شرح انواع المحركات الكهربائية التى تعمل بجهد متردد وانواع المحركات الكهربائية التى تعمل بجهد مستمر وشرح عيوب ومميزات كل نوع ونظرية عمل ومكونات كل نوع
انواع المحركات الكهربائية electric motors types
تعريف المحرك الكهربائي
هو المحرك الاساسى فى الالات الكهربية وهو يقوم بتحويل الطاقة الكهربية الى طاقة حركية اللازمة للادارة الالة او الماكينة
استخدامات المحرك الكهربائي
يستخدم المحرك الكهربائى فى جميع نواحى الحياة تقريبا فى المنزل يستخدم المحرك الكهربائى فى الخلاط الكهربائى او kitchen machine - الشفاط الكهربائى - طلمبة الماء - الثلاجة والتى تعمل بضاغط تبريد يحركه محرك كهربائى - المجمد او deep freezer والذى يعمل بضاغط تجميد يحركه محرك كهربائى - التكييف فى صورة ضاغط التكييف او مروحة المكثف او موزع الهواء - المروحة سواء مروحة سقف او مروحة مكتب!! - المصعد فى صورة محرك المصعد او الماكينة ومحرك الباب - السلم المتحرك. فى الصناعة يستخدم المحرك الكهربى فى كل شىء تقريباً بدءا من سيورالنقل والخلاطات والمقلبات والمضخات والماكينات والروبوت والات الرفع وضواغط الهواء ومجففات الهواء والغلايات فى صورة بللور الغلاية والشيللر والتكييف والتجميد والمولدات فى صورة المارش! ناهيك عن السيارات الكهربية والقطارات الكهربية والطائرات الكهربية "الدرونز" والكراسى الكهربية الخاصة بذوى الاعاقة كما لاتخلو اى لعبة اطفال متحركة من المحرك الكهربائى!!
انواع المحركات الكهربائية electric motors types
تصنف المحركات الكهربائية تبعا لنوع الجهد الذى تعمل عليه الى
- المحركات الكهربائية التى تعمل بجهد متردد والتى تسمى بمحركات التيار المتردد AC motors وهى تتكون من عضو دوار وعضو ثابت ويوجد بكل عضو ملفات كهربية تسمى ملفات العضو الثابت stator winding وملفات العضو المتحرك rotor winding
- المحركات الكهربائية التى تعمل بجهد مستمر والتى تسمى بمحركات التيار المستمر DC motors وهى تتكون من جزئين عضو ثابت وعضو متحرك او عضو الاستنتاج وتسمى ملفات العضو الثابت بملفات المجال او field winding وتسمى ملفات العضو المتحرك بملفات الاستنتاج armature winding
- المحركات الكهربائية التى تعمل بجهد مستمر او بجهد متردد والتى تسمى بالمحرك العام universal motors هو يشبه محرك التيار المستمر حيث يحتوى على ملفات مجال وملفات استنتاج
انواع المحركات الكهربائية التى تعمل بجهد مستمر DC motors
تصنف المحركات الكهربائية التى تعمل بجهد مستمر الى
- محرك المغناطيس الدائم Permanent magnet motor هو ابسط المحركات الكهربية على الاطلاق حث يكون العضو الثابت او ملفات المجال هو مغناطيس دائم والعضو المتحرك او عضو الاستنتاج هو ملفات يتم تغذيتها عبر فرش كربونية ويكون عزم هذا المحرك منخفض
- محرك التوالى Series wound motor يكون العضو الثابت به ملفات تسمى ملفات مجال field winding بدلا من المغناطيس الدائم والعضو المتحرك به ملفات تسمى ملفات الاستنتاج armature winding ايضا ويتم توصيلهم توالى عبر فرش كربونية ويكون عزمه عالى عند البدء ولكن سرعته تتغير بتغير الحمل
- محرك التوازى Shunt wound motor يتم توصيل ملفات المجال وملفات الاستنتاج توازى للتحكم فى جهد ملفات المجال لتغيير سرعة المحرك كما يمتاز بثبات سرعة المحرك مع تغير الحمل ويعيبه ان عزم البدء اقل من محرك التوالى
- المحرك المركب Compound wound motor يتم توصيل جزء من ملفات العضو المتحرك توالى مع العضو الثابت ويتم توصيل الجزء الثانى من الملفات توازى للحصول على مميزات محرك التوالى والتوازى معاً!
