أنواع المحركات الكهربائية - ما هي الأنواع الموجودة؟
يوجد الآن أنواع مختلفة من المحركات الكهربائية. يكمن الاختلاف الأكثر أهمية بين الأنواع الفردية في مصدر الطاقة. وهو ما يتم تحديده بالفعل في مرحلة التصميم ما إذا كان يجب تزويد المحرك بتيار مباشر أو تيار متناوب أو تيار ثلاثي الطور. ومع ذلك ، يتم أيضًا إنشاء المجالات المغناطيسية المطلوبة بطرق مختلفة في المحركات المعنية. بالإضافة إلى المغناطيس الدائم القوي ، تُستخدم المغناطيسات الكهربائية أيضًا اعتمادًا على الاستخدام المقصود. في أبسط الحالات ، يتم لف ملف من الأسلاك النحاسية فوق قلب حديدي مصنوع من صفائح معدنية لتوليد المجال المغناطيسي المطلوب. يتم وصف الاختلافات بين أكثر أنواع المحركات الكهربائية شيوعًا والتصاميم المختلفة لمزيد من التفصيل في الأقسام التالية.
ما هو الفرق بين محركات التيار المستمر والتيار المتردد؟
كما هو موضح سابقًا ، يتم تشغيل محركات التيار المستمر بمغناطيس دائم كعنصر ثابت. إذا تم عكس جهد التشغيل للدوار او المحور ، يتغير اتجاه دوران المحرك. إذا تم تشغيل محرك DC بجهد تيار متردد قدره 50 هرتز ، فلن يتمكن الدوار او المحور من تغيير اتجاه الدوران 100 مرة في الثانية. في هذه الحالة ، لن يدور الدوار ، لكنه سيصدر ضوضاء طنين فقط.
لتجنب ذلك ، يجب أن يتغير المجال المغناطيسي للجزء الثابت في نفس الايقاع 50 هرتز مثل ذلك الخاص في المحور او القسم الدوار. في الممارسة العملية ، يتم تحقيق ذلك من خلال عدم استخدام مغناطيس دائم للجزء الثابت ، ولكن باستخدام حزمة من شرائح الصفائح المعدنية المزودة بملف إثارة او حث مغناطيسي . تتغير المجالات المغناطيسية للجزء الثابت والدوار في هذه الحالة بشكل متزامن 100 مرة في الثانية ، مما يسمح للمحرك بالعمل باستمرار في اتجاه واحد. إذا تم توصيل لف الجزء الثابت ولف عضو الإنتاج في سلسلة (توصيل سلسلة / توصيل سلسلة) ، يُشار إلى المحرك على أنه محرك ذو جرح متسلسل أو محرك ملفوف متسلسل. تستخدم هذه الأنواع من المحركات في الأجهزة المنزلية مثل الخلاطات أو المكانس الكهربائية. إذا تم توصيل لف الجزء الثابت ولف العضو الدوار بشكل متوازٍ ، يُشار أيضًا إلى المحرك باسم محرك التحويل.
محرك التيار المتردد مع لف الجزء الثابت في القسم العلوي.
ما هو محرك ثلاثي الأطوار؟
عندما يكون هناك حاجة أكبر للطاقة ، على سبيل المثال في الصناعة أو في الإنتاج أو في الآلات الكهربائية ، لا يتم تشغيل المحركات الكهربائية بالتيار المتردد ، ولكن بتيار متناوب ثلاثي الطور أو "تيار ثلاثي الطور". من الناحية العملية ، أثبتت دوارات قفص السنجاب قيمتها ، حيث لا تحتوي على أجزاء قابلة للتلف تقريبًا ولا تتطلب سوى القليل من الصيانة.ما هو تيار ثلاثي الطور بالضبط؟
عند إمداد المباني بالطاقة ، يوفر مورد الطاقة ثلاث مراحل (خطوط حاملة للتيار). يتم استخدام فرق الجهد بين إحدى المراحل الثلاث (L1 أو L2 أو L3) والموصل المحايد (N) للتركيب الكهربائي. الجهد في هذه الحالة هو 230 فولت. نظرًا لأن المراحل الثلاث متباعدة بمقدار 120 درجة في الوقت نفسة ، يمكن قياس فرق الجهد البالغ 400 فولت بين المراحل.
