محرك كهربائي

محركات كهربائية مختلفة، مقارنة ببطارية 9 ڤ.
Cutaway view through stator of induction motor.

المحرك الكهربائي Electric motor، هو آلة تحوِّل الطاقة الكهربائية إلى قدرة ميكانيكية لإنجاز عمل. وتُستَخدم المحركات الكهربائية لتشْغيل عدة آلات ومعدات ميكانيكية مثل غسالات الملابس وأجهزة التكييف والمكانس الكهربائية ومجفِّفات الشعر وآلات الخياطة والمثاقب الكهربائية والمناشير. وتشغل أنواعٍ شتى من المحركات الأدوات الميكانيكية، والروبوتات، وأيضاً المعدات التي تسهِّل العمل داخل المصانع.

ويتنوع حجم وسعة المحركات الكهربائية تنوعًا كبيرًا. فقد يكون جهازاً صغيراً يقوم بوظائفه داخل ساعة يد أو محرِّكاً ضخماَ يمد قاطرة ثقيلة بالقدرة. ففي الوقت الذي تحتاج فيه الخلاطات ومعظم أدوات المطبخ الأخرى لمحركات كهربائية صغيرة لأنها تحتاج فقط لقدرة بسيطة، تتطلب القطارات استخدام محركات أكبر وأكثر تعقيدا، ذلك لأن المحرك في هذه الحالة عليه أن يبذل جهدًا كبيرًا في وقت قصير.

وبناء على نوع الكهرباء المستخدمة، هناك نوعان رئيسيان للمحركات؛ محركات تعمل بالتيار المتناوب، ومحركات تعمل بالتيار المستمر. يعكس التيار المتناوب اتجاه سريانه خمسين أو ستين مرة في الثانية. وهو التيار المستعمل في المنازل. وتستعمل محركات التيار المستمر أيضاً بشكل شائع في الأدوات المنزلية. ويسير التيار المستمر في اتجاه واحد فقط، ومصدره الرئيسيّ هو البطارية. وتستخدم محركات التيار المستمر استخداماً شائعا لتشغيل المعدات الميكانيكية في المصانع. كما أنه يستخدم باديء تشغيل في المحركات التي تعمل بالبنزين.

وتعتمد المحركات الكهربائية على مغانط كهربائية لتنتج القوة اللازمة لإدارة الآلات أو المعدات الميكانيكية. وتسمى الآلات أو المعدات التي تدار بالمحرك الكهربائي الحمْل. ويُوصَّل عمود إدارة المحرك بالحمل.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

التاريخ

تجربة فاراداي الإلكترومغناطيسية، 1821[1]
Jedlik's "electromagnetic self-rotor", 1827 (Museum of Applied Arts, Budapest). The historic motor still works perfectly today.[2]

بدأ تطوير المحركات الكهربائية في بداية القرن التاسع عشر باكتشاف المغانط الكهربائية. ففي عام 1820، اكتشف الفيزيائي الدنماركي هانز كريستيان أورستد أن السلك الذي يمر فيه تيار كهربائي يولد حوله مجالا مغنطيسيًا. وفي العشريصل حول قضيب حديدي لينتج مغنطيسًا كهربائيًا أقوى. وفي أواخر العشرينيات من القرن التاسع عشر، أوضح الفيزيائي الأمريكي جوزيف هنري أنه يمكن ابتكار مغنطيس كهربائي أكثر قوة بلف عدة طبقات من الأسلاك المعزولة حول قطعة من الحديد.

وفي عام 1831، قام الكيميائي الفيزيائي الإنگليزي مايكل فارادي بالعديد من التجارب التي تضمنت مغنطيسات وتيارات كهربائية. وفي إحدى التجارب، قام بتدوير قرص نحاسي بين قطبين مغنطيسيين على هيئة حدوة حصان. وعملت هذه المعدات مولدًا بسيطًا، حيث ولدت جهداً كهربائياً بين المركز وحافة القرص النحاسي. ثم عرَّض فارادي مركز القرص وحافته لجهد كهربائي بينهما عندما كان القرص في حالة السكون، فبدأ القرص في الدَّوران. وكانت هذه الآلة البسيطة أول محرك كهربائي، ولكنها لم تكن ذات قوة كافية لتقوم بعمل مفيد، وكانت غير مجدية على الإطلاق. ولكن رغم ذلك كان فارادي قد أسس بها مبدأ المحرك الكهربائي - وهو أن الحركة المستمرة يمكن إنتاجها بإمرار تيار كهربائي خلال موصل في وجود مجال مغنطيسي قوي.