انواع المحركات الكهربائية التى تعمل بجهد متردد AC motors
تنقسم المحركات الكهربائية التى تعمل بجهد متردد حسب عدد الاوجه الى
- المحرك الكهربائي احادى الوجه single phase AC motor هو محرك كهربائي وجه واحد به ملفات تشغيل وملفات تقويم وقد تكون ملفات التقويم منفصلة اى تفصل بعد بدء المحرك لانها ان ظللت ستحترق لانها مصممة للعمل فترة صغيرة ويكون قطر السللك اقل من قطر سللك ملفات التشغيل ووجودها ضرورى حتى يدور المحرك الكهربائي لانه يحتاج الى مجالين بينهم زاوية لتوليد عزم دوران وقد تكون ملفات التقويم دائمة اى لاتفصل بعد البدء ويكون قطر السلك بنفس قطر سلك ملفات التشغيل ويعمل محرك الوجه الواحد بجهد 220 فولت عادة
- المحرك الكهربائي ثلاثى الاوجه three phase AC motor هو محرك كهربائى به ثلاث ملفات يتم توصيلها ستار او دلتا حيث يكون لكل توصيلة جهد مقنن فمثلا لو توصيلة ستار تعمل ب 380 فولت تكون توصيلة دلتا 220 فولت ولو توصيلة ستار 660 فولت تكون توصيلة دلتا 380 فولت فدائما الفرق بين جهد ستار ودلتا او جهد ستار/جهد دلتا يساوى ثابت وهو جذر3 اى 1.73 تقريباً ويسجل على يافطة بيانات المحرك قيمة جهد ستار وجهد دلتا, ويكون عزم المحرك الكهربائي ثلاثى الاوجه اكبر من عزم المحرك الكهربائي احادى الوجه
انواع المحرك الكهربائي احادى الوجه single phase AC motor types
تنقسم المحركات الكهربائية احادية الوجه الى
- محرك الملفات المنفصلة spilt phase motor يوجد بالمحرك ملفات تقويم او ملفات بدء start winding يتم فصلها بعد بدء المحرك بواسطة مفتاح طرد مركزى او اى وسيلة اخرى حتى لاتحترق لانها مصممة للعمل فترة قصيرة وبعد فصلها يستمر المحرك بالعمل بملفات واحدة وهى ملفات التشغيل running winding
- محرك مكثف بدء capacitor start motor هو محرك ملفات منفصلة حيث تفصل ملفات البدء بعد البدء ولكن يكون هناك مكثف توالى مع الملفات المساعدة لزيادة عزم بدء المحرك ويفصل المكثف معها بعد البدء
- محرك ملفات دائمة ومكثف تشغيل permanent spilt capacitor الملفات المساعدة تكون دائمة اى لايتم فصلها بعد بدء المحرك وتسمى ملفات مساعدة auxiliary winding وليست ملفات بدء لانها دائمى وتكون مصممة للعمل فترة طويلة وستجد قطر سلك الملفات المساعدة نفس قطر سلك الملفات الدائمة كدليل على انها لاتفصل بعد البدء ويكون معها مكثف متصل توالى لعمل فاز شيفت مقداره 90 درجة بين جهد ملفات التشغيل وجهد ملفات التقويم حيث يعتبر المحرك ثنائى الطور او اتنين فاز!!! واى محرك به ملفات دائمة يجب ان يكون به مكثف دائم لزيادة العزم
- محرك ملفات دائمة ومكثف بدء ومكثف تشغيل capacitor start/capacitor run motor الملفات المساعدة هى ملفات دائمة لاتفصل بعد البدء ومعها مكثف تشغيل ضرورى لعمل فاز شيفت كما اوضحنا ومكثف بدء لزيادة العزم اثناء البدء ثم يفصل مكثف البدء باى وسيلة حتى لايتسبب فى زيادة تيار المحرك واحتراقه!
