موسوعة الإلكترونيات الحرة وتعليم البرمجيات.

مواضيع جديدة

السبت، 29 يونيو 2019

أنواع المحركات الكهربائية Types of Electric Motors


شرح أنواع المحركات الكهربائية

ما هو المحرك الكهربائي؟

تعريف المحرك الكهربائي هو جهاز يقوم بتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية دورانية أو خطية.

ما هي أنواع المحركات الكهربائية؟

بما أن المحركات الكهربائية تعمل بالكهرباء، لذلك فإنها تصنف بحسب نوع التيار الكهربائي التي تعمل عليه تلك المحركات. فكما نعلم هنالك نوعان رئيسيان للتيار الكهربائي، التيار المتناوب المتردد AC، والتيار الثابت المستمر DC. ومن هنا، نلاحظ أن هنالك نوعان من المحركات الكهربائية وهما:
1- المحرك الكهربائي الذي يعمل بالتيار المباشر DC Motor.
2- المحرك الكهربائي الذي يعمل بالتيار المترد AC Motor.
وجميع ما تبقى من أنواع المحركات الأخرى تنحدر من التصنيف الذي في الأعلى، أي إما محركاً كهربائياً متردداً أو مباشراً كما سنشرح بعد قليل.

تصنيف أنواع المحركات الكهربائية وخصائصها

1- محرك التيار المستمر DC Brushed Motor

محركات التيار المستمر هي في كثير من الأحيان أبسط المحركات الكهربائية. تعمل محركات التيار المستمر DC Motors بنفس الطريقة، حيث يجب توفر قطب موجب وآخر سالب لتشغيلها. وعند عكس الأقطاب، يعكس المحرك اتجاه الدوران القائم عليه. والشكل التالي يوضح شكل محرك التيار المستمر DC Brushed Motor من الخارج وتركيبة الداخلي

من حيث التركيب والوظيفة للمحرك المباشر، هناك جزء مغناطيسي ثابت وآخر كهرومغناطيسي دوار. المغناطيس الموجود هو الجزء الثابت، واللفائف السلكية التي في الوسط تزود بالتيار الكهربائي عن طريق المسفرات أو الفرشاة النحاسية لتولد مجالاً كهرومغناطيسياً دواراً عند تلامس تلك الفرشاة النحاسية المبدل الموجود على رأس الملف السلكي الذي في الوسط.

2- المحركات الكهربائية المباشرة عديمة المسفرات DC Brushless Motors

هي محركات تعمل على التيار المباشر لكن بدون وجود فحمات توصيل أو فراش نحاس أو مسفرات Brushes. تتميز محركات التيار المستمر بدون فرش (BLDC) بالكفاءة العالية وإمكانية التحكم الممتازة، وتستخدم على نطاق واسع في العديد من التطبيقات كمروحة الحاسوب الداخلية بنوعيه الشخصي PC والمحمول Laptop، وذلك لأن محرك BLDC يمتاز بتوفير الطاقة الكهربائية بالنسبة لأنواع المحركات الأخرى. ويطلق على هذا النوع أيضا الاسم المحركات المبدلة الكترونياً Electronically Commutated Motors والتي تمتاز بالتبديل التلقائي للقطاب بدون ملامسة الفراش لها. والشكل التالي يوضح شكل المحرك الكهربائي المباشر عديم المسفرات DC Brushless Motor من الخارج وتركيبه من الداخل

3- المحركات الكهربائية المترددة عديمة المسفرات AC Brushless Motors

لا يمكن أن تمتلك المحركات التي تعمل على التيار المتردد فراش نحاسي. لذلك سميت بالمحركات الكهربائية المترددة عديمة المسفرات. تعد المحركات AC الكهربائية بدون فرش من أكثر المحركات شعبية وانتشاراً في التحكم في الحركة. تَستخدِم تلك المحركات تقنية الحث الكهرومغناطيسي لكل من الجزء الثابت والمتحرك في المحرك. ويتم مراعاة كمية التيار المتدفقة في كلا الملفين النحاسيين للمحافظة على استقرار الدوران عن طريق توزيع القطبية الناشئة عن المجال الكهرومغناطيسي على أكمل وجه. والشكل التالي يوضح شكل المحرك الكهربائي المتردد عديم المسفرات AC Brushless Motor من الخارج وتركيبه الداخلي:

