المحرك الحثي
ما هو المحرك الحثي؟
المحرك الحثي (Induction Motor) هو نوع من المحركات الكهربائية يعتمد على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي لتوليد عزم الدوران وتشغيل الآلات. يتميز بعدم الحاجة إلى اتصال كهربائي مباشر بين الجزء الثابت والجزء الدوار، مما يجعله أقل تعقيدًا وأكثر متانة من المحركات الأخرى.
مكونات المحرك الحثي
يتكون المحرك الحثي من جزئين رئيسيين:
الجزء الثابت (Stator):
- هو الجزء الثابت من المحرك.
- يتكون من ملفات نحاسية مغلفة داخل قلب معدني.
- يتم توصيله بمصدر التيار الكهربائي لتوليد مجال مغناطيسي دوار.
الجزء الدوار (Rotor):
- هو الجزء المتحرك الذي يدور داخل الجزء الثابت.
- يمكن أن يكون:
- قضبان مغلقة (Squirrel Cage): أكثر شيوعًا، يتكون من قضبان معدنية موصلة موصولة بحلقات طرفية.
- ملفات (Wound Rotor): يحتوي على ملفات منفصلة متصلة بمقاومات خارجية للتحكم في سرعة المحرك.
مبدأ عمل المحرك الحثي
توليد المجال المغناطيسي:
- عندما يمر التيار المتردد عبر ملفات الجزء الثابت، ينتج مجال مغناطيسي دوار.
الحث الكهرومغناطيسي:
- هذا المجال المتغير يولد تيارات حثية داخل الجزء الدوار وفقًا لقانون فاراداي.
القوة الناتجة:
- التيارات الحثية تولد مجالًا مغناطيسيًا في الجزء الدوار، يتفاعل مع المجال المغناطيسي للجزء الثابت.
- التفاعل يولد عزم دوران، مما يؤدي إلى دوران الجزء الدوار.
نسبة انزلاق المحرك الحثي
يدور المجال المغناطيسي بسرعة ثابتة تسمى بالسرعة التوافقية ns، أما دائر المحرك يدور بسرعة أقل من سرعة التوافق بمقدار بسيط يدعي بالانزلاق.
إذا كانت سرعة المجال الدوار للعضو الثابت ns، وسرعة دوران العضو الدوار n فإن الفرق بين السرعتين يسمى الانزلاق S.
S = ns – nتعطي السرعة التوافقية ns بالعلاقة التالية:Ns = 120f / pيمكن إيجاد النسبة المئوية للانزلاق % باستخدام العلاقة التالية:S = ((ns-n)/ns x 100%)
أنواع المحركات الحثية
محرك حثي ثلاثي الطور:
- يستخدم في التطبيقات الصناعية الكبرى.
- يتميز بالكفاءة العالية وسهولة الصيانة.
محرك حثي أحادي الطور:
- يستخدم في الأجهزة المنزلية مثل الغسالات والمراوح.
- أبسط تصميمًا من المحركات ثلاثية الطور.
خصائص المحركات الحثية
الكفاءة:
- كفاءتها عالية، خاصة في المحركات ثلاثية الطور.
الاعتمادية:
- قليل الأعطال نظرًا لعدم وجود فرش أو ملامسات كهربائية.
التحكم في السرعة:
- يصعب التحكم في سرعة المحرك بدون إضافة معدات خارجية مثل محولات التردد.
تطبيقات المحرك الحثي
- الصناعات:
- تشغيل المضخات والضواغط والمراوح.
- المنازل:
- الأجهزة المنزلية مثل الثلاجات والغسالات.
- النقل:
- القطارات الكهربائية وعربات النقل.
مزايا المحركات الحثية
- بسيطة التصميم ومتينة.
- تكاليف صيانتها منخفضة.
- تعمل بكفاءة عالية في التطبيقات الثابتة.
عيوب المحركات الحثية
- صعوبة التحكم في السرعة مقارنة بأنواع المحركات الأخرى.
- الأداء ينخفض عند الترددات المنخفضة.
- الكفاءة تنخفض في المحركات الصغيرة نسبيًا.
المحرك الحثي واختراع تسلا
اخترع نيكولا تسلا المحرك الحثي في عام 1888. كان هذا الاختراع خطوة ثورية في مجال الطاقة الكهربائية، حيث وفّر طريقة موثوقة لتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية باستخدام التيار المتناوب (AC). اليوم، يعتمد العالم الصناعي بشكل كبير على هذا المحرك.
المصادر العلمية
- IEEE Xplore: Induction Motor Fundamentals.
- كتاب "Electrical Machines" - J. Chapman.
- موقع ResearchGate: Induction Motors in Industry.
ليست هناك تعليقات