- محرك القطب المظلل shaded pole motor هو محرك احادى الوجه به ملفات واحدة ولكن توضع حلقة على اقطاب المحرك -لذا يسمى القطب المظلل- تعمل كملف ثانوى يولد جهد بزاوية 90 درجة عن الجهد الاصلى لتوليد عزم دوران ولكن عزم البدء يكون منخفض جدا مقارنة بالانواع السابقة
انواع المحرك الكهربائي ثلاثى الاوجه three phase AC motor types
تنقسم المحركات الكهربائية التى تعمل بجهد متردد الى
- المحركات الكهربائية الحثية induction motor هى محركات كهربائى تعتمد على نظرية الحث الكهربى electric induction حيث ان توصيل الكهرباء الى العضو الثابت يولد فى العضو الدوار جهد كهربى بالحث مثل المحول الكهربى كملف ابتدائى وثانوى مع فرق وحيد هو ان الملف الثانوى قابل للدوران على رومان بلى حيث يعتبر المحرك الكهربائى محول دوار! Rotating transformer وتدور المحركات الحثية بسرعة اقل من السرعة التزامنية لان الفرق بين سرعة العضو الدوار وسرعة العضو الثابت (السرعة التزامنية للمجال) هو الذى يولد العزم
- المحركات الكهربائية التزامنية synchronous motor هى محركات حثية ولكن تدور بالسرعة التزامنية اى سرعة العضو الدوار هى سرعة المجال الدوار بالعضو الثابت وكما نعلم اذا كانت السرعتين متساويتين فلن يتولد عزم وسيقف الموتور لذا يكون فى المحركات التزامنية اما مغناطيس دائم او ملفات يتم تغذيتها بجهد مستمر لضمان وجود عزم لدوران المحرك بالتالى يجب ان تعلم ان عزم المحرك التزامنى منخفض جدا مقارنة بعزم المحرك الحثى!
انواع المحركات الكهربائية الحثية induction motor
تقسم المحركات الكهربائية الحثية حسب نوع العضو الدوار الى
- محرك القفص السنجابى squirrel cage motor حيث يكون العضو الدوار عبارة عن قضبان من الالومونيوم او النحاس وليست ملفات مما يجعله يشبه القفص السنجابى ومن هنا جاء الاسم
- محرك حلقات الانزلاق slip ring motor والذى يعرف ايضاً بمحرك العضو الدوار الملفوف او wound rotor يكون العضو الدوار عبارة عن ثلاث ملفات تتصل بحلقات انزلاق لتوصيل مقاومات كهربية عبر فرش كربونية للتحكم فى بدء المحرك وللتحكم فى العزم
مميزات المحركات الكهربائية التى تعمل بجهد مستمر DC motors
تتميز المحركات الكهربائية التى تعمل بجهد مستمر بالتالى
- سهولة التحكم فى سرعة المحرك بدقة عالية
- ارتفاع كفاءة المحرك لانخفاض التيار بالنسبة للعزم
عيوب المحركات الكهربائية التى تعمل بجهد مستمر DC motors
- حاجتها للصيانة المستمرة لتغيير الشربون او الفرش الكربونية carbon brushes والتى تتأكل مع الشغل
- تعمل بالجهد المستمر وهو غير متوفر مباشرة بالتالى تحتاج دائما الى جهاز الكونفرتر converter لتشغيل محرك التيار المستمر حيث يحول الكونفرتر الجهد المتردد الى مستمر لتشغيل المحرك
مميزات المحركات الكهربائية التى تعمل بجهد متردد AC motors
- لاتحتاج اى صيانة سوى تغيير رومان البلى كل عدد ساعات معينة
- سهولة التحكم فى السرعة وفى العزم باستخدام مغيرات السرعة الانفرتر inverter
- كفاءة عالية خصوصا للمحركات الحديثة premium efficiency motor
عيوب المحركات الكهربائية التى تعمل بجهد متردد AC motors
