مبدأ عمل المحرك وأجزاؤه: من المجال إلى العزم — الدرس 1 من دورة المحركات الكهربائية

رسم تعليمي مولّد بالذكاء الاصطناعي لأجزاء محرك كهربائي — رسم تعليمي أصلي مولّد بالذكاء الاصطناعي خاص بهذا الدرس، وليس مخطط تنفيذ.

دورة المحركات الكهربائية — الدرس 1 من 8. فهرس الدورة. اقرأ بالترتيب وحل التمرين على الورق قبل مراجعة الإجابة.

ما الذي ستتعلمه؟

في نهاية هذا الدرس تستطيع تسمية الأجزاء الأساسية للمحرك، وتتبع انتقال الطاقة من التغذية إلى العمود، والتمييز بين القدرة والعزم والسرعة. جهز ورقة وارسم عليها ثلاثة صناديق: مصدر كهربائي، محرك، حمل ميكانيكي. سنستخدم هذا النموذج في بقية الدورة بدل القفز مباشرة إلى التوصيلات.

الفكرة الفيزيائية

يحوّل المحرك الطاقة الكهربائية إلى شغل ميكانيكي، وتظهر بعض الطاقة كحرارة وفواقد. في المحرك الحثي ينشئ الجزء الثابت مجالًا دوارًا يستحث تيارًا في العضو الدوار، وينتج التفاعل عزمًا. الجزء الثابت ليس مجرد غلاف؛ يضم قلبًا وصفائح وملفات وعزلًا. أما العضو الدوار فيتصل بالعمود الذي ينقل الحركة إلى الحمل.

الأجزاء ووظائفها

المحامل تدعم العمود وتسمح بدورانه، والهيكل يحمل الأجزاء ويساعد في تبديد الحرارة، وقد توفر المروحة تبريدًا ذاتيًا. صندوق الأطراف يتيح التوصيل وفق وثيقة المصنع. لا تستنتج من رؤية مروحة أن المحرك يبقى باردًا عند كل سرعة؛ ظروف التبريد تعتمد على التصميم والحمل. تعطل محمل أو انسداد تهوية قد يوقفان منظومة سليمة كهربائيًا.

القدرة والعزم والسرعة

العزم يقاس بنيوتن متر، والقدرة بمعدل إنجاز الشغل. عند الدوران المنتظم: P = T × ω، حيث ω = 2πn/60. لذلك يمكن لمحركين بقدرة واحدة أن يقدما عزمين مختلفين عند سرعات مختلفة. يجب تحديد نقطة التشغيل التي تقارن عندها الأرقام؛ القدرة وحدها لا تصف بدء آلة ثقيلة.

مثال محلول

افترض خرجًا ميكانيكيًا 3 كيلوواط بسرعة 1500 دورة/دقيقة. السرعة الزاوية نحو 157.1 راديان/ثانية، والعزم 3000/157.1 = 19.1 نيوتن متر تقريبًا. إذا بقيت القدرة نفسها عند 750 دورة/دقيقة يصبح العزم 38.2 نيوتن متر حسابيًا. هذه مقارنة نقطتين افتراضيتين، ولا تعني أن محركًا معينًا يسمح بهذا التشغيل.

خطأ شائع وتصحيحه

الكفاءة ليست معامل القدرة: الكفاءة تقارن الخرج الميكانيكي بالدخل الفعال، بينما يربط معامل القدرة القدرة الفعالة بالظاهرية. افصل المصطلحين في ملاحظاتك، ولا تضرب قدرة العمود في معامل القدرة كي تحسب استهلاك الطاقة.

تمرين وإجابة

محرك يخرج 2 كيلوواط ويستقبل قدرة فعالة 2.5 كيلوواط. احسب كفاءته والفواقد. الإجابة: الكفاءة 80% والفواقد 0.5 كيلوواط. إذا عمل بهذه النقطة ساعتين، تكون طاقة الدخل 5 كيلوواط ساعة، والخرج 4 كيلوواط ساعة. لاحظ الفرق بين وحدة القدرة ووحدة الطاقة.

مهمة الدرس

أنشئ قاموسًا من ستة مصطلحات: الجزء الثابت، العضو الدوار، العمود، المحمل، العزم، الكفاءة. أضف أمام كل مصطلح وظيفة أو وحدة قياس، ثم اكتب لماذا لا تكفي القدرة لاختيار محرك حمل مجهول. التمرين نظري ولا يتطلب فتح محرك.