التيار المستمر

في عام 1873، ظهر أول محرك تيار مستمر ناجح تجاريا، حيث عرضه مهندس كهربائي بلجيكي يُدعى زينوب ثيوفيل جرام في فيينا.وقدم جرام أيضاً حافظة من شأنها تحسين كفاءة المحركات والمولدات الكهربائية البدائية.

التيار المتناوب

في عام 1888، اخترع مهندس صربي الأصل يدعى نيقولا تسلا محرك التيار المتناوب. وفي بداية القرن العشرين، تم تطوير كثير من المحركات الكهربائية المتقدمة.

وفي العقد الأول من القرن العشرين، أجرى العديد من المهندسين والمخترعين تجارب مع المحركات الكهربائية الخطية. فبدلا من الدوران تنتج مثل هذه المحركات موجة كهرومغنطيسية تستطيع مباشرة تسيير عربة. وأصبح استخدام المحرك الخطي أكثر شيوعاً بفضل العمل الرائد للمهندس الكهربائي إيريك ليثويت في الخمسينيات والستينيات من القرن العشرين.

آلية العمل

يتكون المحرك الكهربائي أساسًا من مغنطيس ثابت وموصل متحرك. وتشكل خطوط القوى بين أقطـاب المغنطيس مجـالاً مغنطيـسيًا ثابتًا. وعندما يمر تيـار كهربائي خلال الموصل يصبح الموصل كهرومغنطيسيًا وينتج مجـالاً مغنطيسيًا آخر. ويقوي المجالان المغنطيسيان كل منهما الآخر ويدفعان ضد الموصل. يعتمد تشغيل المحرك الكهربائي على ثلاثة مبادئ رئيسية:

1- يولِّد التيار الكهربائي مجالاً مغنطيسيا.

2- يحدد اتجاه التيار في المغنطيس الكهربائي موقع الأقطاب المغنطيسية.

3- تتجاذب الأقطاب المغنطيسية أو تتنافر مع بعضها.

فعندما يمر تيارٌ كهربائيٌ خلال سلك يولّد مجالاً مغنطيسيًا حول السلك. وإذا تم لف السلك على هيئة ملف حول قضيب معدني، فإن المجال المغنطيسي يتعاظم حول السلك ويصبح القضيب المعدني ممغنطًا. وهذا الترتيب للقضيب وسلك الملف هو مغنطيس كهربائي بسيط، وتعمل نهايتاه كقطبين شمالي وجنوبي.

وإحدى الطرق التي توضح العلاقة بين اتجاه التيار والأقطاب المغنطيسية هي قاعدة اليد اليمنى. امسك سلكاً على هيئة ملف في يدك اليمنى، واعتبر هذا الملف مغنطيسًا كهربائيًا. لف أصابعك حوله بحيث تشير إلى اتجاه التيار، عندها يشير إصبع الإبهام إلى القطب الشمالي المغنطيسي ولا تنطبق هذه الطريقة إلا في حالة سريان التيار من الطرف الموجب إلى الطرف السالب.

والأقطاب المغنطيسية المتشابهة تتنافر كما هو الحال بالنسبة لقطبين شماليين، والأقطاب المغنطيسية المختلفة تتجاذب مع بعضها. فإذا تم تعليق قضيب مغنطيسي بين طرفي مغنطيس على هيئة حدوة حصان، فإنه سيدور حتى يصبح قطبه الشمالي في مقابل القطب الجنوبي لمغنطيس حدوة الحصان، في حين يكون القطب الجنوبي لمغنطيس القضيب في مقابل القطب الشمالي لمغنطيس حدوة الحصان.

تركيب المحرك

دوار المحرك الكهربائي (يسار) العضو الثابت (يسار).

يتكون المحرك الكهربائي البسيط من موصل كهربائي دوار (عضو دوار)، موضوع بين قطبين شمالي وجنوبي لمغناطيس ثابت في شكل حدوة الحصان . ويعرف الموصل باسم العضو الدوار (ويسمى أحيانا الحافظة: حافظة (غلاف الأرماتور) ، بينما يعرف المغناطيس الثابت باسم بِنْيَة المجال (العضو الثابت). وهناك أيضًا المبادل الكهربائي المثبت على محور العضو الدوار ويمد لفات العضو الدوار بالتيار .

