تُستخدم المحركات الكهربائية في كل مكان تقريبًا. سيساعدك هذا الدليل على تعلم أساسيات المحركات الكهربائية، وأنواعها المتوفرة، وكيفية اختيار المحرك المناسب. تتمثل الأسئلة الأساسية التي يجب الإجابة عليها عند تحديد المحرك الأنسب لتطبيق معين في: أي نوع يجب أن أختار؟ وما هي المواصفات المهمة؟
كيف تعمل المحركات؟
محرك كهربائي اهتزازيتعمل المحركات بتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية لتوليد الحركة. تتولد القوة داخل المحرك من خلال التفاعل بين المجال المغناطيسي والتيار المتردد (AC) أو المستمر (DC) في الملفات. كلما زادت شدة التيار، زادت شدة المجال المغناطيسي. تذكر قانون أوم (V = I*R)؛ يجب زيادة الجهد للحفاظ على نفس شدة التيار مع زيادة المقاومة.
المحركات الكهربائيةتتعدد استخداماتها. تشمل الاستخدامات الصناعية التقليدية المنافيخ، والآلات، والأدوات الكهربائية، والمراوح، والمضخات. أما الهواة، فيستخدمون المحركات عادةً في التطبيقات الصغيرة التي تتطلب الحركة، مثل الروبوتات أو الوحدات ذات العجلات.
أنواع المحركات:
توجد أنواع عديدة من محركات التيار المستمر، ولكن أكثرها شيوعًا هي المحركات ذات الفرش أو المحركات عديمة الفرش.محركات اهتزازية، والمحركات الخطوية، والمحركات المؤازرة.
محركات التيار المستمر ذات الفرش:
تُعدّ محركات التيار المستمر ذات الفرش من أبسط أنواع المحركات، وتُستخدم في العديد من الأجهزة المنزلية والألعاب والسيارات. تعتمد هذه المحركات على فرش تلامسية تتصل بمبدل لتغيير اتجاه التيار. تتميز هذه المحركات بانخفاض تكلفة إنتاجها وسهولة التحكم بها، كما أنها تتمتع بعزم دوران ممتاز عند السرعات المنخفضة (المقاسة بالدورات في الدقيقة). من عيوبها أنها تتطلب صيانة دورية لاستبدال الفرش البالية، كما أن سرعتها محدودة بسبب ارتفاع درجة حرارة الفرش، وقد تُصدر ضوضاء كهرومغناطيسية نتيجةً لشرارة الفرش.
محرك اهتزاز صغير مسطح صغير الحجم 8 مم يعمل بجهد 3 فولت، 0827
محركات التيار المستمر بدون فرش:
أفضل محرك اهتزازيتستخدم محركات التيار المستمر عديمة الفرش مغناطيسًا دائمًا في مجموعة الدوار. وهي شائعة في سوق الهواة لتطبيقات الطائرات والمركبات البرية. تتميز هذه المحركات بكفاءة أعلى، وصيانة أقل، وضوضاء أقل، وكثافة طاقة أعلى من محركات التيار المستمر ذات الفرش. كما يمكن إنتاجها بكميات كبيرة، وهي تشبه محركات التيار المتردد ذات سرعة الدوران الثابتة، إلا أنها تعمل بتيار مستمر. مع ذلك، توجد بعض العيوب، منها صعوبة التحكم بها دون منظم جهد متخصص، واحتياجها لأحمال بدء منخفضة وعلب تروس متخصصة في تطبيقات القيادة، مما يؤدي إلى ارتفاع تكلفتها الرأسمالية، وتعقيدها، وقيودها البيئية.
محرك كهربائي اهتزازي BLDC بجهد 3 فولت وقطر 6 مم، من نوع محرك التيار المستمر بدون فرش مسطح 0625
محركات الخطوة
اهتزاز المحرك المتدرجتُستخدم هذه الأجهزة في التطبيقات التي تتطلب الاهتزاز، مثل الهواتف المحمولة أو أجهزة التحكم بالألعاب. يتم توليد الاهتزاز بواسطة محرك كهربائي، ويحتوي عمود الدوران على كتلة غير متوازنة تُسبب الاهتزاز. كما يمكن استخدامها في أجهزة التنبيه غير الإلكترونية التي تهتز لإصدار الصوت، أو في أجهزة الإنذار أو أجراس الأبواب.
عندما يتطلب الأمر تحديد المواقع بدقة، فإن المحركات الخطوية هي الحل الأمثل. توجد هذه المحركات في الطابعات، وآلات التشغيل، وغيرها.
