المحركات الكهربيه

تعتبر المحركات الكهربية هى القوة المحركة لكثيرا من التطبيقات الصناعية وتستهلك المحركات الكهربية بانواعها حوالى 60% من الطاقة الكهربية فى العالم , لذلك من المهم دراسة خواص واداء تلك المحركات حتى يمكن استخدامها افضل استخدام حسب طبيعة الحمل , وتعد محركات التيار المستمر من اهم الانواع حيث تستخد بكثرة فى الجر الكهربى والروافع وصناعات الغزل والنسيج ودرفلة الحديد وكذلك صناعة الورق والاسمنت وذلك لما تتميز بة من سهولة التحكم فى سرعتها واعطائها عزم مرتفع خصوصا عند بدء الحركة وسوف نتناول فى هذا الباب من المحركات التيار المستمر ما يهمنا باسلوب نرجوا أن يفيد ويصل من نود إيصاله...........

المُحَرِّك الكهربائي آلة تحوِّل الطاقة الكهربائية إلى قدرة ميكانيكية حيث يتم تغذية ملفات المجال بالتيار اللازم لتوليد مجال مغناطيسى وفى نفس الوقت يتم تغذية عضو الاستنتاج او المنتج بالتيار المناسب وذلك من خلال الفرش الكربونية ويقوم هذا التيار بتوليد مجال مغناطيسى اخر ونتيجة لمحصلة المجالين ينشا عزم دوران يعمل على دوران العضو الدائر .

وتعتمد نظرية عمل المحرك على قانون فارادى ( فاذا وضع موصل يحمل تيار كهربى فى مجال مغناطيسى فانة تتولد بة قوة دافعة كهربية تعمل على حركة الموصل ) والشكل يوضح اذا كان لدينا موصل طوله L على شكل مربع موجود فى مجال مغناطيسى منتظم كثافة الفيض له B يمر بة تيار I فيتولد قوة F تؤثر فى اتجاة يتحدد بقاعدة فلمنج لليد اليسرى F=BIL .

1- الهيكل الخارجي (Yoke).

2- ملفات المجال (Field Coils).

3- حذاء القطب (POLE-Core) .

4- عضو الاستنتاج (Armature).

5- ملفات عضو الاستنتاج (Armature Windings).

6- عضو التوحيد (Commutator).

7- الفرش الكربونية وكراسى التحميل (Brushers& Bearings).

هو الاطار الخارجى للالة وفائدتة حمل الاقطاب ويحمى المحتويات الداخلية للالة وايضا يمر فية الفيض المغناطيسى الذى تنتجة الاقطاب ويصنع الهيكل فى الالات الصغيرة من الحديد الظهر امل فى الالات الكبيرة فيصنع من سبيكة من الصلب او الصلب المدرفل .

وتسمى ايضا ملفات القطب وهى عبارة عن ملفات من سلك من النحاس الملفوف فى شكل اطار ليركب على القلب المغناطيسى والاطار وهو الذى يلف علية الملف , فعند مرور التيار الكهربى فى هذا الملف يتكزن مجال كهرومغناطيسي الذى يكون الفيض المغناطيسى المناسب الذى يقطع موصلات عضو الاستنتاج .

ويصنع من الحديد الظهراو الصلب المسبوك ويصنع فى صورة شرائح معزولة لتقليل التيارات الدوامية يتم ربطها فى الهيكل بمسامير وفائدتة الاساسية نشر الفيض الخارج من الاقطاب فى الثغرة الهوائية ولة مقطع كبير ليقلل من ممانعة المسار المغناطيسى وله فائدة اخرى هى حمل ملفات المجال .

وهو الذى يحتضن ملفات عضو الاستناج التى يجب ان يكون مسارها لة اقا ممانعة مغناطيسية للفيض الذى يمر من القطب الشمالى الى القطب الجنوبى .

وهو يكون على شكل اسطوانى مصنوع من شرائح دائرية مسننة بها مجارى وثقوب لعمل ممرات هوائية للتبريد والغرض من استخدام الشرائح هو تقليل فقد التيارات الدوامية ولكن كلما صغر سمك اللوح تزيد الممانعة المغناطيسية , ويفصل قلب المنتج عن قلب القطب بفجوة هوائية صغيرة.

