الفرق بين المحرك الكهربائي التزامني واللاتزامني

 

السلام عليكم،

سوف يكون هذا المقال عن المحرك الكهربائي وسوف أشرح مكونات وآلية عمل محرك التيار المستمر المعروف بمحرك DC، كما سأقوم بتعريفه وتوضيح مزاياه وعيوبه بشكلٍ عام.

ما هو المحرك الكهربائي؟

المحرك الكهربائي هو ببساطة محول كهروميكانيكي يولد طاقة ميكانيكية من الطاقة الكهربائية. يعتمد المبدأ الوظيفي للمحرك الكهربائي على التأثير الكهرومغناطيسي.

محرك التيار المستمر أو محرك DC، هو محرك يعمل بالتيار الكهربائي المستمر ويتمتع بسلوك بدء تشغيل جيد وإمكانية ضبط جيدة لعمليات التشغيل.

لتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية، يتم إنشاء حركة دوارة لتشغيل الأجهزة والآلات. المبدأ الأساسي لعمل محرك التيار المستمر، هو أن القوة الناتجة تؤثر على الموصل الناقل للتيار داخل المجال المغناطيسي.

ما هي مكونات المحرك المستمر؟

المكونات الرئيسية لمحرك DC هي: العضو الثابت (Stator) وقد يكون مغناطيس كهربائي أو دائم، العضو الدوار (Rotor) المصنوع من الحديد، عاكس القطب أو المُجمِع الكهربائي (Commutator) وفُرَش الكربون أو الجرافيت (carbon brushes).

ما هو مبدأ عمل المحرك المستمر؟

يتم خلق مجال مغناطيسي بواسطة العضو الثابت. يتم تثبيت العضو الدوار داخل هذا المجال المغناطيسي. يتم لف العضو الدوار بملف نحاسي وتوصيلها بمصدر كهرباء باستخدام فُرَش الكربون كملامساتٍ منزلقة. عندما يتدفق التيار المستمر عبر الملف النحاسي، يخلق الملف مجالاً مغناطيسياً ويصبح قلب الحديد الدوار مغناطيساً كهربائياً، وهذا بدوره يؤدي إلى نشوء قوى بين العضو الثابت (مغناطيس دائم أو كهربائي) والعضو الدوار (مغناطيس كهربائي). الأقطاب المغناطيسية المتشابهة تتنافر، بينما تتجاذب الأقطاب المغناطيسية المختلفة. تتسبب قوى الجذب والتنافر بين الأقطاب المغناطيسية في دوران العضو الدوار للمحرك.

حتى يستمر المغناطيس الكهربائي في الدوران، يجب عكس قطبيته المغناطيسية في كل دورة. فبمجرد أن تتلاقى الأقطاب المغناطيسية للعضو الثابت والعضو الدوار باتجاه بعضها البعض بشكلٍ مباشر، يقوم المُجمِع الكهربائي بعكس قطبية المجال المغناطيسي للعضو الدوار عن طريق عكس أتجاه التيار، بحيث تستمر حركته الدورانية الناتجة عن عملية التجاذب والتنافر. 

فكلما وصل العضو الدوار إلى النقطة الميتة في دورانه، يتم عكس أتجاه التيار في الملف وبالتالي قطبية العضو الدوار، مما يؤدي إلى استمرار الحركة الدورانية له بفعل القوى الجاذبة والمنافرة بينه وبين العضو الثابت.

ما هو نوع مغناطيس العضو الثابت وأين يتواجد؟

ليس بالضرورة دائماً أن يكون العضو الثابت ذو مغناطيس دائم، بل يمكن أيضاً أن يكون مغناطيساً كهربائياً مثل العضو الدوار تماماً. 

في حالة وجود العضو الدوار خارج المحرك، يكون العضو الثابت داخل المحرك. بينما في حالة وجود العضو الدوار داخل المحرك، يكون العضو الثابت متصلاً بإحكام بغلاف المحرك الخارجي.

ما هي مزايا وعيوب المحرك المستمر؟

المزايا: إن محرك التيار المستمر ذو المغناطيس الدائم سهل التصنيع وقوي، وهذا يجعله أحد أشهر تصميمات المحركات الكهربائية. كذلك تتمتع محركات التيار المستمر بتسارعٍ عالٍ جداً بفضل عزم القصور الذاتي المنخفض.  تتميز محركات التيار المستمر عديمة المسفرات أيضاً بنطاق سرعة كبير وعمر خدمة طويل.

العيوب: العيب الرئيسي هو ما يسمى بنيران الفُرَش، وهي شرارات يمكن أن تنشأ بالفُرَش وأحد الأسباب الرئيسية للإخلالات عالية التردد. كما تحد هذه الشرارات من السرعة القصوى للدوران، حيث يمكن أن ترتفع حرارة الفُرَش إلى درجة عالية وتتلَف بسرعة.

شكراً لكم على القراءة وأتمنى أن يكون المقال قد أفادكم وأعتذر سلفاً في حال وجود معلوماتٍ خاطئة!