العضو الدوار

العضو الدوار أو الحافظة: العضو الدوار يكون ملفا أسطواني أو عدة ملفات في مجموعها اسطونية الشكل وهي تكوّن مغناطيسا كهربائيًا عندما يمر التيار فيها . ويتصل بالعضو الدوار محور مرتكز على كرسيين تحميل، ويوصل الحمل بهذا المحور فيدور الحمل .

يدور العضو الدوار في محركات التيار المستمر البسيطة الصغيرة بين قطبي المغناطيس (سواء كان مغناطيسا ذاتيا أو مغناطيس كهربائي) حيث يتجاذب قطب الدوار المغناطيسي الشمالي مع القطب الجنوبي للعضو الثابت، والجنوبي في هذا مع الشمالي في ذاك. ثم ينعكس عندها اتجاه التيار لتغيِّر قطب الدوار الشمالي ليجعله قطباً جنوبيا، فيتنافر القطبان الجنوبيان، مما يجعل الحافظة تقوم بنصف دورة. يتم عكس التيار عن طريق مبادل كهربائي - عبارة عن حلقة معدنية مقسومة إلى عدة أجزاء تلامس كل اثنين منهما فرشتين ناقلتين للتيار من الخارج ويقوم المبادل بتوصيل التيار إلى ملفات العضو الدورار. وبعكس التيار في العضو الدوار عن طريق المبادل يصبح قطباه مقابليْن للقطبين المختلفين لمجال العضو الثابت فتكتمل حركة الدوار ويتم دورة كاملة. وبتبديل اتجاه التيار المستمر في ملف الدوار يستمر العضو الدوار في الدوران.

وفي كل مرة ينعكس فيها اتجاه التيار (عمليا يدخل التيار في الملف من اليمين ويخرج من اليسار باستمرار ولكن أثناء ذلك يكون المبادل قد دار نصف دورة مع الملف المعني، فيصبح اتجاه التيار الداخل معاكسا لاتجاهه الأول)، تدور الحافظة (العضو الدوار) نصف دورة. وعندما تدور الحافظة فإنها تقطع خطوط القوى المغناطيسية التي يولِّدها مجال العضو الثابت . فينتج جهد كهربائي في الملف. وهذا الجهد الكهربائي يسمى القوة الدافعة الكهربائية المعاكسة التي تقلِّل من سرعة دوران الحافظة، كما أنها تقلل من التيار الذي تحمله. فإذا كان المحرك يدير حملاً بسيطاً فإن الحافظة ستدور بسرعة عالية وتولِّد قوة دافعة كهربائية معاكسة أكبر. وعندما يزداد الحمل تدور الحافظة أبطأ حيث تقطع عدداً أقل من خطوط القوى المغناطيسية. وعلى ذلك، فإن المحرك الذي يحمل حملاً أكبر يعمل بكفاءة أكثر لأنه يستخدم طاقة أقل لبذل شغل.


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

العضو الثابت

العضو الثابت: بنية المجال، تولد ملفات العضو الثابت مجالاً مغناطيسياً داخل المحرك، حيث يتكون المجال المغناطيسي من خطوط قوى توجد بين قطبي المغناطيس الثابت. وتتكون بنية المجال في محرك التيار المستمر البســيط من مغناطيس دائم يسـمى مغناطيس المجال. وفي بعض المحركات الأكبر حجماً والأكثر تعقيدا تتركب بنية المجال من أكثر من مغناطيس كهربائي واحد تتغذى بالكهرباء من مصدر خارجي. وتسمى مثل هذه المغانط الكهربائية ملفات المجال الثابت.

الفجوة الهوائية

الوشيعة


المبادل الكهربائي

A toy's small DC motor with its commutator

المبادل الكهربائي: يستخدم المبادل بصفة أساسية في محركات التيار المستمر، حيث يعكس اتجاه التيار في العضو الدوار عند دورانه فهو يقوم بتوصيل التيار بين مصدر الكهرباء إلى ملفات العضو الدوار. ويتكون المبادل في محرك التيار المستمر من حلقة مقسمة إلى جزءين على الأقل، ومثبتة في عمود الإدارة المتصل بالعضو الدوار. وتتصل نهاية كل ملف من ملفات العضو الدوار بجزئين من تقسيمات الحلقة المعدنية (يشكلان قطبين متقابلين [أنظر الشكل أسفله]).