يتم لف ملفات عضو الاستنتاج ووضعها فى مجارى طولية خاصة بها وهى تكون معزولة ومثبتة بقطع من الخشب أو أسافين من الفيبر .

وظيفة عضو التوحيد هى جمع التيار الكهربى من موصلات عضو الاستنتاج وتقويم التيار من التيار المتردد الى التيار المستمر وهو اسطوانى الشكل ويتكون من اجزاء صغيرة معزولة متجاورة مصنوعة من النحاس المسحوب ومعزولة بشرائح من الميكا .

ويكون عدد اجزاء عضو التوحيد يساوى عدد الملفات ويوجد لكل جزء زائدة او عروة لتوصيل الملف

الفرش الكربونية وكراسى التحميل

تقوم الفرش بجمع التيار من عضو التوحيد وهى مصنوعة من الكربون وعلى شكل مستطيل وتوضع الفرش فى حامل للفرش ويثبت الحامل فى عمود بحيث تواجة الفرش عضو التوحيد ويضغط عليها ياى لتلامس عضو التوحيد والكراسى تستخدم فى تحميل العضو الدوار وهى عبارة عن رولمان بلى مغموس فى زيت لتقليل الاحتكاك فى الكراسى.

1- محركات التيار المستمر ذات التغذية المنفصلة .

2- محركات التيار المستمر ذات التغذية الذاتية .

نظرا لان محركات التيار المستمر ذات التغذية المنفصلة تشبة تماما محركات التوازى سوف يتم التركيز على محركات التيار المستمر ذات التغذية الذاتية .

ويوضح الشكل توصيل محرك التوازى حيث تكون ملفات المجال متصلة بالتوزى مع المنتج ويتميز هذا النوع من المحركات بانة ذو مجال ثابت تقريبا .

منحنيات الخواص

يتمثل منحنيات الخواص لمحرك التوازى فى العلاقات الاتية:

السرعة مع تيار المنتج n , Ia :

ونلاحظ من العلاقة ان السرعة تقل كلما زاد تيار المنتج الذى هو تيار الحمل بدرجة طفيفة كما هو موضح بالمنحنى .

العزم مع تيار المنتج T ,Ia:

يمكن رسم منحنى خواص العزم مع تيار المنتج ونلاحظ منه تناسب العزم تناسب طردى مع تيار المنتج عن ثبوت الفيض او تيار المجال وثبوت الجهد داخل المحرك حيث نجد ان العزم يزداد بزيادة تيار المنتج .

يستخدم محرك التوازى من الحالات التى تحتاج الى سرعة ثابتة تقريبا والتى يمكن ان تهبط فيها السرعة هبوط طفيفا مع زيادة الحمل لذلك فهو يستخدم عموما فى الات الورش كامخارط والمقاشط كما انه يمكن ان يناسب الات الغزل والنسيج .

ويوضح الشكل طريق توصيل محرك التوالى حيث توصل ملفات المجال بالتوالى مع المنتج .

منحنيات الخواص

العزم مع تيار المنتج T ,Ia:

فنجد منحنى الخواص على شكل قطع ناقص حيث ان العزم يتناسب طرديا مع تيار المنتج كلما زاد تيار المنتج زاد العزم .

السرعة مع تيار المنتج n , Ia :

أما العلاقة بين السرعة وتيار المنتج هى علاقة عكسية حيث مع زيادة تيار المنتج تقل السرعة ويوضح المنحنى شكل العلاقة .

لا يفضل استخدام محرك التوالى فى حالة عدم وجود حمل حتى لا يتسبب فى وجود مشاكل ميكانيكية متعلقة بزيادة السرعة .

