كيف تعمل المحركات وكيف تختار المحرك المناسب

توجد المحركات في كل مكان تقريبًا. سيساعدك هذا الدليل على فهم أساسيات المحركات الكهربائية والأنواع المتاحة وكيفية اختيار المحرك الصحيح. السؤال الأساسي هو أي نوع وأي المواصفات يجب أن أختار ، وهذه مهمة.

كيف يعمل المحرك؟

تعمل المحركات الكهربائية عن طريق تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية لخلق الحركة. تتولد القوى داخل المحرك من خلال تفاعل المجال المغناطيسي مع التيار المتردد (AC) أو التيار المباشر (DC) في اللفات. مع زيادة قوة التيار ، تزداد قوة المجال المغناطيسي أيضًا. ضع في اعتبارك قانون أوم (V = I * R) ؛ يجب زيادة الجهد للحفاظ على نفس التيار مع زيادة المقاومة.

المحركات الكهربائية لها مجموعة من التطبيقات. تشمل الاستخدامات الصناعية التقليدية المنافيخ والآلات والأدوات الكهربائية والمراوح والمضخات. يستخدم الهواة عادة المحركات في التطبيقات الأصغر التي تتطلب الحركة ، مثل الروبوتات أو الوحدات ذات العجلات.

نوع المحرك:

هناك العديد من أنواع محركات التيار المستمر ، ولكن الأكثر شيوعًا هي المحركات المصقولة أو بدون فرش. هناك أيضًا محركات اهتزاز ، محركات متدرجة ، محركات مؤازرة ، إلخ.

تعد المحركات المصقولة بالتيار المستمر واحدة من أبسط المحركات وتوجد في العديد من الأجهزة والألعاب والسيارات. يستخدمون فرش تلامس متصلة بمحول لتغيير اتجاه التدفق الحالي. فهي رخيصة الإنتاج وسهلة التحكم ولديها عزم دوران ممتاز (يقاس بالدورات في الدقيقة أو RPM) بسرعات منخفضة. بعض العيوب هي أنها تتطلب صيانة متكررة لاستبدال الفرشاة البالية ، والحد من السرعة بسبب تسخين الفرشاة ، وتوليد ضوضاء كهرومغناطيسية من تقوس الفرشاة.

تستخدم محركات التيار المستمر عديمة الفرشاة مغناطيسًا دائمًا في مجموعة العضو الدوار الخاصة بها. وهي مشهورة في سوق الهوايات لتطبيقات الطائرات والمركبات الأرضية. إنها أكثر كفاءة ، وتتطلب صيانة أقل ، وتنتج ضوضاء أقل ، ولها كثافة طاقة أعلى من محركات التيار المستمر المصقولة. يمكن أيضًا إنتاجها بكميات كبيرة وتشبه محركات التيار المتردد ذات RPM ثابتة ، باستثناء التي تعمل بواسطة تيار مستمر. ومع ذلك ، هناك عيوب ، بما في ذلك أنه يصعب التحكم فيها بدون جهات تنظيمية متخصصة ، وأنها تتطلب أحمال بدء تشغيل منخفضة وعلب تروس مخصصة في تطبيقات القيادة ، مما يؤدي إلى ارتفاع تكلفة رأس المال ، والتعقيد ، والقيود البيئية.

تُستخدم محركات الاهتزاز في التطبيقات التي تتطلب اهتزازًا ، مثل الهواتف المحمولة أو أجهزة التحكم في الألعاب. يتم إنتاجها بواسطة المحرك الكهربائي ، ويؤدي عدم توازن الكتلة على عمود الإدارة إلى حدوث اهتزازات. يمكن استخدامها أيضًا في صفارات غير إلكترونية تهتز من أجل إصدار صوت أو إنذار أو جرس باب.

المحركات السائر هي صديقك عندما يتعلق الأمر بتحديد المواقع بدقة. توجد في الطابعات والأدوات الآلية وأنظمة التحكم في العمليات ، وهي مصممة لعزم دوران عالٍ ، مما يتيح للمستخدم الانتقال من خطوة إلى أخرى. لديهم نظام تحكم يحدد المواضع عبر نبضات الإشارة المرسلة إلى السائق ، والتي تفسرها وترسل جهدًا متناسبًا إلى المحرك. إنها بسيطة نسبيًا في صنعها والتحكم فيها ، لكنها تجتذب باستمرار أقصى تيار. يحد حجم الخطوة الصغير من السرعة القصوى ويمكن تخطي عدد الخطوات تحت الحمل العالي.

المحركات المؤازرة هي محرك آخر شهير للهوايات يستخدم للتحكم غير الدقيق في الموضع. تشمل تطبيقاتهم الشائعة تطبيقات التحكم عن بعد مثل سيارات لعبة RC والروبوتات. وهي تتكون من محرك ، ومقياس جهد ، ودائرة تحكم ، ويتم التحكم فيها بشكل أساسي من خلال تعديل عرض النبضة (PWM) ، والذي يرسل نبضات كهربائية إلى خط التحكم. يمكن أن تكون الماكينات AC أو DC. يمكن لمضاعفات التيار المتردد التعامل مع الزيادات الحالية المرتفعة وتستخدم في الآلات الصناعية ، في حين أن أجهزة التيار المستمر مناسبة لتطبيقات الهواة الأصغر. لمعرفة المزيد حول الماكينات ، تحقق من مقالتنا حول كيفية عمل محركات المؤازرة.

