اليوم يستحيل تخيل حضارة إنسانية ومجتمع عالي التقنية بدون كهرباء. المحرك هو أحد الأجهزة الرئيسية التي تضمن تشغيل الأجهزة الكهربائية. لقد وجدت هذه الآلة أوسع توزيع: من الصناعة (المراوح ، الكسارات ، الضواغط) إلى الاستخدام المنزلي (الغسالات ، المثاقب ، إلخ). لكن ما هو مبدأ تشغيل المحرك الكهربائي؟
الوجهة
مبدأ تشغيل المحرك الكهربائي وأهدافه الرئيسية هو نقل الطاقة الميكانيكية اللازمة لأداء العمليات التكنولوجية إلى الهيئات العاملة. المحرك نفسه يولده بسبب الكهرباء المستهلكة من الشبكة. بشكل أساسي ، مبدأ تشغيل المحرك الكهربائي هو تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية. كمية الطاقة الميكانيكية التي تولدها في وحدة زمنية واحدة تسمى الطاقة.
مشاهدةمحركات
اعتمادًا على خصائص شبكة الإمداد ، يمكن التمييز بين نوعين رئيسيين من المحركات: على التيار المباشر وعلى التيار المتردد. أكثر آلات التيار المستمر شيوعًا هي المحركات ذات الإثارة المتسلسلة والمستقلة والمختلطة. أمثلة على محركات التيار المتردد هي آلات متزامنة وغير متزامنة. على الرغم من التنوع الظاهر ، فإن الجهاز ومبدأ تشغيل محرك كهربائي لأي غرض يعتمد على تفاعل موصل مع تيار ومجال مغناطيسي ، أو مغناطيس دائم (جسم مغناطيسي حديدي) مع مجال مغناطيسي.
الحلقة الحالية - نموذج أولي للمحرك
يمكن أن تسمى النقطة الرئيسية في مسألة مثل مبدأ تشغيل محرك كهربائي ظهور عزم الدوران. يمكن النظر في هذه الظاهرة باستخدام مثال الإطار ذي التيار ، والذي يتكون من موصلين ومغناطيس. يتم توفير التيار للموصلات من خلال حلقات التلامس ، والتي يتم تثبيتها على محور الإطار الدوار. وفقًا لقاعدة اليد اليسرى الشهيرة ، ستعمل القوى على الإطار ، والتي ستنشئ عزمًا حول المحور. وسوف تدور عكس اتجاه عقارب الساعة تحت تأثير هذه القوة الكلية. من المعروف أن لحظة الدوران هذه تتناسب طرديًا مع الحث المغناطيسي (B) ، وقوة التيار (I) ، ومنطقة الإطار (S) وتعتمد على الزاوية بين خطوط المجال ومحور الأخير. ومع ذلك ، تحت تأثير اللحظة التي تتغير في اتجاهها ، سيتأرجح الإطار. ما الذي يمكن عمله لإنشاء ملفالاتجاهات؟ يوجد خياران هنا:
- تغيير اتجاه التيار الكهربائي في الإطار وموضع الموصلات بالنسبة لأقطاب المغناطيس ؛
- قم بتغيير اتجاه الحقل نفسه ، بينما يدور الإطار في نفس الاتجاه.
يستخدم الخيار الأول لمحركات التيار المستمر. والثاني هو مبدأ محرك التيار المتردد.
تغيير اتجاه التيار بالنسبة للمغناطيس
لتغيير اتجاه حركة الجسيمات المشحونة في موصل الإطار بالتيار ، فأنت بحاجة إلى جهاز يحدد هذا الاتجاه اعتمادًا على موقع الموصلات. يتم تنفيذ هذا التصميم من خلال استخدام جهات الاتصال المنزلقة ، والتي تعمل على توفير التيار للحلقة. عندما تحل حلقة واحدة محل حلقتين ، عندما يدور الإطار نصف دورة ، ينعكس اتجاه التيار ، ويحتفظ به عزم الدوران. من المهم أن نلاحظ أن حلقة واحدة يتم تجميعها من نصفين ، معزولين عن بعضهما البعض.
تصميم آلة العاصمة
المثال أعلاه هو مبدأ العمل لمحرك DC. تتميز الآلة الحقيقية ، بالطبع ، بتصميم أكثر تعقيدًا ، حيث يتم استخدام عشرات الإطارات لتشكيل لف المحرك. توضع موصلات هذا الملف في أخاديد خاصة في قلب أسطواني مغناطيسي مغناطيسي. نهايات اللفات متصلة بحلقات معزولة تشكل مجمعا.يعد اللف والمحول والقلب محركًا يدور في المحامل على جسم المحرك نفسه. يتم إنشاء المجال المغناطيسي للإثارة بواسطة أقطاب مغناطيسية دائمة ، والتي تقع في السكن. اللف متصل بالتيار الكهربائي ، ويمكن تشغيله إما بشكل مستقل عن دائرة حديد التسليح أو في سلسلة. في الحالة الأولى ، سيكون للمحرك الكهربائي إثارة مستقلة ، في الحالة الثانية - متسلسلة. يوجد أيضًا تصميم إثارة مختلط ، عند استخدام نوعين من وصلات اللف في وقت واحد.