في حالة محرك التوالى نجد ان عزم الدوران يتناسب طرديا مع مربع التيار (تيار المنتج) بينما تتناسب السرعة تناسب عكسى مع تيار الحمل (تيار المنتج) بحيث تظل القدرة متناسبة مع تيار المنبع مع هذا ان هذة المحركات قادرة على مواجهة احمال كبيرة دون الحاجة فى تعدى الحدود المقبولة فى اخذ القدرة من المنبع ,نظرا لان هبوط سرعة الدوران مع الاحمال الثقيلة يعمل على الحد من القدرة المأخوذة من المنبع وهذا يجعل محرك التوالى اكثر ملائمة فى حالات الجر الكهربى وايضا يستخدم مع الاوناش والبروافع والمصاعد الكهربائية .

المحرك المركب هو اساس محرك التوازى أضيفت الية ملفات توالى يمر فيها تيار المنبع فى المحرك القصير وتيار المنتج فى المحرك الطويل فى اتجاة معين بحيث يؤدى تاثير المجال المغناطيسى الذى تعطية هذة الملفات على المجال المغناطيسى لمفات التوازى وبذلك يكتسب المحرك خصائص معينة بالنسبة للسرعة والعزم وهناك نوعان من المحركات المركبة حسب توصيل ملفات التوالى وملفات التوازى .

1- محرك مركب طويل .

2- محرك مركب قصير .

ونجد من محصلة مجالات كلا من ملفات التوالى وملفات التوازى مجال مغناطيسى اخر يتحدد مقداره بناءا على طريقة توصيا ملفات التوالى اى بمعنى اخر اتجاة التيار فية اما ان تعطى مجال يساعد مجال ملفات التواى او يعاكسها وينقسم المحرك المركب بناء على ذلك الى ثلاث انواع :

تزداد قيمة Φ حيث وهى عبارة عن عدد خطوط المجال المغناطيسى المحصلة كلما ازداد الحمل فتنخفض السرعة بمقدار يتوقف على طريقة اعداد ملفات التوالى والشكل يوضح منحنى الخواص لهذا النوع .

تحافظ ملفات التولى فى هذا النوع على قيمة Φ ثابتة على الرغم من تغير الحمل متظل سرعة المحرك ثابتة تقريبا عند الاحمال المختلفة والشكل يوضح منحنى الخواص الخاص بة .

تعطى ملفات التوالي في هذا النوع مجالا مغناطيسيا يضاد اتجاه ملفات التوازىوذلك عند مرور التيار فيها وبذلك تقل قيمة الـ Φ كلما ازداد الحمل على المحرك مما يؤدى الى زيادة سرعة المحرك كما هو كوضح .

يمكن استخدام المحرك المركب المستوى كبديل عن محرك التوازى وذلك للاحمال التى تحتاج الى سرعة ثابتة على الرغم من تغير الحمل ,أما المحرك المركب الفرقى فيستخدم فى درفلة الحديد .

تحتاج كثيرا من الاغراض الى عكس حركة المحرك كمشروعنا هذا الذى يعبر عن الاوناش او الترام وغير ذلك ويتم عكس حركة الدوران بعكس اتجاة التيار فى ملفات المنتج او فى ملفات المجال ويجب عكس التيار فى احدى الملفين وليس معا فاذا تم عكس التيار فى الملفين معا فى ان واحد يظل اتجاة الدوار كما هو , ويتم عكس التيار فى احدى الملفين عن طريق تغير اطراف التوصيل او عكسهم والشكل يوضح طريقة عكس أتجه .

اولا : تنظيم السرعة فى محرك التوازى :

1- باستخدام مقاومة متغيرة .

2- تنظيم السرعة بالتحكم بالجهد المسلط .

3- تنظيم السرعة عن طريق المجال .

ثانيا : تنظيم السرعة فى محرك التوالى :

1- توصيل مقاومات بالتوالى مع دائرة المحرك .

2- توصيل مقاومات بالتوازى مع ملفات المجال .

3- تقسيم ملفات المجال.

1- بادئ الحركة اليدوى .

2- بادئ الحركة الاوتوماتيكى .

تظهر هذة المفقودات فى صورة حرارة تؤدى الى رفع حرارة المحرك وقد تتسبب فى تلفه لذلك يجب دراسة تاثيرها جيدة .

تنقسم المفقودات الى ثلاث انواع وهم كالاتى :

1- الفقد الميكانيكى .

2- الفقد النحاسى .

3- الفقد الحديدي.