يوصل التيار القادم من المصدر الخارجي بالمبادل عن طريق سلكين وقطعتين صغيرتين من الجرافيت تسمى "الفرشتين" وتلامس جزئين متقابلين من تقسيمات المبادل. ويدخل التيار من فرشاة إلى الملف، وتوجد فرشاة أخرى في الجانب الآخر للمبادل يخرج منها التيار من اللفة ويعود التيار إلى مصدر الكهرباء. وعندما تتصل إحدى الحلقات مع الفرشاة الأولى، تلتقط التيار الكهربائي من الفرشاة وترسله عبر الحافظة، وعندما تقع الأقطاب المغناطيسية التي تتكون على الحافظة بعض الأقطاب المتشابهة لمغنطيس المجال، تدور الحافظة نصف دورة مارة بإحدى الفجوات التي تفصل الحلقات. ثم تتصل الحلقة الثانية من المبادل مع الفرشاة الأولى وتصبح حاملة للتيار إلى الحافظة، وبهذا ينعكس اتجاه التيار كما ينعكس موضع الأقطاب في الحافظة. وعندما تتقابل الأقطاب المتشابهة للمجالين المغناطيسيين للعضو الثابت والحافظة تستمر الحافظة في الدوران نظرا لتنافر مجالاهما المغناطيسي.

تزويد والتحكم بالمحرك

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

تزويد المحرك

التحكم في المحرك

أنواع المحركات الكهربائية

رسم توضيحي لعمل محرك كهربائي بالتيار المستمر. المبادل هنا مقسوم إلى جزئين (بني اللون)

أجزاء محرك التيار المستمر المصدر الشائع لقدرة المحرك هو التيار المستمر من البطارية. ولأن التيار المستمر يسير في اتجاه واحد، فإن محركات التيار المستمر تعتمد على مبدلات ذات حلقات مشقوقة لتوصيل التيار المستمر إلى ملف الدوار. حلقات المبدل المشقوقة تكون معدنية ومثبتة على المحور ومعزولة عنه. وتلتقط التيار من البطارية وتوصلة إلى الحلقات و بالتالي إلى الملف الدوار بواسطة فرشتين.


التصنيفات الرئيسية
بواسطة نوع المحرك
[3][4][5][6][7][8]
Self-Commutated Externally Commutated
Mechanical-
Commutator Motors
Electronic-
Commutator (EC)
Motors[8][أ]

Asynchronous
Machines

Synchronous
Machines2
AC[9][ب] DC AC5, 6 AC6
* Universal motor
(AC commutator
series motor[7] or
AC/DC motor[6])1
* Repulsion motor
Electrically
excited DC motor:
* Separately
excited
* Series
* Shunt
* Compound

PM DC motor
With PM rotor:
* BLDC motor

With
ferromagnetic
rotor:
* SRM
Three-phase motors:
* SCIM3, 8
* WRIM4, 7, 8

AC motors:10
* Capacitor
* Resistance
* Split
* Shaded-pole
Three-phase motors:
* WRSM
* PMSM or
BLAC motor[8]
- IPMSM
- SPMSM
* Hybrid

AC motors:10
* Permanent-split
capacitor
* Hysteresis
* Stepper
* SyRM
* SyRM-PM hybrid
Simple electronics Rectifier,
linear transistor(s)
or DC chopper
More elaborate
electronics
Most elaborate
electronics (VFD), when provided

محرك التبديل الذاتي

محرك التيار المستمر

Workings of a brushed electric motor with a two-pole rotor and PM stator. ("N" and "S" designate polarities on the inside faces of the magnets; the outside faces have opposite polarities.)

محركات التيار المستمر: تحتاج محركات التيار المستمر إلى مبادل كهربائي يقوم بعكس اتجاه التيار. وهناك ثلاثة أنواع رئيسية من محركات التيار المستمر وهي: محركات توالي، وتوازي، ومُركبة. والاختلاف الرئيسي فيما بينها هو في ترتيب الدائرة بين العضو الدوار وبين العضو الثابت.

ففي محركات التوالي، يتصل كل من العضو الدوار ومغناطيس المجال كهربائيا على التوالي. ويسري التيار خلال مغنطيس المجال ثم في ملفات العضو الدوار. وعندما يسري التيار خلال البنية بهذا الترتيب يزيد قوة المغانط. وتبدأ محركات التوالي العمل سريعاً، حتى وإن كانت تعمل على حِمْل ثقيل ، رغم أن هذا الحمل سيقلل من سرعة المحرك.

