آلة كهربائية
الآلة الكهربائية هي ألة تعتمد على التيار الكهربائي والطاقة الكهربائية في عملها.
وتنقسم الآلات الكهربائية إلى ثلاثة أنواع:
- المولد الكهربائي وهويحول طاقة الحركة إلى طاقة كهربائية.
- المحرك الكهربائي وهويحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة حركة.
- محول كهربائي ويقوم بتغيير الجهد الكهربائي voltage للتيار المتردد.
كهرومغناطيسية
وقبل الدخول في الالات الكهربائية يجب ذكر الكهرومغناطيسية لفهم المولدات والمحركات، اكتشاف أورستد عام 1821 لوجود مجال مغناطيسي حول السلك الحامل للتيار الكهربي دلل على وجود علاقة مباشرة بين الكهرباء والمغناطيسية ثم اكتشف امبير حتى السلكين المتوازيين الذين يحملان التيار الكهربي يوثران بقوة على بعضهما البعض:
بمعنى حتى السلكين الموصلين للتيار الكهربي في الاتجاه نفسه يتجاذبان، بينما يتنافر السلكان اللذان يحملان التيار في اتجاهات مختلفه.
يستخدم المحرك أوالمولد الكهربي تأثيرًا مهمًا يتعلق بالكهرومغناطيسية: ألا وهوحتى التيار الكهربي المار خلال مجال مغناطيسي يتعرض لقوة في الزوايا القائمة لكل من المجال والتيار.
المولدات
ويسمى بالإنجليزية (generator) وهويحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربية ويعمل المولد على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي والذي هوالأساس في توليد التيار الحثي والجدير بالذكر حتى المولد لا يمكنه قط الدوارن تحت تأثير مجال مغناطيسي وحيد.
وتتكون المولدات من عضوثابت وعضودوار وبينهما ثغرة هوائية.
وينقسم المولد إلى مولد تيار مستمر ومولد تيار متردد. وينقسم مولد التيار المستمر إلى:
- مولدات توالي.
- مولدات توازي.
- مولدات مركبة.
وينقسم مولد التيار المتردد إلى:
- المولد الحثي.
- المولد المتزامن.
المحركات
ويسمى بالإنجليزية(motor) وهويحول الطاقة الكهربية إلى طاقة ميكانيكية. يعتمد في فكرة بناءه على تحريض فرداي للحث الكهرومغناطيسي والجدير بالذكر حتى المحرك كما المولد لا يمكنه قط الدوارن تحت تأثير مجال مغناطيسي وحيد.
وتتكون المحركات من عضوثابت وعضودوار وبينهما ثغرة هوائية.
وينقسم المحرك إلى محرك تيار مستمر ومحرك تيار متردد. وينقسم محرك التيار المستمر إلى:
- محركات توالي.
- محركات توازي.
- محركات مركبة.
وينقسم محرك التيار المتردد إلى:
- المحرك الحثي.
- المحرك المتزامن.
المحولات
ويسمى بالإنجليزية(transformer) ووظيفتة نقل القدرة الكهربائية ويعمل على ممبداء الحث الكهرومغناطيسيى ولا يعمل مطلقا مع التيار المستمر.
يتكون
ويتكون من ملفات الابتدائى و ملفات الثانوى والقلب الحديدي وهوقلب مغلق مصنوع من مادة فيرومغناطيسية ـ حديد مطاوع سليكوني ـ شرائح رقيقة معزولة عن بعضها البعض وذلك للحد من التيارات الدوامية ويجب فهم ان الملفات معزولة عن بعضها.
مبدأ عمل المحول
يقوم مبدأ عمل المحول الكهربي على قانون فرداي للحث الكهرومغناطيسي حيث حينما يمر تيار كهربائي في ملفات الابتدائى ينتج فيض مغناطيسي يمكن تحديد اتجاهه عن طريق قاعدة اليد اليمنى فعندما تشير أصابع اليد اليمنى إلى اتجاه الملفات فإن الإبهام يشير إلى اتجاه التدفق المغناطيسي
وبما أنه لا يوجد أي اتصال أوتلامس بين الطرفين الابتدائي والثانوي فإن الفيض المغناطيسي يسري في دائرة مغناطيسية بين الطرفين ووقتما يصل الفيض لملفات الثانوى يبدأ جريان تيار في هذه الملفات يمكن تحديد اتجاهه بالطريقة المذكورة أعلاه لكن هذه المرة بجعل اتجاه الإبهام أولا موافقا لاتجاه الفيض المغناطيسي وحينها تكون الأصابع مشيرة إلى اتجاه جريان التيار في الملفات.
الغرض منه
حمل أوخفض القوة الدافعة الكهربية المترددة نقل الطاقة الكهربائية من أماكن توليدها إلى أماكن استهلاكها وذلك لتقليل الفقد وتقليل مساحة مبتر الكابل.
وينقسم المحول إلى:
- محول احادى الطور.
- محول ثلاثى الطور.
- محول ذاتي.
الماكينات الخاصة
وهى الماكينات التي تختلف عن التصنيفات السابقة مثل:
- محرك خطوة فخطوة
الكفاءة
كفاءة المولدات والمحركات والمحولات كلها تقاس بنفس الطريقة وبنفس القانون
أو
أو
مع ملاحظة ان ناتج المعادلة يضرب في (%100)وLosses تتغير مع تغير الالات.
ويجب فهم أنه لا يوجد أي مولد أومحرك أومحول ذوكفاءه (%100) وذلك يستحيل فهميا لانة لابد وأن يوجد (فقد Losses) في الطاقة.
الهامش
- Chapman, Stephen J. 2005. Electrical Machinery Fundamentals. 4th Ed. New York: McGraw Hill.