تنقسم محركات التيار المتردد إلى ثلاثة أنواع أساسية: المحركات الحثية والمحركات المتزامنة والمحركات الصناعية.

تسمى المحركات الحثية المحركات غير المتزامنة لأنها لا تتحرك بنفس المعدل الثابت أو تدور أقل من التردد المقدم. في المحرك التعريفي ، يلزم الانزلاق (الفرق بين السرعة الفعلية والسرعة المتزامنة) لتوليد عزم الدوران ، وهو قوة الالتواء التي تسبب الدوران. تحدث المجالات المغناطيسية حول دوارات هذه المحركات بسبب التيارات المستحثة.

يدور دوار المحرك المتزامن بمعدل ثابت عند تزويده بالتيار المتردد. يتم إنشاء المجالات المغناطيسية الخاصة بهم بواسطة مغناطيس دائم. تم تصميم المحركات الصناعية لتطبيقات الطاقة العالية ثلاثية الطور مثل أحزمة النقل أو المنافيخ. يمكن أيضًا العثور على محركات التيار المتردد في الأجهزة المنزلية والتطبيقات الأخرى مثل الساعات والمراوح ومحركات الأقراص.

أشياء يجب مراعاتها عند شراء محرك:

هناك العديد من الخصائص التي يجب البحث عنها عند اختيار المحرك ، ولكن أهمها الجهد والتيار وعزم الدوران والسرعة (RPM).

يعمل التيار الكهربائي على تشغيل المحرك ، ويمكن أن يؤدي التيار الزائد إلى إتلاف المحرك. بالنسبة لمحركات التيار المستمر ، فإن تيار التشغيل وتيار المماطلة مهمان. تيار التشغيل هو متوسط ​​كمية التيار المتوقع أن يسحبها المحرك عند عزم الدوران النموذجي. يوفر تيار المماطلة عزم دوران كافٍ للمحرك ليعمل بسرعة التوقف أو 0 دورة في الدقيقة. هذا هو الحد الأقصى لمقدار التيار الذي يجب أن يكون المحرك قادرًا على سحبه ، وتضرب الطاقة القصوى في الجهد المقنن. يعد المشتت الحراري مهمًا لتشغيل المحرك بشكل مستمر أو بجهد أعلى من الجهد المقنن للحفاظ على الملفات من الذوبان.

يستخدم الجهد للحفاظ على تدفق صافي التيار في اتجاه واحد والتغلب على التيار العكسي. كلما زاد الجهد ، زاد عزم الدوران. يشير الجهد المقنن لمحرك DC إلى الجهد الأكثر كفاءة للتشغيل. تأكد من تطبيق الجهد الموصى به. إذا كان الجهد المطبق منخفضًا جدًا ، فلن يعمل المحرك ، بينما يؤدي الكثير من الجهد إلى تقصير اللفات ، مما يؤدي إلى فقد الطاقة أو حدوث تلف كامل.

يجب أيضًا مراعاة قيم المناولة والمماطلة جنبًا إلى جنب مع عزم الدوران. عزم التشغيل هو مقدار عزم الدوران الذي صمم المحرك لتوفيره ، وعزم الدوران هو مقدار عزم الدوران الناتج عند تطبيق الطاقة من سرعة المماطلة. يجب أن تنظر دائمًا إلى عزم التشغيل الذي تحتاجه ، لكن بعض التطبيقات تتطلب منك معرفة إلى أي مدى يمكنك دفع المحرك. على سبيل المثال ، مع روبوت بعجلات ، فإن العزم الجيد يساوي تسارعًا جيدًا ، ولكن عليك التأكد من أن عزم الكشك مرتفع بما يكفي لرفع وزن الروبوت. في هذه الحالة ، يكون عزم الدوران أكثر أهمية من السرعة.

يمكن أن تكون السرعة أو السرعة (RPM) معقدة بالنسبة للمحركات. القاعدة العامة هي أن المحركات تعمل بكفاءة عالية بأعلى سرعتها ، ولكن إذا كان التروس مطلوبًا ، فهذا ليس ممكنًا دائمًا. تقلل إضافة التروس من كفاءة المحرك ، لذلك هناك أيضًا انخفاض في السرعة وعزم الدوران الذي يجب مراعاته.

هذه هي العناصر الأساسية التي يجب مراعاتها عند اختيار المحرك. حدد نوع المحرك المناسب من خلال مراعاة الغرض من التطبيق والتيار الذي يستخدمه. ستحدد مواصفات التطبيق مثل الجهد والتيار وعزم الدوران والسرعة المحرك الأفضل ، لذلك من المهم الانتباه إلى متطلباته.