كما ويمتاز المحرك الكهربائي المتردد AC بتجنبه إلى العديد من المشكلات المتعلقة بتحريك المحرك فخلو الفرش في هذه المحركات تؤدي إلى زيادة العمر الافتراضي للمحرك الكهربائي، كما يجعلها أكثر نقاوة من الشحبار (الغبار الأسود) الناتج من الاحتكاك بين المبدل والفرش، والأهم هو أن المحركات الكهربائية المترددة أكثر هدوءً من غيرها.

4- محركات السيرفو أو المؤازرة Servo Motors

وهي محركات منها ما يعمل بالتيار المتردد AC Servo Motor ومنها الآخر ما يعمل بالتيار المباشر DC Servo Motor.
يستخدم محرك السيرفو بشكل شائع للأجهزة عالية التقنية في التطبيقات الصناعية مثل تكنولوجيا التشغيل الآلي. فمحرك السيرفو والذي يطلق عليه أيضاً المحرك المؤازر هو عبارة عن جهاز كهربائي مستقل المحتوى self-contained electrical device، تدور أجزاء الدوارة بكفاءة عالية ودقة كبيرة جداً. يمكن نقل عمود الخرج Output Shaft لهذا المحرك إلى زاوية معينة بما تناسب الطلب. والشكل التالي يوضح شكل محرك السيرفو أو المؤازر Servo Motor من الخارج وتركيبه الداخلي

تستخدم محركات المؤازرة بشكل رئيسي في الإلكترونيات المنزلية، الألعاب، السيارات، الطائرات، والعديد من التطبيقات الأخرى. والجدير بالذكر أن هنالك خمسة أنواع رئيسية لمحرك السيرفو.

5- المحرك الخطوي Stepper Motors

يمكن للمحركات الخطوية أن تعمل عل كل من التيار المتردد والتيار المباشر، إذ أن كلا التيارين يتم تحويلهما داخل المحرك إلى سلسلة متتالية من النبضات أو الموجات المربعة والتي يتم تطبيقها على لفات المحرك لتشغيل المحرك وإنتاج الحركة الدورانية المناسبة. تعد المحركات الخطوية من أهم المحركات التي تستخدم في مجالات الصناعة وذلك لدقة ضبط سرعة واتجاه المحرك بما يخدم حاجة المستخدم أو الماكينا. والشكل التالي يوضح شكل المحرك الخطوي Stepper Motors من الخارج وتركيبه الداخلي:

يتألف المحرك الخطوي أؤ الستبر من الداخل من عمود دوار واحد ومجموعة من الملفات الثابتة والتي لا تتشارك في مرور التيار الكهربائي من خلالها بنفس الوقت. فعندما يمر التيار الكهربائي عبر هذه الملفات المنفصلة، فإن العمود الدوراني للمحرك (وهو عبارة مغناطيس دائم) يحاذي نفسه وفقاً لقطب الملف الكهرومغناطيسي المنشط والمنشئ. عندما يتم تنشيط ملفات المحركات في تسلسل معين، فإن عمود المحرك يحاذي نفسه وفقاً لقطب الملف، ويدور.