وفي محركات التوازي، يُوصَّل كل من المغناطيس و العضو الدوار على التوازي. ويسري جزء من التيار خلال المغناطيس الكهربائي بينما يسري الجزء الآخر خلال ملف العضو الدوار . يلف سلك رفيع معزول حول مغناطيس المجال عدة مرات من أجل زيادة مغناطيسيتة. ويتسبب إنشاء المجال المغناطيسي بهذه الطريقة مقاومة للتيار. وتعتمد قوة التيار ودرجة المغنطيسية تبعاً لذلك، على مقاومة السلك بدلا من حِمْل المحرك.

ويعمل محرك التوازي بسرعة ثابتة بغض النظر عن الحِمْل، ولكن إذا كان الحمل كبيرا جداً تحدث مشاكل للمحرك عند بدء التشغيل.

وللمحرك المُرَكَّب مجالان مغنطيسيان متصلان بالعضو الدوار، أحدهما على التوالي والآخر على التوازي. وللمحركات المركبة مميزات كلً من محرك التوالي ومحرك التوازي، إذ يسهل بدء تشغيلها مع حمل كبير، وتحافظ على سرعة ثابتة نسبياً حتى ولو زاد الحمل فجأة.


A: shunt B: series C: compound f = field coil

There are five types of brushed DC motor:

  • DC shunt-wound motor
  • DC series-wound motor
  • DC compound motor (two configurations):
    • Cumulative compound
    • Differentially compounded
  • PM DC motor (not shown)
  • Separately excited (not shown).

محرك التيار المتردد

6/4 pole switched reluctance motor

من محركات التيار المتردد أنواع يعمل بعضها بالتيار المتردد العادي ، وأنواع كبيرة تعمل بتيار ثلاثي الأطوار.

لا تحتوي معظم محركات التيار المتردد على مبدلات، لأن التيار المتولد في العضو الدوار يتولد بالحث.


محرك التيار المستمر-المتردد العالمي

محرك كهربائي لمكنسة كهربائية. ملفي العضو الثابت نحاسية على الجهتين (الملف الثالث مختفي). العضو الدوار يتكون من تقسيمات حديدية (رمادي) بينها شقوق لاحتواء سلك ملفات العضو الدوار. المبادل الكهربائي (في الأمام ، مختفي بعض الشيء) يشتمل على تقسيمات معدنية كل اثنين منها متقابلان لتوصيل التيار إلى أحد ملفات الدوار. تدخل فرشتي نقل التيار لتلامس تقسيمات المبادل المعدنية من الجزئين الأماميين (يمين ويسار وهما هنا من البلاستيك) فيدور الدوار، ويحمل محوره كرسي تحميل (في الأمام).

يسمى الملف الدوار في محرك التيار المتناوب عادة العضو الدوار. أما الجزء الساكن (الثابت) الذي يشتمل على مغناطيس المجال (أو ملفات المجال ) فيشار إليه باسم العضو الثابت.

محركات التيار المتناوب سهلة الصنع، ومريحة في الاستعمال وبعضها لا يحتاج إلى مبدلات . ويعمل معظمها بمخارج التيار الموجودة في المنازل.

محرك التيار المتردد الغير تزامني

لكي يدور محرك تيار ترددي ذو طور واحد فهو يحتاج إلى حقل مغناطيسي دوار يقوم بانتاجه من الحقل الأساسي ولكنه يكون منزاح الطور بالنسبة له. ويتم الحصول على هذا عن طريق مكثف (في حالة محرك مكثف) أو عن طريق ملف متصل مباشرة بمصدر التيار (في حالة محرك القطب المشقوق).

وفي كلتا الحالتين يمكن منع التيار المساعد بعد بدء الحركة إما يدويا أو بواسطة وصلة زمنية أو مفتاح مغناطيسي أو غيرها ويقوم بمنع التيار عن المكثف عند وصول سرعة دوران المحرك إلى السرعة المطلوبة.

محرك حثي

المحرك الحثي أو المحرك غير تزامني هو محرك تيار متردد ينشأ في عضوه الدوار تيار ناتج عن حث المجال المغناطيسي لملفات العضو الثابت، فيجعله يدور. بذلك لا يحتاج المحرك الحثي لمبادل ولا يحتاج إلى إثارة (مغناطيسية) كما هو الحال بالنسبة إلى محرك التيار المستمر أو المحرك العام أو محرك التزامن . ويشكل العضو الدوار كأحد نوعين من التشكيلات: دوار قفص سنجابي SCIM أو دوار ذو ملفات WRIM.

