محركات الكهربائية

الباب الاول
مقدمة في المحركات الكهربائية
1-1 المقدمة
بدا تطوير المحركات الكهربائية في بداية القرن التاسع عشر باكشاف المغناط الكهربائية في عام 1820م اكتشف الفئزيائي هانر كرستيان ان السلك الزي يمر فيه تيار كهربي يولد حوله مجالا مغناطسيا وقام عام اخر في عام 1825م وليم سينر جون بلف ملف حول قضبي حديدي لينتج مغناطسيا كهربائيا اقوي واوضح الفيزيائي الامريكي جوزف هنري انه يمكن ابتكار مغناطيس كهربي اكثر قوة من عدة طبقات من الاسلاك معزولة حول قطعة من الحديد في عام 1831م قام الكيميائي الانجليزي مايكل فرادي بالعديد من التجارب التي تضمنت مغناطسيات وتيارات كهربائية في احدي التجارب قام بتدوير قرص نحاسي قضبين مغناطيسين عملت هذه المعدادت مولدا مغناطيسيا حثي ولدت ولدت جهدا كهربائيا بين فرادي مركز القرص وحافته بالجهد الكهربائي بينهما عندما كان القرص بالدوران وكانت هذه الاله البسيطه اول محرك ولكنها مل تكن ذات قوة كافية اسس فرادي مبدا عمل المحرك الكهربائي وهو ان الحركة المستمرة يمكن انتاجها بامرار تيار كهربائي خلال موصل في وجود مغناطيسي قوي وفي عام 1873م ظهر اول محرك تيار مستمر ناجح تجاريا حتي عرضه مهندس كهربائي يدعي زيتون تويفيل جرام في فيتا بحيث يكون الملف والقلب الحديدي قابلان للدوران بين قضبين مغناطسين وفرشتان من الكربون تلامسان نصفي الاسطوانة اثناء دوراتهما وتصلان بقطبي البطارية وبناء علي نوع الكهرباء المستخدمة .
2-1 الانواع الرئسية للمحركات :
-محركات تعمل بالتيار المتناوب
-محركات تعملبالتيار المستمر
تعتمد المحركات الكهربائية علي مغناط كهربائية اتنتج القوة اللازمة لادارة الالات او المعدات الميكانيكية تسمي الالات والمعدات التي تعمل بالمحرك الكهربائي الحمل ويوصل عمود ادارة المحرك بالحمل .
1-2-1 المبادئ الاساسية لتشغيل المحرك :
- ان يولد التيار الكهربائي مجالا مغناطيسيا.
- ان يحدد اتجاه التيار المغناطيسي موقع الاقطاب المغناطيسية.
- ان تتجازب الاقطاب المغناطيسية وتتنافر مع بعضها .
فعندما يمر تيار كهربائي خلال سلك يولد مجالا مغناطيسيا حول السلك علي هيئة ملف قضبي معدني ونسبة لوجد المجال المغناطيسي حول السلك يصبح القضب المعدني ممغنط هذا الترتيب للقضبي شكل الملف هو مغناطيسي كهربائي بسيط يعمل بقطبي شمالي و جنوبي .
1-2-2 انوع المحركات الكهربائية وفقا لطريقة التوصيل :
محركات التيار المستمر تحتاج الي مجالات حتي تعكس اتجاه التيار وهنالك ثلاثة انواع رئيسة من محركات التيار المستمر وهي:
- محركات توالي
- محركات توازي
- محركات مركبة
- في محركات التوالي يتصل كل من الحافظة المغناطيس المجال كهربائيا علي التوالي ويسري التيار خلال البنية بهذا الترتيب يزيد قوة المغانط وتبدا محركات التوالي العمل حتي وان كانت تعمل علي حمل ثقيل رقم ان هذا الحمل سيقلل من سرعة المحرك .
- وفي محركات التوازي توصل كل المغناطيس والحافظة عل التوازي ويسري جزء من التيار خلال الحافظة ويلف السلك حول منغاطيس المجال عدة مرات من اجل زيادة المنغاطيس ويعمل محرك التوازي بسرعة ثابتة بغض النظر عن الحمل ولاكن الحمل كبير جدا تحصل مشاكل للمحرك عند بدا التشغيل.
- وفي المحركات المركبة هنالك مجالان منغاطيسيان متصلان بالحافظة احداهما علي التوالي والاخر علي التوازي وللمحركات مميزات كل من محركات التوالي ومحركات التوازي اذا يسهل بدء تشيلها مع حمل كبير تحافظ علي سرعنها الثابتة نسبيا حتي لو زاد الحمل فجاءة .
1-2 التحويل الكهرومكانيكي للطافة :-
هو تحويل الطاقة الكهربائية الي طاقة ميكانيكية والعكس تحويل الطاقة الميكانيكية الي الطاقة الكهربائية تقوم الماكينات الكهربائية بنوعيها (مستمر و متردد) المذكور بين بعملية التحويل الكهرميكانيكي للطاقة فاذا تم تحويل الطاقة الميكانيكية الي طاقة كهربائية فإن الالة تسمي بالمولد واذا تم تحويل الطاقة الكهربائية الي طاقة ميكانيكية فإن الالة تسمي بالمحول transformr .
3-1 الميزة الرئيسية لهذا التحويل :-
هو ان الطاقة في الصوزة الكهربية يمكن ان تنتقل ويتم التحكم فيها وتستخدم ببساطة وجدارة وكفاءة.
اجهزة تحويل الطاقة مطلوب منها اولا تحويل الطاقة من الصورة الغير كهربية الي الطاقة في الصورة الكهربية ثم بعد ذلك تحويل الطاقة الكهربية الي الصورة المطلوبة والمفيدة ,مثل الضوء ,الحرارة ,الصوت او الطاقة الميكانيكية .
1-4 الظواهر المرتبطة بعملية التحويل الكهروميكانيكي للطاقة:-
1-4-1 (1) اذا تم تحويل موصل داخل مجال مغناطيسي يتولد عبر الموصل قوه دافعه كهربائية فعل عليها من العبارة
B=كثافة الفيض المغناطيسي ويقاس بالتسلا(T)
L=الطول الفعال للموصل
B=FAI/A
FAI=الفيض المغناطيسي بالوبر (Wb)
الفيض :-
هو عدد خطوط القوة المغناطيسية .
2-4-1 (2) اذا سري تيار كهربائي في موصل موضوع داخل مجال مغناطسي تنشأ علي الموصل قوة دافعه الي الحركه مادام مغمورا داخل المجال والتيار يسري فيه.
وتحسب هذه القوه من العباره
F=BIL(N)
حيث ان I= التيار بالامبير
من العباره 1-2
نستنتج ان عملية التحويل الكهروميكانيكي للطاقه تحتاج لوجود الماكينات الكهربائيه الدواره باحدي طريقتين :-
(1) مغنطيس دائم:-Dermant maqnet
(2) استخدام الكهرومغناطيسي
والطريقه الثانيه هي الاكثر استخداما .
تعريف الكهرومغنطيسي:-
تتكون من قطعه من الحديد تسمي بالنواه (core) وحولها ملفات من اسلاك من ماده موصله لنحاس (cojl) و عند سريان تيار في الملف تتحول النواه الي مغنطيس ويتولد بذلك مجال مغناطيسي حول الملف .