محركات التيار Direct current motors
1- دراسة تركيب و نظرية عمل محرك التيار المستمر
2- دراسة أداء المحرك في وجود حمل و بدونه
1- محركات التيار المستمر
المحرك الكهربي هو آلة كهربية تحول الطاقة الكهربية إلى طاقة ميكانيكية وتركيبــه مثل تركيب مولدات التيار المستمر و يشمل الآتي :
ا- العضو الثابت ويتركب من :
(أ) الهيكل و فائدته حمل المنتج والأقطاب وتكمله الدائرة المغناطيسية
(ب) الأقطاب المغناطيسية وفائدتها توليد المجال المغناطيسي
ب- العضو الدوار ويتركب من :
(أ) المنتج : يحمل الملفات التي يمر بها التيار وتتولد به الطاقة الميكانيكية
(ب) عضو التوحيد ( المبدل ) : فائدته عكس التيار في الموصل عندما يتبدل موضعها تحت الأقطاب المختلفة وذلك لتوليد عزم دوران في اتجاه واحد .
ج- الفرش : فائدتها توصيل التيار من الدائرة الخارجية إلى المنتج
نظرية الحركة :
بنيت على قانون فارادي للمحرك الكهربي والذي ينص على :
( إذا مر تيار كهربي في موصل موضوع في ساحة مغناطيسية فإنه ينشأ على هذا الموصل قوة تعمل على تحريكه ). وتتعين اتجاه حركة الموصل بواسطة قاعدة فلمنج لليد اليسرى
قاعدة فلمنج لليد اليسرى :
أجعل السبابة والإبهام والوسطي لليد اليمنى متعامدة على بعضها وبحيث يكون السبابة فى اتجاه المجال والوسطي فى اتجاه التيار فإن الإبهام يشير إلى اتجاه الحركة ، كما في الشكل (1)
عزم الدوران في المحرك :
شكل (2) يبين محرك تيار مستمر تدور فيه الموصلات (الملفات) و يمر خلالها التيار الكهربي أمام قطبين مغناطيسيين ، وينشأ عن ذلك قوة تعمل على تحريكه إلى أعلى وبذلك ينشأ عزم دوران يعمل على تحريك اللفة في اتجاه عقارب الساعة .
فائدة عضو التوحيد في المحركات :
يعكس التيار في ملفات المنتج للحصول على عزم دوران مستمر في اتجاه واحد ولذلك يسمي بالمبدل أو العاكس .
2- أنواع محركات التيار المستمر
أولا – محرك التوالي
يتركب مثل مولد التوالي من ملفات الأقطاب ذات المقطع الكبير وعدد اللفات القليلة والمتصلة بالتوالي مع ملفات عضو الاستنتاج وتكون مقاومتها صغيرة جدًا وتساوي تقريبًا مقاومة عضو الاستنتاج .
تنظيم السرعة : تنظيم السرعة في محرك التوالي بواسطة :
(أ) التحكم في جهد عضو الاستنتاج.
(ب) التحكم في تيار التنبيه.
خواص محرك التوالي :
من دراسة منحنيات خواص التشغيل لمحرك التوالي بين العزم والسرعة في شكل (3) و بين تيار الحمل والعزم ، شكل (4) ، نستنتج خواص محرك التوالي وهي :
1- عزم بدء الدوران كبير
2- سرعته تقل كلما زاد تيار الحمل وتزيد كلما قل .
3- تتخطى سرعته السرعة المقننة عند اللاحمل ولذلك يجب عدم دورانه بدون حمل حتى لا يتعرض للتلف كما لا يجوز دوران هذا المحرك وتحميله بواسطة السيور خوفًا من قطعها أو انزلاقها فتزيد السرعة وتسبب تلف المحرك.
عكس حركة المحرك :
تعكس حركة المحركات بطريقتين :
1- بعكس اتجاه تيار الأقطاب مع ثبات اتجاه تيار عضو الاستنتاج .
2- بعكس تيار عضو الاستنتاج مع ثبات اتجاه تيار الأقطاب .
استخدامات محرك التوالي :
1- يستعمل في آلات الجر الكهربي مثل ( الترام – المصاعد – الأوناش ) .
2- في الأعمال التي تتطلب السرعة بتغيير الأحمال
ثانيًا : محرك التوازي : شكل (5)
توصل ملفات الأقطاب ذات المقطع الصغير واللفات الكثيرة من ملفات المنتج بالتوازي وتكون مقاومتها كبيرة .
تنظيم السرعة :
(أ) تنظيم السرعة بواسطة التحكم في تيار الأقطاب ( ملفات التوازي ) ويمتاز هذا المحرك بثبات سرعته تقريبًا الأحمال المختلفة .
(ب) بواسطة التحكم في جهد المنتج.
عزم الدوران في محرك التوازي :
يتناسب عزم الدوران في هذا المحرك تناسبًا طرديًا مع تيار المنتج أي أنه يزيد كلما زاد تيار المنتج .
خواص محرك التوازي :
من منحني عزم الدوران والسرعة مع تيار الحمل شكل (6) نستنتج خواصه وهي :
1- سرعة دورانه ثابتة تقريبًا لجميع الأحمال
2- يعطي عزم دوران مناسب مع تيار الحمل ولذلك لا يجب تحميله قبل الدوران
3- لا يتخطى السرعة عند الدوران بدون حمل
ثالثًا - المحرك المركب شكل (7)
يتركب مثل المولد المركب من :
ملفات الأقطاب التي تتكون من ملفات توصل بالتوازي مع المنتج وملفات التوالي والتي تتصل بالتوالي مع المنتج فإذا وصلت ملفات التوالي بالتوالي مباشرة مع المنتج سمي المحرك محرك طويل أما إذا وصلت بالمنبع مباشرة سمي المحرك محرك قصير.
تنظيم السرعة :
(أ) التحكم في تيار ملفات التوازي .
(ب) التحكم في جهد المنتج.
وينقسم المحرك من حيث طريقة توصيل ملفات التوالي وتأثيرها على مجال ملفات التوازي إلى نوعين .
(أ) المحرك المركب التراكمي : شكل (7)
وفيه توصل ملفات التوالي بحيث يساعد المجال المغناطيسي لملفات التوازي . ومن خواص هذا المحرك أن له عزم دوران متوسط القيمة وذو سرعات عالية
استخدامه :
يستخدم في الحالات التي تتطلب سرعات مرتفعة مثل إدارة الطلمبات والمراوح والدرافيل وآلات التجليخ . والشكل (8) يبين منحنيا خواص السرعة والعزم للمحرك المذكور.
(ب) المحرك المركب الفرقي : شكل (9)
وفيه توصل ملفات التوالي بحيث يضاد المجال المغناطيسي الناشئ عنها المجال المغناطيسي لملفات التوازي .
خواص هذا المحرك :
1- له عزم دوران قوي عند بدء الحركة
2- سرعته ثابتة تقريبًا مهما تغير الحمل
3- يمكن تحميله فوق الحمل الكامل له
استخدامه : يستخدم في الحالات التي تتطلب سرعة ثابتة وعزم بدء قوي وذات أحمال فجائية مثل الأوناش والمصاعد وآلات التجليخ وآلات الحفر . والشكل (10) يبين منحنيا خواص السرعة والعزم للمحرك المذكور.