ويوجد محرك شائع الاستخدام يعمل بتيار متردد ثلاثي الأطوار ويتكون عضوه الدوار من دوار قفصي سنجابي. يستخدم كثيرا في الصناعة لمتانته واقتصاديته واستدامته . وأما محرك التيار المتردد العادي - تيار متردد أحادي الطور - فهو يشتغل بقدرة أقل ويستخدم في الآلات البسيطة مثل محرك طلمبة الثلاجة أو في المراوح والغسالات الكهربائية . وهي تعمل غالبا ب محول تردد variable-frequency drive، ويعمل جهاز مبدل التردد بغرض تقليل استهلاك الطاقة ويتيح للمحرك العمل بسرعات مختلفة - وهذا ما تعنيه صفة محرك "غير تزامني". ويكثر استخدام المحركات ذات دوار القفص السنجابي عند سرعات ثابتة وكذلك لسرعات متغيرة مع استخدام محول تردد.

محرك تزامني


آلة تغذية كهربائية مضاعفة

المحركات المغناطيسية الخصاة

العضو الدوار

A Miniature Coreless Motor


A stepper motor with a soft iron rotor, with active windings shown. In 'A' the active windings tend to hold the rotor in position. In 'B' a different set of windings are carrying a current, which generates torque and rotation.

المحرك الخطي

المحرك الخطي، هو محرك كهربائي يستخدم في الآلات الصغيرة التي تحتاج لدقة في تحكم بمحركاتها مثل الطابعة وقاطع الليزر. ومن أهم ميزات هذا النوع من المحركات أنه يمكن التحكم في عدد وسرعة دوراته وزاوية التوقف بدقة.

يستخدم هذا المحرك أيضاً في التطبيقات الروبوتية، نظراً لإمكانية التحكم في إيقافه عند زاوية محددة. ومما يميز هذا المحرك أيضا أنه يعتمد على النظام الثنائي في التشغيل حيث يلاحظ أنه يخرج منه أربع أو خمس أسلاك تسمح له بتلقي تتابع معين. فمثلا إذا استقبل التتابع الآتي:0001 التي تكافيء 1 في النظام العشري فإنه سيتحرك بزاوية مقدارها 90 درجة في اتجاه دوران معين، أما في حال استقبال 1000 التي تكافيء 8 في النظام العشري فإنه يدور في الاتجاه المعاكس.

المحرك المكثف

توصيلا ممكنة للمحرك والمكثف، ينشأ منها حقل مغناطيسي دوراني.

بالنسبة إلى المحرك ذو مكثف يوصل الملف الأساسي بمصدر الكهرباء (مثل مصدر الكهرباء في البيوت)، ويوصل ملف مساعد عن طريق مكثف على التوالي مع المصدر. ينشأ مجال مغناطيسي دوار بيضوي الشكل يعمل على دوران العضو الدوار، ولكنه لا يساعد على حركة منتظمة. وبالنسبة إلى قدرة عالية فيكون البدء عن طريق توصيل مكثف كهرلي (كبير) يقوم مفتاح مغناطيسي بمنع التيار عنه عند وصوله إلى سرعة الدوران المطلوبة.

كما يمكن تشغيل آلة تيار ثلاثي الأطوار بواسطة تيار متردد أحادي الطور وذلك عن طريق توصيلها بمكثفات (انظر دارة شتاينمتز).