سابقاً كانت اهم عيوب محركات التيار المتردد هى صعوبة التحكم فى سرعتها وانخفاض العزم بالنسبة للتيار مقارنة بمحركات التيار المستمر وانخفاض معامل القدرة low power factor ولكن بالتطور الكبير فى صناعة الكترونات القدرة امكن انتاج مغيرات السرعة الانفرتر inverter للتحكم فى سرعة المحركات الحثية بدقة وكفاءة عالية فى التحكم الاتجاهى vector control كما تحسن معامل القدرة بصورة كبيرة باستخدام الانفرتر بالتالى اصبحت خالية من العيوب تقريباً خصوصاً بعد انتاج المحركات عالية الكفاءة premium efficiency motor ويتبقى عيب وحيد وهو ان الانفرتر المستخدمة مع المحرك تولد توافقيات harmonics تضر بالشبكة وباى احمال اخرى حساسة sensitive loads
مميزات المحركات الكهربائية احادى الوجه single phase AC
الميزة الوحيدة هى انه يعمل بالكهرباء المتوفرة بالمنزل او بالورش الصغيرة وهى كهرباء احادية الوجه 220 فولت كما انه متوفر بانواع مختلفة تناسب العديد من التطبيقات تبعا للعزم المطلوب اضافة الى ارتفاع معامل قدرة المحرك الكهربائى احادى الوجه نظراً لوجود مكثف التشغيل فى بعض الانواع
عيوب المحركات الكهربائية احادى الوجه single phase AC
- متوفرة بقدرات صغيرة فعادة اكبر محرك كهربائى احادى الوجه قدرته 5 حصان تقريباً (هناك محركات خاصة قدرتها تصل الى عشرة حصان)
- عزم المحرك احادى الوجه اقل من عزم المحرك ثلاثى الاوجه
- يتطلب وجود مكثف للتشغيل او للبدء لزيادة العزم والمكثف المستخدم هو مكثف الكتروليتى اى ورق مشبع بالزيت ويتأثر بالرطوبة وهو اضعف واقل المكونات عمراً حيث يشيخ مع الزمن ويحتاج الى التغيير والا سينخفض العزم بعض الانواع
- قد يتلف المكثف ويصبح شورت سيركت مما قد يتسبب فى ارتفاع تيار المحرك واحتراقه, وقد يحترق ويصبح دائرة مفتوحة بالتالى لن يعمل المحرك
- يتطلب وجود وسيلة لفصل ملفات التقويم او مكثف البدء مثل مفتاح طرد مركزى او ريليه الكترونى PTC او ريليه فولت او ريليه تيار الخ
مميزات المحركات الكهربائية ثلاثى الاوجه three phase AC motor
- تعطى عزم بدء وعزم تشغيل كبير مما يناسب اغلب التطبيقات لايحتاج الى اى ملحقات مثل المكثف او مفتاح الطرد المركزى او ريليه الفولت او التيار مثل المحرك الكهربائى احاى الوجه
- لا يتطلب اى صيانة سوى تغيير رومان البلى بعد عدد ساعات معينة
- يمكن التحكم فى سرعته باستخدام جهاز الكترونى يسمى مغير السرعة او الانفرتر
عيوب المحركات الكهربائية ثلاثى الاوجه three phase AC motor
- تحتاج الى مصدر كهرباء 3 فاز وهو غير متوفر فى كل الاماكن وخصوصا المنزلية او الورش الصغيرة
- انخفاض معامل قدرة المحرك خصوصا فى حالة التحميل الخفيف ويحتاج الى تحسين معامل القدرة Power factor correction عن طريق اضافة لوحات تحسين معامل القدرة والتى تحوى بداخلها مكثفات والية لتوصيل او فصل المكثفات capacitor bank
اذا استفدت ولو بالقليل يمكنك دعمنا بعمل شير او مشاركة للموضوع على الفيس او تويتر, كما يمكنك عمل متابعة للمدونة والتعليق فى حالة وجود اى استفسار
جميع الحقوق محفوظة للمهندس ايمن ياسر عبدالعزيز ويمنع منعا باتا اعادة نشر الموضوع باى طريقة كانت
مَّا يَلْفِظُ مِن قَوْلٍ إِلَّا لَدَيْهِ رَقِيبٌ عَتِيدٌ