خصائص محركات التيار المستمر
محرك التيار المستمر أو محرك التيار المباشر ( DC motor) عبارة عن آلة كهربائية تحوِّل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية عن طريق إنشاء مجال مغناطيسي يعمل بالتيار المباشر direct current . ويتم تحديد أداء وسلوك محرك التيار المستمر من خصائصه .وفيما يلي توضيح لخصائص محركات التيار المستمر:السرعة وتيار المنتج
|
|
خواص السرعة وتيار المنتج |
تتناسب السرعة طردياً مع الفولتية المغذية وتتناسب عكسياً مع فيض الإثارة المغناطيسي . في هذا السياق، فإن الشكل السابق يبين العلاقة ما بين السرعة وتيار المنتج Armature (العلاقة بين تيار المنتج وسرعة دوران المحرك.) لكل نوع من أنواع محركات التيار المستمر.
محرك التوازيD.C Shunt Motor
يبقى الفيض المغناطيسي ثابتاً مهما تغير تيار المنتج . وبثبات فولتية المصدر،
يكون التغير في سرعة المنتج مع تغير الحمل يكون قليلا كما هو مبين في منحنى
الخواص، الشكل السابق.
محرك التوالي DC Series Motor
في هذا المحرك نجد أن تيار الحمل هو تيار المجال وعلى ذلك فشدة المجال متوقفة على
الحمل ولذا فمنحنيات الخواص مخالفة لمحرك التوازي فعند الأحمال البسيطة أو الخفيفة
يكون التيار صغيرا والمجال ضعيفاً وبذلك تكون السرعة عالية ولكنها تنقص بسرعة اذا
زاد الحمل أي المجال.محرك التوالي DC Series Motor
بما أن تيار المنتج هو نفسه تيار الأقطاب، فإن الزيادة في تيار المنتج يقابلها
زيادة في الفيض المغناطيسي، ومن ثم انخفاض في السرعة تبعا لذلك حتى تصل إلى نقطة
التشبع المغناطيسي ، حيث تصبح الزيادة في (Φ) أقل من الزيادة في التيار.
المحرك المركب
يمكن إعطاء المحرك المركب خواص تتناسب بين محرك التوازي ومحرك التوالي ، وذلك يتوقف علي شدة مجال كل من ملفات التوازي وملفات التوالي وطريقة توصيلها .
وهي العلاقة بين العزم الكهرومغناطيسي وتيار المنتج؛ حيث إن العزم يتناسب طردياً مع تيار المنتج والفيض المغناطيسي.
وفي ما يأتي توضيح للعلاقة بين مختلف أنواع محركات التيار المباشر:
وهي العلاقة بين سرعة المحرك والعزم؛ حيث إن العزم يتناسب طردياً مع تيار المنتج. ويبين الشكل السابق العلاقة التي تربط السرعة مع العزم، لكل من محركات: التوالي، والتوازي، والمركب.
تعد الخاصية الميكانيكية من الخواص المهمة جدا للمحركات على نحو عام؛ حيث يتبين من خلالها مدى تغير السرعة مع تغير الحمل.
يلحظ من الشكل السابق أن تغير سرعة محرك التوازي تنخفض قليلاً مع زيادة عزم الحمل، بينما تنخفض كثيرا في محرك التوالي. أما المحرك المركب، فتنخفض فيه السرعة على نحو متوسط، وهذه تعد ميزة لهذا النوع من المحركات.
في المجالات التي تتطلب سرعة ثابتة على الرغم من تغير الحمل، يمكن استخدام محرك التوازي، بينما لا يمكن استخدامه للأحمال التي تحتاج إلى عزم بدء عال. بمعني محرك التوازي يستعمل على أنه محرك ثابت السرعة ويصلح للماكينات المطلوب فيها السرعة الثابتة .
عزم البدء العالي هو اهم ميزات محرك التوالي ؛ لذا نجده مستخدم في بدء تشغيل السيارة حيث ان محرك السيارة لا يستطيع الدوران من اله سكون ويحتاج الي بادئ حركه وهذا المحرك يستخدم لبدء تشغيل السيارة، أيضا يستخدم في القطارات الكهربائية والرافعات .