مقارنة بين التصنيفات الرئيسية

مقارنة بين أنواع المحركات
النوع المميزات العيوب التطبيق التقليدي المخرج التقليدي
Self-commutated motors
Brushed DC Simple speed control
Low initial cost
Maintenance (brushes)
Medium lifespan
Costly commutator and brushes
Steel mills
Paper making machines
Treadmill exercisers
Automotive accessories
Rectifier, linear transistor(s) or DC chopper controller.[10]
Brushless
DC motor
(BLDC)
or
(BLDM)
Long lifespan
Low maintenance
High efficiency
Higher initial cost
Requires EC controller with closed-loop control
Rigid ("hard") disk drives
CD/DVD players
Electric vehicles
RC Vehicles
UAVs
Synchronous; single-phase or three-phase with PM rotor and trapezoidal stator winding; VFD typically VS PWM inverter type.[11][10][12]
Switched
reluctance
motor
(SRM)
Long lifespan
Low maintenance
High efficiency
No permanent magnets
Low cost
Simple construction
Mechanical resonance
possible
High iron losses
Not possible:
* Open or vector control
* Parallel operation
Requires EC controller[13]
Appliances
Electric Vehicles
Textile mills
Aircraft applications
PWM and various other drive types, which tend to be used in very specialized / OEM applications.[13][14]
Universal motor High starting torque, compact, high speed. Maintenance (brushes)
Shorter lifespan
Usually acoustically noisy
Only small ratings are economical
Handheld power tools, blenders, vacuum cleaners, insulation blowers Variable single phase AC, half-wave or full-wave phase-angle control with triac(s); closed-loop control optional.[10]
AC asynchronous motors
AC polyphase
squirrel-cage
or
wound-rotor
induction motor
(SCIM)
or
(WRIM)
Self-starting
Low cost
Robust
Reliable
Ratings to 1+ MW
Standardized types.
High starting current
Lower efficiency
due to need
for magnetization.
Fixed-speed, traditionally, SCIM the world's workhorse especially in low performance applications of all types
Variable-speed, traditionally, low-performance variable-torque pumps, fans, blowers and compressors.
Variable-speed, increasingly, other high-performance constant-torque and constant-power or dynamic loads.
Fixed-speed, low performance applications of all types.
Variable-speed, traditionally, WRIM drives or fixed-speed V/Hz-controlled VSDs.
Variable-speed, increasingly, vector-controlled VSDs displacing DC, WRIM and single-phase AC induction motor drives.
AC SCIM
split-phase
capacitor-start
High power
high starting torque
Speed slightly below synchronous
Starting switch or relay required
Appliances
Stationary Power Tools
Fixed or variable single-phase AC, variable speed being derived, typically, by full-wave phase-angle control with triac(s); closed-loop control optional.[10]
AC SCIM
split-phase
capacitor-run
Moderate power
High starting torque
No starting switch
Comparatively long life
Speed slightly below synchronous
Slightly more costly
Industrial blowers
Industrial machinery
AC SCIM
split-phase,
auxiliary
start winding
Moderate power
Low starting torque
Speed slightly below synchronous
Starting switch or relay required
Appliances
Stationary power tools
AC induction shaded-pole
motor
Low cost
Long life
Speed slightly below synchronous
Low starting torque
Small ratings
low efficiency
Fans, appliances, record players
AC synchronous motors
Wound-rotor
synchronous
motor

(WRSM)
Synchronous speed
Inherently
more efficient
induction motor,
low power factor
More costly Industrial motors Fixed or variable speed, three-phase; VFD typically six-step CS load-commutated inverter type or VS PWM inverter type.[10][12]
Hysteresis
motor
Accurate speed control
Low noise
No vibration
High starting
torque
Very low efficiency Clocks, timers, sound producing or recording equipment, hard drive, capstan drive Single-phase AC, two-phase capacitor-start, capacitor run motor[15][16]
Synchronous
reluctance
motor
(SyRM)
Equivalent to SCIM
except more robust, more efficient, runs cooler, smaller footprint
Competes with PM synchronous motor without demagnetization issues
Requires a controller
Not widely available
High cost
Appliances
Electric vehicles
Textile mills
Aircraft applications
VFD can be standard DTC type or VS inverter PWM type.[17]
Speciality motors
Pancake
or axial
rotor
motors
[11]
Compact design
Simple speed control
Medium cost
Medium lifespan
Office Equip
Fans/Pumps, fast industrial and military servos
Drives can typically be brushed or brushless DC type.[11]
Stepper
motor
Precision positioning
High holding torque
Some can be costly
Require a controller
Positioning in printers and floppy disc drives; industrial machine tools Not a VFD. Stepper position is determined by pulse counting.[18][19]

الإلكترومغناطيسية

القوة وعزم الدوران

الطاقة

القوة المحركة


الخسائر

الكفاءة

معامل الجودة


متغيرات الأداء

المعايير

The following are major design and manufacturing standards covering electric motors:

المحركات الغير مغناطيسية

انظر أيضاً

الهوامش

  1. ^ The term 'electronic commutator motor' (ECM) is identified with the heating, ventilation and air-conditioning (HVAC) industry, the distinction between BLDC and BLAC being in this context seen as a function of degree of ECM drive complexity with BLDC drives typically being with simple single-phase scalar-controlled voltage-regulated trapezoidal current waveform output involving surface PM motor construction and BLAC drives tending towards more complex three-phase vector-controlled current-regulated sinusoidal waveform involving interior PM motor construction.[8]
  2. ^ The universal and repulsion motors are part of a class of motors known as AC commutator motors, which also includes the following now largely obsolete motor types: Single-phase - straight and compensated series motors, railway motor; three-phase - various repulsion motor types, brush-shifting series motor, brush-shifting polyphase shunt or Schrage motor, Fynn-Weichsel motor.[9]

