مبدأ محركات التيار الكهربائي المستمر | أنواع محركات التيار المستمر DC Motors

كيف يعمل الدينامو الميكانيكي - How does a Dynamo work

 مبدأ محركات التيار الكهربائي المستمر | أنواع محركات التيار المستمر DC Motors

تعج حياتنا الحالية بالعديد من الإخترعات و الإكتشافات العملية الحديثة ، التي لا يمكن أن نتخيل حياتنا بدونها ، و على سبيل المثال الكهرباء ، السيارات و المحركات الكهربائية ، الحاسوب ، فهذه الإخترعات لم تغيير حياتنا فقط بل أعادت تشكيلها من جديد ، لكن تبقى الكهرباء العمود الفقري تقريبا لجميع الإخترعات التي يمكن إنتاجها بالعديد من الوسائل و الطرق الحديثة مثلا على ذلك ما يسمى بالدينامو Dynamo أو بصفة اخرى المحرك الكهربائي فهذا العنصر يسمح لنا بتوليد التيار الكهربائي ، و هو الموضوع الأساسي الذي سنتحدث عنه في هذا المقال . فما هو المحرك الكهربائي؟ و كيف يعمل ؟ و ماهي مكوناته الأساسية ؟ كل هاته التساؤلات سنجيب عليها في هذا الموضوع .

إختراع الدينامو Dynamo :

أحدث إختراع جهاز الدينامو ثورة كبيرة في مجال الكهرباء ، حيث يستخدم في العديد من الأجهزة المنزلية و المعدات الإلكترونية التي تستخدم الطاقة الكهربائية بطريقة أو بأخرى ، كما أنه يتم استعماله لتوليد و إنتاج الطاقة الكهربائية لبساطة آلية عمله .

كما نعلم جميعا عندا مرور تيار كهربائي في مقاومة فهي تحول جزء من هذه الطاقة إلى الطاقة الحرارية ، في حين عندا مرور تيار كهربائي في ملف " وشيعة نحاسية " ينتج عنه ما يسمى بمجال مغناطيسي ، و هذه ببساطة آلية عمل الدينامو ، و في الأسفل سنتعرف على جميع مكونات الدينامو الميكانيكي بالتفصيل .

ما هو تعريف الدينامو Dynamo :

الدينامو هو جهاز كهروميكانيكي من الأساس حيث يقوم بالتحويل من الطاقة الكهربائية إلى الطاقة الميكانيكية و العكس صحيح ، أي أنه يمكنه التحويل من الطاقة الميكانيكية إلى الطاقة الكهربائية ، و هذا بفضل الملفات الموجودة بداخله و يتكون من العديد من المكونات الإلكترونية .

مكونات المحرك الكهربائي Motor:

مكونات محرك كهربائي

يتكون المحرك الكهربائي من المكونات التالية :

العنصر الدوار Rotor :

و هو الجزء الدوار داخل الدينامو حيث يحتوي على ملفات كهربائية تسمح بسيل الإلكترونات داخلها مما يولد مجال مغناطيسي داخل الدينامو .

العنصر الثابث Stator :

و هو الهيكل الصلب للدينامو غالبا يتم صنعه من الحديد ، ويحتوي بداخله على مغناطيس ثابث .

كيف يعمل المحرك الكهربائي:

لنفهم كيف يعمل جهاز الدينامو يجب أولا أن نفهم مكوناته الداخلية ، فعندا مرور تيار كهربائي في العنصر الدوار للدينامو يقوم بإحداث مجال مغناطيسي يسمى "بالفيض المغناطيسي " ، و بما أن المغناطيس يتكون من قطبين أساسيين و هما القطب الجنوبي S و القطب الشمالي N ، و نفس الاقطاب تتنافر و أقطاب مختلفة  تتجذب ، فعندا مرور تيار كهربائي في الملفات داخل الدينامو يولد مجال مغناطيسي و هو بدوره يتنافر أو يتجاذب مع المغناطيس اللاصق في هيكل الدينامو الميكانيكي مما يولد حركة الدينامو و هذه ببساطة فكرة آلية عمل الدينامو .

أنواع المحركات الكهربائية:

توجد العديد من المحركات الكهربائية سواء التي على التيار الكهربائي المستمر أو التي تعمل على التيار الكهربائي المتردد ، لكن في هذا الدرس سنقتصر فقط على أنواع المحركات التي تعمل على التيار الكهربائي المستمر :

محرك خطوي Steeper Motor :

محرك خطوي Steeper Motor

يتميز هذا النوع من المحركات بدقة عالية بالتحكم و عزم ممتاز بالنسبة للسرعات المنخفضة ، و من عيوبه تسارع منخفض عند وجود الحمل ، كما أنه يصدر طقطقة و صوت مزعج أثناء تشغيله .

محرك تيار مستمر بدون فحمة Brushless DC :

Brushless DC motor

محركات البراشليس Brushless من أقوى المحركات التي تتميز بعزم قوي و قدرة خارقة 2200kv و يتم استعماله بشكل كبير في الطائرات المسيرة Drones ، لكن  توجد صعوبة في التحكم سرعته حيث يتم وصله بالمتحكمات الدقيقة كما أنه باهض التكلفة .

محرك تيار مستمر فحمة Brushed DC :

محرك تيار مستمر بفحمة

من أكثر المحركات الكهربائية انتشارا لأنه راخيص السعر و سهل التحكم ، لكن عيبه الواحد كثرة الصيانة لوجود الفحة التي يجب تبديلها من وقت لآخر .

استعمالات الدينامو الميكانيكي

يستخدم جهاز الدينامو في الكثير من الأجهزة المنزلية و المعدات الصناعية ، وهذه بعض إستعمالات الدينامو Dynamo :

• يتم استعماله في الدراجات النارية و السيارت حيث هو المسؤول عن تشغيل السيارة " Demarreur ".
• يستخدم في توليد الطاقة الكهربائية على توربينات لإنتاج الطاقة الكهربائية .
• يتم استعماله في المروحات الكهربائية المنزلية ، الفنادق ، المعامل ،  و الكثير من الإستعمالات الأخرى ، فقد كان أهمية كبيرة لجهاز الدينامو و لا يزال لحد الأن يستعمل في العديد من المجالات ، و الفضل كله يعود لمخترعي الدينامو و هو العالم الفيزيائي مايكل فاراداي و هو العالم نفسه الذي إخترع مركب المكثف Capacitor .

معلومات يجب تذكرها

1. الكهرباء عبارة عن تدفق الإلكترونات من القطب السالب إلى القطب الموجب أي عكس المنحى الإصطلاحي للتيار الكهربائي .
2. مرور تيار كهربائي في الملفات النحاسية يولد مجال مغناطيسي يسمى ب " الفيض المغناطيسي " .
3. يتكون المغناطيس من قطبي أساسيين و هما القطب الجنوبي S و القطب الشمالي N .
4. المحرك الكهربائي قادر على تحويل الطاقة الكهربائية إلى الطاقة الميكانيكية و العكس صحيح .