طريقة عمل المحرك الكهربائي

أصبح المحرك الكهربائي أكثر شهرة وحظيًا بالتقدير خلال السنوات القليلة الماضية بفضل اندماجه المحسن في سياراتنا. نظرًا لأن معظم الناس يفهمون ويقدرون تأثير تلوثهم على المناخ، فقد كان هناك طلب أكبر على مصنعي السيارات لإنشاء سيارات يمكن أن تساعد في تحسين بيئتنا، أو على الأقل تقليل الضرر. في المقال التالي سوف نناقش طريقة عمل المحرك الكهربائي.

مكونات المحرك الكهربائي.

يتكون المحرك الحثي ثلاثي الأطوار رباعي الأقطاب من جزأين رئيسيين - الجزء الثابت والدوار. اقرأ المزيد أدناه حول الجزء الثابت والدوار وتعرف على الجزء الذي يلعبه كل منهما في المحرك الكهربائي.

الجزء الثابت

يتكون الجزء الثابت من ثلاثة أجزاء قلب ثابت وسلك موصل وإطار. قلب الجزء الثابت عبارة عن مجموعة من الحلقات الفولاذية المعزولة عن بعضها البعض ومغلفة معًا. تحتوي هذه الحلقات على فتحات في داخل الحلقات يلتف حولها السلك الموصل لتشكيل لفائف الجزء الثابت.

ببساطة، في المحرك الحثي ثلاثي الطور، هناك ثلاثة أنواع مختلفة من الأسلاك. يمكنك استدعاء هذه الأنواع من الأسلاك، المرحلة 1 والمرحلة 2 والمرحلة 3. يتم لف كل نوع من الأسلاك حول الفتحات الموجودة على الجوانب المتقابلة للجزء الداخلي من الجزء الثابت.

بمجرد وضع السلك الموصّل في مكانه داخل قلب الجزء الثابت، يتم وضع اللب داخل الإطار.

الجزء الدوار

يتكون الجزء المتحرك أيضًا من ثلاثة أجزاء قلب دوار، وقضبان موصلة وحلقتان طرفيتان. يشكل التصفيح الفولاذي المصنوع من سبائك عالية الجودة قلب الدوار الأسطواني الذي يحتوي على ما يشبه قضيب يمر عبر مركزه. يوجد في الجزء الخارجي من قلب الجزء المتحرك فتحات تعمل إما بالتوازي مع قضيب يشبه القضيب في مركز قلب الدوار أو ملتوية قليلاً لتشكيل فتحات قطرية. إذا كان قلب الجزء الثابت يحتوي على فتحات قطرية على الجزء الخارجي من القلب، فإنه يسمى دوار قفص السنجاب.

يستخدم المحرك الحثي ثلاثي الأطوار رباعي الأقطاب دوارات قفص السنجاب. على طول الخطوط القطرية في القلب، يتم وضع قضبان موصلة لعمل لف الدوار. ثم توضع الحلقات النهائية على جانبي القلب لتقصير الدائرة الكهربائية لجميع قضبان التوصيل التي تم وضعها في الخطوط القطرية لنواة الجزء المتحرك.

بمجرد تجميع العضو الدوار والجزء الثابت، ينزلق الجزء المتحرك إلى الجزء الثابت ويتم وضع أجراس طرفيتين على كلا الجانبين. هذه الأجراس الطرفية مصنوعة من نفس مادة إطار الجزء الثابت وتستخدم لحماية المحرك من كلا الجانبين.

كيف يعمل المحرك الكهربائي؟

إذا كنت مهندسًا كهربائيًا، فأنت تعرف كيف يعمل المحرك الكهربائي. إذا لم تكن كذلك، فقد يكون الأمر محيرًا للغاية، لذلك إليك التفسير المبسط لكيفية عمل محرك تحريضي رباعي الأقطاب وثلاثي الأطوار في السيارة.

يبدأ بالبطارية في السيارة المتصلة بالمحرك. يتم توفير الطاقة الكهربائية للجزء الثابت عبر بطارية السيارة. يتم ترتيب الملفات داخل الجزء الثابت (المصنوعة من السلك الموصل) على جوانب متقابلة من قلب الجزء الثابت وتعمل كمغناطيس بطريقة ما. لذلك، عندما يتم توفير الطاقة الكهربائية من بطارية السيارة للمحرك، تخلق الملفات مجالات مغناطيسية دوارة تسحب القضبان الموصلة على الجزء الخارجي من الدوار على طول خلفه. الدوار هو ما يخلق الطاقة الميكانيكية اللازمة لتشغيل تروس السيارة، والتي بدورها تقوم بتدوير الإطارات.

الآن، في سيارة عادية غير كهربائية، يوجد محرك ومولد. تعمل البطارية على تشغيل المحرك الذي يعمل على تشغيل التروس والعجلات. إن دوران العجلات هو ما يمد المولد في السيارة بالطاقة ويقوم المولد بإعادة شحن البطارية. لهذا السبب يُطلب منك قيادة سيارتك لفترة من الوقت بعد بطء آدائها حيث يجب إعادة شحن البطارية لتعمل بشكل مناسب.