6- المحرك الكهربائي الخطي Linear Motors

هي محركات تعمل بشكل خطي أي ليس دوراني. حيث يكون الجزء الذي يحتوي على مغناطيس دائم هو الجزء الثابت للمحرك الخطي، ويطلق عليه أيضاً اسم "اللوحة الثانوية أو المغناطيسية". أما الجزء الذي يحتوي على لفائف الملف Coils، فهو الجزء المتحرك ويُسمى أيضاً الوحدة الأولية أو وحدة الملف.
تعمل المحركات الخطية باستخدام وحدة تزويد طاقة على بالتيار المتردد AC ووحدة تحكم مؤازرة Servo Controller، والتي غالباً ما تكون هي نفسها المستخدمة في محركات المؤازرة الدوارة rotary servo motors. يتم توصيل الجزء الأساسي للمحرك الخطي بمصدر الطاقة لإنتاج مجال المغناطيس عن طريق تغيير المرحلة الحالية في الملفات ليتم تغيير قطبية كل ملف. تتسبب قوى الجذب الكهرومغناطيسية الصادرة بين الملفات الموجودة في الجزء الأساسي والمغناطيسات في الجزء الثانوي في تحريك أولي للملفات الكهربائية وتوليد قوة خطية. يتم التحكم في سرعة الحركة عن طريق معدل وكمية التغير في التيار الكهربائي المار في الملفات، وأيضا تحدد كمية التيار القوة المولدة في المحرك الخطي. والشكل التالي يوضح شكل المحرك الكهربائي الخطي Linear Motors من الخارج وتركيبه الداخلي:

يُشار إلى المحركات الخطية أيضًا بوحدات القيادة المباشرة Direct Drive Units، نظراً لأن الحمل يرتبط مباشرة بالمحرك. هذا يعني إلغاء الحاجة إلى مكونات مرنة مثل علب التروس والمرابط، والتي تقدم رد فعل عكسي كالخطأ في الحركة. أيضاً، ولأنها لا تعتمد على مكونات الحركة الميكانيكية مثل البراغي الكروية، والأحزمة، والأرفف Racks والأجنحة Pinions، فإن المحركات الخطية تتمتع بدقة وتكرار أعلى من ذلك بكثير، دون تموج في السرعة.
كما وأن هذا النقص في الأجزاء الدوارة أو المساندة للدوران يجعلها خالية من الصيانة تقريباً ويساهم في خفض إجمالي تكلفة المحرك الخطي مقارنة بالمحركات الأخرى التقليدية.

7- محرك الدفع المباشر Direct Drive Motors

محرك الدفع المباشر هو أي محرك - دوار أو خطي – يعمل بتيار متردد AC أو مباشر DC - يتم توصيل الحمل فيه مباشرة بالمحرك ، بدون عناصر ناقل حركة ميكانيكية مثل علب التروس أو أنظمة الحزام والبكرة. وبعبارة أخرى، فإن المحرك يقود مباشرة الحمل المثبت عليه كما في الشكل التالي:

أسئلة شائعة عن أنواع المحركات الكهربائية

ما هي المحركات الأكثر هدوء ولا تصدر ضجيج؟

بالطبع سيكون الجواب هو المحركات الكهربائية المترددة والتي تعمل على التيار المتناوب AC، حيث لا يوجد تلامس فيزيائي من شأنه اصدار صوت احتكاك عالي. إذ أن الحث الكهرومغناطيسي هو المبدأ الذي تعمل عليه المحركات الكهربائية المترددة AC Motors.

هل يوجد هنالك محركات مع فرش أو مسفرات AC Brushed Motors؟

لا تحتوي محركات التيار المتردد على مسفرات أو حتى مبدلات، وذلك لأن التيار المتولد في الجزء الدوار يتولد بالحث الكهرومغناطيسي.

ما أنواع المحرك الكهربائي الذي يعمل بالتيار المباشر؟

1- محرك التيار المستمر.
2- المحركات الكهربائية المباشرة عديمة المسفرات.
3- محركات السيرفو أو المؤازرة.
4- المحرك الخطوي.
5- محرك الدفع المباشر.

ما أنواع المحرك الكهربائي الذي يعمل بالتيار المتردد؟

1- المحركات الكهربائية المترددة عديمة المسفرات.
2- محركات السيرفو أو المؤازرة.
3- المحرك الخطوي.
4- محرك الدفع المباشر.
5- المحرك خطي مباشر.

لماذا لا يوجد محركات خطية مباشرة Linear DC Motors؟

لا يتم تصنيع المحرك الخطي المباشر وذلك لكلفة الإنتاج كما ويعاني مثل هذا التصميم (أي المحرك الخطي المباشر) من ضعف في آلية التوجيه والضبط.



ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق

???????