المصادر

  1. ^ Faraday, Michael (1822). "On Some New Electro-Magnetical Motion, and on the Theory of Magnetism". Quarterly Journal of Science, Literature and the Arts. Royal Institution of Great Britain. XII: 74–96 (§IX). Retrieved 12 February 2013.
  2. ^ "The first dinamo?". travelhungary.com. Retrieved 12 February 2013.
  3. ^ "Variable Speed Pumping, A Guide to Successful Applications, Executive Summary" (PDF). USDOE - Europump - Hydraulic Institute. May 2004. p. 9, Fig. ES-7. Retrieved Feb 19, 2018.
  4. ^ Bose, Bimal K. (2006). "Chapters 6, 7 & 8". Power Electronics and Motor Drives : Advances and Trends: see esp. 328, 397, 481, Academic Press. 
  5. ^ Knight, Andy. "Electric Machines"., U. of Alberta. Retrieved on 20 February 2013. 
  6. ^ أ ب Hameyer, Kay (2001). "Electrical Machine I: Basics, Design, Function, Operation" (PDF). RWTH Aachen University Institute of Electrical Machines. Retrieved 11 January 2013.
  7. ^ أ ب Stölting, Hans-Dieter (2008). "§1.3.1.1 Motor Systematics in Chapter 1 - Introduction". Handbook of Fractional-Horsepower Drives, Online, Springer. 
  8. ^ أ ب ت ث Ionel, D.M. (2010). "High-Efficiency Variable-Speed Electric Motor Drive Technologies for Energy Savings in the US Residential Sector". 12th International Conference on Optimization of Electrical and Electronic Equipment (OPTIM): 1403–1414, IEEE. doi:10.1109/OPTIM.2010.5510481. 
  9. ^ أ ب Alger, Philip L. et al. (1949). "§274-§287 'AC Commutator Motors' sub-section of Sec. 7 - Alternating-Current Generators and Motors". Standard Handbook for Electrical Engineers: 755–763, 8th, McGraw-Hill. 
  10. ^ أ ب ت ث ج Stölting, p. 9
  11. ^ أ ب ت خطأ استشهاد: وسم <ref> غير صحيح؛ لا نص تم توفيره للمراجع المسماة Krishnan (1987)
  12. ^ أ ب Bose, pp. 480–481
  13. ^ أ ب خطأ استشهاد: وسم <ref> غير صحيح؛ لا نص تم توفيره للمراجع المسماة Bose, pp. 569-570
  14. ^ Vukosavic, Slobodan; Stefanovic, Victor R. (Nov–Dec 1991). "SRM Inverter Topologies: A Comparative Evaluation". IEEE Trans. on Industry Applications. 27 (6): 1034–1047. doi:10.1109/IAS.1990.152299.
  15. ^ Roters, Herbert C. (Jan 1947). "The hysteresis motor - Advances which permit economical fractional horsepower ratings". Trans. AIEE. 66 (1): 1419–1430. doi:10.1109/T-AIEE.1947.5059594.
  16. ^ Bakshi, U. A. (2009). "§9.3 'Hysteresis Motors' in Chapter 9 - Special Machines". Electrical Machines - II, 4th, Technical Publications Pune. 
  17. ^ Lendenmann, Heinz; et al. "Motoring Ahead" (PDF). Retrieved Apr 18, 2012. Explicit use of et al. in: |first= (help)
  18. ^ Stölting, p. 10
  19. ^ Bose, p. 389

المراجع

  • Fink, Donald G.; Beaty, H. Wayne, Standard Handbook for Electrical Engineers, '14th ed., McGraw-Hill, 1999, ISBN 0-07-022005-0.
  • Houston, Edwin J.; Kennelly, Arthur, Recent Types of Dynamo-Electric Machinery, American Technical Book Company 1897, published by P.F. Collier and Sons New York, 1902
  • Kuphaldt, Tony R. (2000–2006). "Chapter 13 AC MOTORS". Lessons In Electric Circuits—Volume II. Retrieved 2006-04-11.
  • Rosenblatt, Jack; Friedman, M. Harold, Direct and Alternating Current Machinery, 2nd ed., McGraw-Hill, 1963

قراءات إضافية

وصلات خارجية