في السيارة الكهربائية، لا يوجد مولد تيار متردد. إذن، كيف يتم إعادة شحن البطارية بعد ذلك؟ على الرغم من عدم وجود مولد تيار متردد منفصل، فإن المحرك الموجود في السيارة الكهربائية يعمل كمحرك ومولد. هذا أحد الأسباب التي تجعل السيارات الكهربائية فريدة من نوعها. كما هو مشار إليه أعلاه، تبدأ البطارية تشغيل المحرك، الذي يوفر الطاقة للتروس التي تقوم بتدوير الإطارات. تحدث هذه العملية عندما تكون قدمك على دواسة الوقود حيث يتم سحب الجزء المتحرك على طول بواسطة المجال المغناطيسي الدوار، مما يتطلب المزيد من عزم الدوران. لكن ماذا يحدث عندما تترك دواسة الوقود؟

عندما تخرج قدمك من دواسة الوقود، يتوقف المجال المغناطيسي الدوار ويبدأ الجزء المتحرك في الدوران بشكل أسرع (بدلاً من سحبه بواسطة المجال المغناطيسي). عندما يدور الدوار بشكل أسرع من المجال المغناطيسي الدوار في الجزء الثابت، فإن هذا الإجراء يعيد شحن البطارية، ويعمل كمولد.

لتبسيط هذه العملية بشكل أكبر تخيل قيام دراجة بدواسة أعلى التل. للوصول إلى قمة التل، تحتاج إلى الضغط بقوة أكبر وقد تضطر إلى الوقوف وإنفاق المزيد من الطاقة لتدوير الإطار لكي تصل إلى قمة التل. هذا مشابه للضغط على الغاز. يخلق المجال المغناطيسي الدوار الذي يسحب الجزء المتحرك خلفه المقاومة (أو العزم) اللازم لتحريك الإطارات والسيارة. بمجرد وصولك إلى قمة التل، يمكنك أن تأخذ الأمور بسهولة وتعيد الشحن بينما تتحرك العجلات بشكل أسرع لإنزالك إلى أسفل التل. يحدث هذا في السيارة عندما تترك قدمك بعيدًا عن الغاز ويتحرك الدوار بشكل أسرع ويعيد الطاقة الكهربائية إلى خط الطاقة لإعادة شحن البطارية.

ما هو التيار المتردد (AC) مقابل التيار المباشر (DC)؟

يبدو أن الاختلافات المفاهيمية وراء هذين النوعين من التيارات واضحة إلى حد ما. بينما يكون أحد التيار ثابتًا، يكون الآخر أكثر تقطعًا. ومع ذلك، فإن الأمور أكثر تعقيدًا قليلاً من مجرد هذا التفسير البسيط، لذلك دعونا نفصل هذين المصطلحين بمزيد من التفصيل قليلاً.

التيار المباشر (DC)

يشير مصطلح التيار المباشر إلى الكهرباء التي تتحرك في اتجاه فردي وثابت في جميع الأوقات. علاوة على ذلك، يحافظ جهد التيار المباشر على قطبية منتظمة، أي قطبية لا تتغير.

فكر في الكيفية التي حددت بها البطاريات بوضوح الجوانب الإيجابية والسلبية لها. حيث يستخدمون تيارات مباشرة لإرسال نفس الجهد على أساس ثابت. بالإضافة إلى البطاريات، تنتج خلايا الوقود والخلايا الشمسية أيضًا تيارات مباشرة، في حين أن الأعمال البسيطة مثل فرك بعض المواد معًا يمكن أن تنتج التيار المستمر أيضًا.

تماشياً مع مفهوم البطارية لدينا، عند النظر في الجوانب الإيجابية والسلبية للبطارية، من المهم ملاحظة أن التيار المباشر يتدفق دائمًا في نفس الاتجاه بين الجانب الإيجابي والسلبي. هذا يضمن أن كلا جانبي البطارية دائمًا موجب وسالب.

التيار المتردد (AC)

يعرّف مصطلح التيار المتردد نوعًا من الكهرباء يتميز بالجهد (مثل ضغط الماء في الخرطوم) والتيار (مثل معدل تدفق الماء عبر الخرطوم) والذي يختلف باختلاف الوقت. نظرًا لأن الجهد والتيار لإشارة التيار المتردد يتغيران، فغالبًا ما يتبعان نمط الموجة الجيبية. نظرًا لكون شكل الموجة عبارة عن موجة جيبية، فإن الجهد والتيار يتناوبان بين قطبية موجبة وسالبة عند النظر إليها بمرور الوقت. يرجع شكل الموجة الجيبية لإشارات التيار المتردد إلى الطريقة التي يتم بها توليد الكهرباء.

مصطلح آخر قد تسمعه عند مناقشة كهرباء التيار المتردد هو التردد. تردد الإشارة هو عدد دورات الموجة الكاملة المكتملة خلال ثانية واحدة من الوقت. يتم قياس التردد بالهرتز، يكون التردد القياسي لخط الطاقة هو 60 هرتز. هذا يعني أن إشارة التيار المتردد تتأرجح بمعدل 60 دورة ذهابًا وإيابًا كاملة كل ثانية.