملف
• مساحة الملف.
• شدة المجال المغناطيسي.
• عدد لفات الملف

للمزيد يمكنك مشاهدة الفيديو (الصور بالأسفل ملخص سبوري للفيديو)

ملاحظات على محرك التيار المستمر

و بسبب حركة ملف المحرك داخل مجال مغناطيسي حيث يقطع خطوط  الفيض المغناطيسي أثناء دورانه. تنشأ في المحرك ق.د.ك مستحثة عكسية فيه تعمل على تقليل التيار في ملف المحرك و تؤدي إلى انتظام لحركة دوران الموتور. 

اسباب احتراق المحرك الكهربائي

تيار الموتور هو تيار المصدر – التيار المستحث. فعند مسك ملف الموتور و منعه من الحركة سيؤدي إلى إنعدام ق.د.ك المستحثة فلم يعد الملف يقطع خطوط  الفيض المغناطيسي. و الذي قد يؤدي إلى تلف الموتور بسبب التيار الكبير الذي سيمر فيه في هذه الحالة (حالة انعدام التيار المستحث بسبب إنعدام الحركة). و التي تعد أهم أسباب احتراق ملف المحرك.

اختبار على الدرس

فيديو الدرس

• عربي (صفح–فيديو)
• انجليزي (صفح–فيديو)