ما هو مُحَوِّل التيار في محرك كهربائي؟

🚗 أنواع المحركات الكهربائية

صورة 1 أنواع المحركات الكهربائية

المحركات الكهربائية هي أجهزة تقوم بتحويل الطاقة الكهربائية إلى حركة ميكانيكية. هناك ثلاثة أنواع رئيسية:

• محركات التيار المستمر (DC): تستخدم مبادلًا للحفاظ على دوران واحد عن طريق تبديل اتجاه التيار.
• محركات التيار المتردد (AC): تعمل بالتيار المتردد، ولا تحتاج إلى تبديل ميكانيكي.
• محركات التيار المستمر بلا فرشاة (BLDC): تعتمد على التبديل الإلكتروني باستخدام المستشعرات بدلاً من المبادلات الميكانيكية.
• محرك متزامن: أحد أنواع محركات التيار المتردد.
• موتور غير متزامن: أحد أنواع المحركات الكهربائية المتناوبة.
• محركات DC ذات الفرشاة (BDC): أحد أنواع محركات التيار المستمر.
  

👉 يركز هذا المقال على محركات التيار المستمر، حيث يلعب المبدّل دورًا حاسمًا في التشغيل.

⚙️ كيف يعمل المبدّل؟

الصورة 2 عزم الدوران في حقل مغناطيسي

الذراع العارضة للعزم الناتج على الملف يختلف مع زاوية الملف (cos α). لذلك، عندما يكون الملف عموديًا (رأسيًا) على الحقل المغناطيسي للمحول الثابت، لا يُنتج أي عزم. لهذا السبب تحتوي محركات التيار المستمر على عدة ملفات.
ائتمان الصورة: جامعة جورجيا ستيت

المكمل الكهربائي هو حلقة نحاسية مقسمة ملحقة بالمحور الدوار (يُطلق عليها أيضًا الملف المحوري) لمحرك التيار المستمر. يعمل مع فرش الكربون التي تنقل التيار إلى الدوار.

مبدأ العمل:

1.عندما يتدفق التيار عبر الملف، يتم إنشاء عزم (قوة لف) في المجال المغناطيسي.
2.عندما يدور الملف، إذا بقي اتجاه التيار دون تغيير، فإن اتجاه القوة الكهرومغناطيسية سيتغير، مما يؤدي إلى توقف المحرك أو عكس اتجاهه.
3.يتحول المحول تلقائيًا اتجاه التيار مرة واحدة كل 180 درجة من الدوران ، مما يبقي العزم في نفس الاتجاه.

بعد فترة قصيرة، يقوم المفتاح بتشغيل و إيقاف تشغيل الملفات لتحكم في اتجاه المجال الكهرومغناطيسي

المكونات الأساسية لمحرك DC

الصورة 3 الهيكل الأساسي لمحرك DC

صورة: الكهرباء4يو.كوم

🧠 الملاحظة الرئيسية: يُشكل المُحول والفرش نظام اتصال يضمن أن القوة الكهرومغناطيسية دائمًا تشير في نفس الاتجاه، مما يمكّن الدوران السلس.

🔌 ماذا يفعل المُحول؟

• 💡 يحافظ على الدوران الأحادي الاتجاه: يمنع المحرك من التوقف أو العكس كل دورة 180°.
  
• 🔁 يعكس تيار اللوحة: يقوم بتبديل القطب في اللحظة المناسبة.
  
• 🔥 يتحكم في قطبية المجال الكهرومغناطيسي: يضمن تدفق الكهرباء بشكل صحيح إلى داخل وخارج لفائف الذراع.

📷 نصيحة بصرية: تخيل المكمل كمفتاح مؤقت يقلب التيار كل نصف دوران، مما يحافظ على الحركة المستمرة.

📈 لماذا يعتبر المكمل مهمًا؟

• ✅ يسمح بالدوران المستمر: بدونه، سيميل المحرك إلى الاهتزاز ذهابًا وإيابًا.
  
• ⚙️ يحافظ على إخراج عزم دوران ثابت: يبقي قوة الجهد متوافقة مع اتجاه الدوران.
  
• يمنع الاختصار والشعلات: بفضل المنطقة المحايدة حيث يكون الجهد المستحضر صفر.
  
• تحسين الكفاءة: تستخدم أجهزة التبديل الحديثة قطع نحاسية عالية الجودة (ومقدار صغير من الفضة) وفرشات الكربون لتحقيق المتانة وانخفاض الاحتكاك.

ملخص

المفتاح هو جزء حيوي من محرك DC الذي يغير اتجاه التيار داخل الهيكل، مما يسمح بتدوير سلس ومستمر.