أنظمة التحكم في العمليات مصممة لعزم دوران عالٍ يُمكّن المستخدم من الانتقال بسلاسة من خطوة إلى أخرى. تحتوي هذه الأنظمة على وحدة تحكم تُحدد الموضع عبر نبضات إشارة تُرسل إلى مُشغّل، يقوم بدوره بتفسيرها وإرسال جهد كهربائي متناسب إلى المحرك. تتميز هذه الأنظمة بسهولة تصنيعها والتحكم بها، إلا أنها تستهلك تيارًا عاليًا باستمرار. كما أن المسافة القصيرة بين الخطوات تحدّ من السرعة القصوى، وقد يتم تخطي بعض الخطوات عند الأحمال العالية.
محرك خطوي DC مع علبة تروس بسعر أقل من الصين GM-LD20-20BY
ما يجب مراعاته عند شراء محرك:
هناك العديد من الخصائص التي يجب الانتباه إليها عند اختيار المحرك، ولكن الجهد والتيار وعزم الدوران والسرعة (RPM) هي الأكثر أهمية.
التيار الكهربائي هو ما يُشغّل المحرك، وزيادة التيار عنه تُلحق به الضرر. بالنسبة لمحركات التيار المستمر، يُعدّ كلٌّ من تيار التشغيل وتيار التوقف مهمّين. تيار التشغيل هو متوسط التيار الذي يُتوقع أن يسحبه المحرك عند عزم الدوران المعتاد. أما تيار التوقف، فيُطبّق عزم دوران كافيًا لكي يعمل المحرك عند سرعة التوقف، أو صفر دورة في الدقيقة. هذا هو الحد الأقصى للتيار الذي يجب أن يسحبه المحرك، بالإضافة إلى كونه الحد الأقصى للطاقة عند ضربه بالجهد المُقنّن. تُعدّ مشتتات الحرارة ضرورية إذا كان المحرك يعمل باستمرار أو عند تشغيله بجهد أعلى من الجهد المُقنّن، وذلك لمنع انصهار الملفات.
يُستخدم الجهد الكهربائي للحفاظ على تدفق التيار الصافي في اتجاه واحد وللتغلب على التيار العكسي. كلما زاد الجهد، زاد عزم الدوران. يشير تصنيف الجهد لمحرك التيار المستمر إلى الجهد الأمثل لتشغيله. تأكد من تطبيق الجهد الموصى به. إذا طبقت جهدًا منخفضًا جدًا، فلن يعمل المحرك، بينما قد يؤدي تطبيق جهد عالٍ جدًا إلى حدوث قصر في الملفات، مما ينتج عنه فقدان الطاقة أو تلف المحرك بالكامل.
يجب مراعاة قيم عزم الدوران عند التشغيل وعند التوقف. عزم الدوران عند التشغيل هو مقدار عزم الدوران الذي صُمم المحرك لتوفيره، بينما عزم الدوران عند التوقف هو مقدار عزم الدوران الناتج عند تطبيق الطاقة من سرعة التوقف. ينبغي دائمًا مراعاة عزم الدوران المطلوب عند التشغيل، ولكن بعض التطبيقات تتطلب معرفة أقصى قدرة يمكن للمحرك تحملها. على سبيل المثال، في الروبوتات ذات العجلات، يُعادل عزم الدوران الجيد تسارعًا جيدًا، ولكن يجب التأكد من أن عزم الدوران عند التوقف قوي بما يكفي لرفع وزن الروبوت. في هذه الحالة، يكون عزم الدوران أهم من السرعة.
قد يكون مفهوم السرعة (عدد الدورات في الدقيقة) معقدًا فيما يتعلق بالمحركات. القاعدة العامة هي أن المحركات تعمل بأعلى كفاءة عند السرعات القصوى، ولكن هذا ليس ممكنًا دائمًا في حال استخدام التروس. إضافة التروس ستؤدي إلى انخفاض كفاءة المحرك، لذا يجب مراعاة انخفاض السرعة وعزم الدوران أيضًا.
هذه هي الأساسيات التي يجب مراعاتها عند اختيار محرك. ضع في اعتبارك الغرض من التطبيق والتيار المستخدم لاختيار نوع المحرك المناسب. ستحدد مواصفات التطبيق، مثل الجهد والتيار وعزم الدوران والسرعة، المحرك الأنسب، لذا تأكد من الانتباه إلى متطلباته.
تأسست شركة ليدر مايكروإلكترونيكس (هويتشو) المحدودة عام 2007، وهي شركة دولية متكاملة في مجالات البحث والتطوير والإنتاج والمبيعات. نحن ننتج بشكل رئيسيمحرك مسطح, محرك خطي, محرك بدون فرش, محرك بدون قلب، محرك SMD، محرك نمذجة الهواء، محرك التباطؤ وما إلى ذلك، بالإضافة إلى المحرك الصغير في تطبيقات متعددة المجالات.
اتصل بنا للحصول على عرض أسعار لكميات الإنتاج والتخصيصات والتكامل.
تاريخ النشر: ٢١ فبراير ٢٠١٩