يتم إزاحة المراحل الثلاث L1 و L2 و L3 بمقدار 120 درجة لبعضها البعض.
توصيل محرك ثلاثي الطور:
إذا تم ترتيب ثلاث لفات من الأسلاك (SP1 إلى SP3) في مثلث وتم توصيلها بالمراحل الثلاث انظر الصورة في الاسفل ، فإن الملفات تبني مجالًا مغناطيسيًا "يدور" بإيقاع مع تردد التيار الكهربائي. الآن يجب تركيب دوار مغناطيسي فقط في مركز الملفات الثلاثة ، والذي "يُؤخذ على طول" بواسطة المجال المغناطيسي الدوار. نتيجة لذلك ، يمكن للمحرك ثلاثي الطور الاستغناء عن المبدل ، مما يبسط التصميم بشكل كبيرانظر الصورة على اليمين . يتكون الجزء المتحرك من عمود (1) بصفائح حديدية دائرية (2) معزولة عن بعضها البعض. يتم تضمين العديد من قضبان معدنية صلبة (غير مرئية في الصورة) في الدوار او المحور ، والتي تعمل كموصلات. على جانبي الدوار ، كل من القضبان المعدنية متصلة موصلًا (ذات دائرة قصيرة) بلوحة معدنية (3). أدى القفص الموصل الناتج إلى تكوين دوار قفص السنجاب . يحث المجال المغناطيسي لملفات الجزء الثابت (4) تيارًا في موصلات القفص الدوار ، والذي بدوره يولد أيضًا مجالًا مغناطيسيًا. يضمن التأثير المتبادل للمجالات المغناطيسية أن الدوار يتم ضبطه في حركة دورانية. يعتمد اتجاه الدوران على ترتيب إزاحة الطور على كبلات التوصيل ويمكن تغييره عن طريق تبديل اثنين من الكابلات الموصلة الثلاثة.
محرك ثلاثي الأطوار مفكك مع ملف المحرك والدوار.
هيكل تخطيطي لمحرك ثلاثي الطور
التوصيل نجمة / دلتا
نظرًا لتيار البدء العالي ، يتم تشغيل المحركات القوية ثلاثية الطور في اتصال نجمي (الرسم A انظر الصوة في الاسفل). نتيجة لذلك ، يتم دائمًا ترتيب ملفين من الملفات الثلاثة (SP1 - SP3) في سلسلة بين المراحل. عندما يصل المحرك إلى السرعة ، يتم التبديل إلى اتصال دلتا (الرسم B) بحيث يمكن للمحرك توفير الطاقة الكاملة. تعتمد السرعة على تردد التيار الكهربائي وعدد أزواج الملفات. وفقًا للصيغة أدناه ، فإن المحرك الذي يحتوي على أربعة أزواج من الملفات له سرعة ثابتة تبلغ 750 دورة في الدقيقة.
إذا كان التحكم في السرعة مطلوبًا ، فيجب استخدام محولات التردد. تقوم محولات التردد بتغيير التردد الثابت لجهد التيار المتردد في شبكة الإمداد إلى تردد متغير للمحرك المتصل. نظرًا لأن الجزء المتحرك يتخلف عن المجال المغناطيسي للجزء الثابت وغير متزامن ، تُعرف هذه المحركات أيضًا باسم المحركات غير المتزامنة. في المقابل ، في المحرك المتزامن ، يدور الجزء المتحرك بشكل متزامن مع الحقل الدوار للجزء الثابت. ومع ذلك ، فإن المحركات المتزامنة أكثر تعقيدًا.
ما هو المحرك الكهربائي بدون فرش كربونية Brushless-Elektromotor ؟
من حيث المبدأ ، المحركات الكهربائية بدون فرش هي محركات ثلاثية الطور تُستخدم في تكنولوجيا التحكم ، مثل محركات المركبات وأيضًا في صنع النماذج. نظرًا لأن المحركات لا تحتوي على فرش كربونية ، فلا يوجد شرر للفرشاة من شأنه أن يتداخل مع تقنية التحكم عن بعد أو إلكترونيات التحكم. تختلف المحركات في تصميمها من حيث الدوارات الداخلية والخارجية.
