دروس خفيفة ومفيدة عن المحركات الكهربائية(2)

الدرس الثاني/ محركات التيار المتردد أحادية الطور.
هدف الباب/ معرفة أجزاء ونظرية عمل محرك التيار المتغير الأحادي والأنواع والاستخدامات.

هي محركات استنتاجيه تعمل على مصدر تيار متغير أحادي الطور وتكون عدد الموصلات التي تمدها اثنين, ويكون الجهد المغذى إما 110 فولت أو 220 فولت.

أجزاء المحركات الأحادية:
تتكون محركات التيار المتغير ألاستنتاجيه أحادية الطور من أجزاء رئيسية تكون موجودة في كل الأنواع, وأجزاء إضافية تكون موجودة في بعضها فقط.

الأجزاء الرئيسية:
1- العضو الثابت: ويتكون من ثلاثة أجزاء أساسية وهي:
أ) الهيكل الخارجي (الإطار): يصنع من الصلب ( حديد الزهر) أو الألمنيوم ذو زعانف على سطحه الخارجي تعمل على تبريد الملفات خلال الهواء المندفع من مروحة التبريد. ويستخدم الإطار لحمل الرقائق المكونة للقلب ولتثبيت الغطاءان الجانبيان وصندوق لوحة التوصيل.
ب) قلب العضو الثابت: ويصنع من رقائق الصلب السليكوني المعزولة عن بعضها بالورنيش والمضغوطة, يشق على محيطها الداخلي مجاري طولية توضع بها ملفات العضو الثابت.
ج) ملفات العضو الثابت: وتصنع من أسلاك نحاسية معزولة بالورنيش تلف على فرم خاصة بمقاس وبعدد لفات يتناسب مع قدرة المحرك وتربط بالجهد والتيار المار فيها. وتنقسم إلى قسمين:
ملفات التشغيل: وهي الملفات الرئيسية وتشغل ثلثي عدد المجاري وتكون ملفوفة بسلك سميك وعدد لفات أكثر في الغالب ولا تنفصل عن الدائرة إلا في حالة فصل التيار كليا عن المحرك.
ملفات البدء: وهي الملفات المساعدة وتشغل ثلث عدد المجاري وتلف بسلك رفيع وعدد لفات أقل في الغالب, توضع تلك الملفات متقدمة أو متأخرة عن ملفات التشغيل بزاوية مقدارها 90 درجة كهربي وذلك لتكون وجه آخر يساعد على إيجاد مجال مغناطيسي دائر.

2- العضو الدائر: وهو من نوع القفص السنجابي حيث يتكون من مجموعة رقائق الصلب السليكوني المعزولة بالورنيش تثبت على عمود الدوران, يشق على محيطها الخارجي مجاري طولية بشكل عدل أو مائل توضع به قضبان (أسياخ) من النحاس أو الألمنيوم وتوصل أطراف القضبان وتلحم من الناحيتين بواسطة حلقتين مقفلتين من نفس معدن القضبان.

3- الغطاءان الجانبيان: يصنعان من الصلب (حديد الزهر) أو الألمنيوم أي من نفس معدن الإطار ويثبتان بواسطة مسامير قلاووظ ويكون احدهما أمامي والآخر خلفي يحتويان على كراسي البلي التي تركب على عمود الدوران وتعمل على اتزان العضو الدائر وتسهل حركة دورانه وجعله في وضع يسمح له بحرية الحركة.

4- مروحة التهوية: وهي جزء مهم حيث تصنع من الألمنيوم أو البلاستيك, أثناء دوران المحرك فيندفع الهواء بين زعانف الإطار فتخفض من درجة الحرارة التي تنشأ عن مرور التيار في ملفات القلب الحديدي للعضو الثابت.

الأجزاء الإضافية:
1- مفتاح الطرد المركزي: يتكون من جزئيين يثبت احدهما على عمود الدوران ويتأثر بالقوى الطاردة المركزية الناتجة عن دوران العضو الدائر, أما الجزء الآخر وبه الملامسات فيثبت على أحد الغطاءين أمام الجزء الأول. يعمل المفتاح على فتح وغلق نقطتي التلامس في دائرة الملفات المساعدة. عند بدء الدوران تكون النقطتان مغلقتان فتكملان دائرة لمرور التيار في الملفات المساعدة, بعد أن يصل دوران العضو الدائر إلى 75% من سرعة الدوران المقررة تفتح نقطتي التلامس بفعل القوة الطاردة المركزية المؤثرة في الجزء المتحرك من المفتاح فتعمل على سحب قرص ضاغط على نقطتي التلامس في الجزء الثابت من المفتاح فيبتعد عنها فتنفتح دائرة الملفات المساعدة..... عند إيقاف المحرك عن العمل يعود القرص الضاغط إلى وضعه فيقفل نقطتي التلامس ويكمل دائرة الملفات المساعدة.

2- المكثف: يضاف إلى المحركات الأحادية ذات الملفات المساعدة وذلك لزيادة عزم الدوران وتخفيض استهلاك التيار, ويوصل في دائرة الملفات المساعدة سواء كان هناك مفتاح طرد مركزي أو بدون مفتاح طرد مركزي حيث أن بعض المكثفات يعمل فترة البدء والتشغيل مع الملفات المساعدة دون وجود مفتاح يفصلهما من الدائرة. وتوجد أنواع مختلفة من المكثفات وهي: المكثف الورقي _ المكثف الممتلئ بالزيت _ المكثف ذو السائل الكهربي.

نظرية عمل المحركات الأحادية:
تعمل المحركات الأحادية على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي عند مرور التيار ذو الفاز الواحد في ملفات العضو الثابت المكونة من وحدتين تفصلهما زاوية مقدارها 90 درجة كهربي ينشأ مجال مغناطيسي دائر, هذا المجال يقطع ملفات العضو الدائر ذو القفص السنجابي فيتولد فيها تيارا بالتأثير. هذا التيار المتولد ينشأ عنه مجال مغناطيسي جديد يتعارض مع المجال الأصلي. ويحدث تنافر يؤدي إلى تولد عزم دوران أو قوة دائرية ميكانيكية تحرك العضو الدائر وتجعله يستمر في الدوران حتى يصل إلى سرعته المقننة محركا معه الحمل المتصل به عن طريق عمود الدوران.

أنواع المحركات الأحادية:
إن محركات التيار المتغير ذو الوجه الواحد لا يمكنها بدئ حركتها من تلقاء نفسها إذا ما وصلت بمصدر جهد فاز واحد. لذلك يلزم إيجاد وسيلة لخلق وجه آخر يكون عموديا على الوجه الأصلي أي بينهما زاوية مقدارها 90 درجة كهربي لكي نحصل على مجال دوار يؤدي إلى إحداث حركة الدوران في العضو الدائر في هذه المحركات. وتوجد أنواع مختلفة من محركات التيار المتغير أحادية الطور وهي:
1- محركات التيار المتغير بملفات مساعدة (وجه مشطور).
2- محركات التيار المتغير بملفات مساعدة ومكثفات.
3- محركات التيار المتغير ذات القطب المظلل.
4- المحركات العامة.

استخدامات المحركات الأحادية:
تستخدم المحركات أحادية الطور لإدارة محركات المراوح والغسالات والثلاجات وأجهزة تكييف الهواء وغير ذلك.