يستخدم المحرك المركب، حسب الحمل؛ حيث إنه يمتلك خصائص محركي التوالي والتوازي معا، فنجد أن:
المحرك المركب
يمكن إعطاء المحرك المركب خواص تتناسب بين محرك التوازي ومحرك التوالي ، وذلك يتوقف علي شدة مجال كل من ملفات التوازي وملفات التوالي وطريقة توصيلها .
الخاصية الكهربائية (Electric Characteristic)
|
| علاقة العزم بتيار محرك التيار المستمر |
وهي العلاقة بين العزم الكهرومغناطيسي وتيار المنتج؛ حيث إن العزم يتناسب طردياً مع تيار المنتج والفيض المغناطيسي.
وفي ما يأتي توضيح للعلاقة بين مختلف أنواع محركات التيار المباشر:
- محرّك التوازي: في هذا المحرك، يتناسب العزم طرديا مع التيار؛ بسبب ثبات الفيض المغناطيسي (Φ).
- محرك التوالي: وفيه يتناسب الفيض المغناطيسي طرديا مع التيار، ومن ثم فإن العزم يتناسب طرديا مع مربع التيار.
- المحرك المركب: وتكون فيه خواص العزم وسطاً بين خواص محركي التوالي والتوازي.
الخاصية الميكانيكية (MechanicalCharacteristic)
|
| العلاقة التي تربط السرعة مع العزم |
وهي العلاقة بين سرعة المحرك والعزم؛ حيث إن العزم يتناسب طردياً مع تيار المنتج. ويبين الشكل السابق العلاقة التي تربط السرعة مع العزم، لكل من محركات: التوالي، والتوازي، والمركب.
تعد الخاصية الميكانيكية من الخواص المهمة جدا للمحركات على نحو عام؛ حيث يتبين من خلالها مدى تغير السرعة مع تغير الحمل.
يلحظ من الشكل السابق أن تغير سرعة محرك التوازي تنخفض قليلاً مع زيادة عزم الحمل، بينما تنخفض كثيرا في محرك التوالي. أما المحرك المركب، فتنخفض فيه السرعة على نحو متوسط، وهذه تعد ميزة لهذا النوع من المحركات.
استخدام محركات التيار المستمر
بعد دراسة خواص محركات التيار المستمر، نستطيع ان نضع خطوط عريضة حول استخدامات محرك التيار المستمر فيما يلي :في المجالات التي تتطلب سرعة ثابتة على الرغم من تغير الحمل، يمكن استخدام محرك التوازي، بينما لا يمكن استخدامه للأحمال التي تحتاج إلى عزم بدء عال. بمعني محرك التوازي يستعمل على أنه محرك ثابت السرعة ويصلح للماكينات المطلوب فيها السرعة الثابتة .
عزم البدء العالي هو اهم ميزات محرك التوالي ؛ لذا نجده مستخدم في بدء تشغيل السيارة حيث ان محرك السيارة لا يستطيع الدوران من اله سكون ويحتاج الي بادئ حركه وهذا المحرك يستخدم لبدء تشغيل السيارة، أيضا يستخدم في القطارات الكهربائية والرافعات .
يستخدم المحرك المركب، حسب الحمل؛ حيث إنه يمتلك خصائص محركي التوالي والتوازي معا، فنجد أن:
- المحرك المركب التراكمي: يمكن استخدام المحرك التراكمي عندما تكون الاحمال تتطلب عزماً عالياً. عادة ما يستعمل المحرك التراكمي عندما يتعرض المحرك أثناء تشغيله الي احمال متكررة تفوق حمله الكامل مثل عمله في إدارة ماكينات الحزم والقشط والقص او بصفة عامة عندما يتطلب الامر عزم دوران كبير مع سرعة معتدلة مثل ما تتطلب حالة الروافع وذلك لان المحركات التراكمية تقوي المجال بها آليا عندما يزداد الحمل مثل لحظة القشط وبذلك يمكن الحصول علي عزم كبير بتيار اقل .
- المحرك المركب الفرقي : وهذا المحرك له استخدامات محدودة ، وقد نجده في مختبرات البحوث.