في حالة وجود دوار داخلي الشكل في اللون الاحمر ، توجد ملفات الجزء الثابت على السطح الخارجي للغلاف الثابت. يتكون الجزء المتحرك من مغناطيس أسطواني دائم يدور داخل الغلاف.
معا الشكل على اليمين في الصورة فيكون هنا العكس تماما. يمثل الجزء الثابت مع الملفات الجزء الداخلي الثابت للمحرك. يتم تثبيت غلاف المحرك مع المغناطيس الدائم في الداخل بشكل دوار وإحاطة الجزء الثابت.
نظرًا لتصميمها ، تتمتع الدوارات الداخلية بسرعات عالية وعزم دوران منخفض نوعًا ما. من ناحية أخرى ، تتمتع الدوارات الخارجية بعزم دوران مرتفع ولكن ليس مثل هذه السرعات العالية. من أجل استخدام المحركات الكهربائية بدون فرش بشكل فعال ، فإنها تتطلب وحدة تحكم خاصة بالمحرك تقوم بتحويل جهد التيار المستمر من بطارية القيادة إلى تيار اصطناعي ثلاثي الطور. في قطاع إنشاء النماذج ، يتم استخدام وحدات تحكم خاصة في السرعة بدون فرش (ESC = وحدة التحكم الإلكترونية في السرعة). يتلقى جهاز التحكم في السرعة معلومات حول السرعة التي يجب أن يعمل بها المحرك من جهاز الاستقبال. لتغيير اتجاه الدوران ، يكفي ببساطة تبادل اثنين من الكابلات الثلاثة المتصلة.
نظرًا لتصميمها ، تتمتع الدوارات الداخلية بسرعات عالية وعزم دوران منخفض نوعًا ما. من ناحية أخرى ، تتمتع الدوارات الخارجية بعزم دوران مرتفع ولكن ليس مثل هذه السرعات العالية. من أجل استخدام المحركات الكهربائية بدون فرش بشكل فعال ، فإنها تتطلب وحدة تحكم خاصة بالمحرك تقوم بتحويل جهد التيار المستمر من بطارية القيادة إلى تيار اصطناعي ثلاثي الطور. في قطاع إنشاء النماذج ، يتم استخدام وحدات تحكم خاصة في السرعة بدون فرش (ESC = وحدة التحكم الإلكترونية في السرعة). يتلقى جهاز التحكم في السرعة معلومات حول السرعة التي يجب أن يعمل بها المحرك من جهاز الاستقبال. لتغيير اتجاه الدوران ، يكفي ببساطة تبادل اثنين من الكابلات الثلاثة المتصلة.
ما هو محرك الخطوة Schrittmotor؟
محرك الخطوة هو في الأساس محرك كهربائي بدون فرش مصمم كعضو دوار داخلي. نظرًا لتصميمها والتحكم فيها ، فهي قادرة على أداء حركات دورانية محددة (زوايا خطوة) بمقدار 1.8 درجة أو أقل. يتم تغذية المحركات الخطوة بجهد DC ، والذي يجب تحويله إلى ملفات المحرك بطريقة / تسلسل محدد بدقة. لهذا السبب ، يتم التحكم إلكترونيًا في محركات الخطوة. تتوفر محركات الخطوة في تصميمات مختلفة: محرك الخطوة ممانعة في هذا المحرك ، يتكون الجزء المتحرك من قلب مسنن من الحديد الناعم وجزء ثابت مسنن داخليًا. عندما يتم تشغيل تيار الجزء الثابت ، يقوم الجزء المتحرك دائمًا بمحاذاة نفسه بطريقة تجعل أسنان الجزء المتحرك وأسنان الجزء الثابت تواجه بعضها البعض ، مما يخلق أقل مقاومة ممكنة للتدفق المغناطيسي.
نكتفي الى هنا وسوف نشرح بقية الانواع في مقال قادم باذن الله.