آلة متزامنة
مبدأ تشغيل محرك متزامن هو إنشاء مجال مغناطيسي دوار. ثم تحتاج إلى وضع الموصلات في هذا المجال ، والتي يتم تبسيطها بتيار ثابت في الاتجاه. يعتمد مبدأ تشغيل المحرك المتزامن ، الذي أصبح واسع الانتشار في الصناعة ، على المثال أعلاه مع حلقة مع التيار. يتم تشكيل المجال الدوار الناتج عن المغناطيس باستخدام نظام من اللفات المتصلة بالتيار الكهربائي. عادةً ما يتم استخدام اللفات ثلاثية الطور ، ومع ذلك ، فإن مبدأ تشغيل محرك التيار المتردد أحادي الطور لن يختلف عن محرك ثلاثي الطور ، باستثناء ربما في عدد المراحل نفسها ، وهو أمر غير مهم عند النظر في ميزات التصميم. يتم وضع اللفات في فتحات الجزء الثابت مع بعض الإزاحة حول المحيط. يتم ذلك لإنشاء مجال مغناطيسي دوار في فجوة الهواء المشكلة.
التزامن
نقطة مهمة للغاية هي التشغيل المتزامن للمحرك الكهربائيالبناء أعلاه. عندما يتفاعل المجال المغناطيسي مع التيار في لف الجزء المتحرك ، تتشكل عملية دوران المحرك نفسها ، والتي ستكون متزامنة فيما يتعلق بدوران المجال المغناطيسي المتكون على الجزء الثابت. سيتم الحفاظ على التزامن حتى الوصول إلى أقصى عزم دوران ، والذي تسببه المقاومة. إذا زاد الحمل ، فقد يخرج الجهاز عن المزامنة.
المحرك التعريفي
مبدأ تشغيل المحرك الكهربائي غير المتزامن هو وجود مجال مغناطيسي دوار وإطارات مغلقة (ملامح) على الدوار - الجزء الدوار. يتم تشكيل المجال المغناطيسي بنفس الطريقة كما في محرك متزامن - بمساعدة اللفات الموجودة في أخاديد الجزء الثابت ، والمتصلة بشبكة جهد متناوب. تتكون اللفات الدوارة من اثني عشر إطارات حلقة مغلقة وعادة ما يكون لها نوعان من التنفيذ: طور ودائرة قصيرة. مبدأ تشغيل محرك التيار المتردد في كلا الإصدارين هو نفسه ، يتغير التصميم فقط. في حالة العضو الدوار ذو القفص السنجابي (المعروف أيضًا باسم قفص السنجاب) ، يُسكب الملف بالألمنيوم المصهور في الفتحات. في تصنيع لف الطور ، يتم إخراج نهايات كل مرحلة باستخدام حلقات تلامس منزلقة ، حيث سيسمح ذلك بتضمين مقاومات إضافية في الدائرة ، والتي تعد ضرورية للتحكم في سرعة المحرك.
آلة الجر
مبدأ تشغيل محرك الجر يشبه مبدأ محرك التيار المستمر. من شبكة الإمداد ، يتم توفير التيار لمحول تصعيد. إضافيينتقل التيار المتردد ثلاثي الطور إلى محطات جر خاصة. هناك مقوم. يحول التيار المتردد إلى تيار مستمر. وفقًا للمخطط ، يتم تنفيذه بأحد أقطابه على أسلاك التلامس ، والثاني - مباشرة إلى القضبان. يجب أن نتذكر أن العديد من آليات الجر تعمل بتردد يختلف عن التردد الصناعي المعمول به (50 هرتز). لذلك ، يتم استخدام محول التردد لمحرك كهربائي ، مبدأ تشغيله هو تحويل الترددات والتحكم في هذه الخاصية.
عند المنساخ المرتفع ، يتم توفير الجهد للغرف التي توجد بها مقاومات البداية ومقاومات التيار. بمساعدة أجهزة التحكم ، يتم توصيل المتغيرات المتغيرة بمحركات الجر ، والتي تقع على محاور العربات. منها ، يتدفق التيار عبر الإطارات إلى القضبان ، ثم يعود إلى محطة الجر ، وبالتالي يكمل الدائرة الكهربائية.
