قانون لف المحركات الكهربائية

المحركات الكهربائية

ظهر اختراع المحرك الكهربائي على يد العالم فارادي عام 1831م على شكل نموذج صغير يُدار باليد، والمحرك الكهربائي هي قطعة مهمة وضرورية لتشغيل أي جهاز كهربائي؛ لأنّه يحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية في الجهاز.

هناك نوعان من المحركات الكهربائية وهو محرك التيار المستمر، ومحرك التيار المتردد، وكلاهما لهما العديد من الأنواع لكنها تشترك في مكوّنات عديدة وتختلف في البعض منها حسب نوع الجهاز الكهربائي وحجمها، وأهمها الملفات حول الجزء الدوار حول قلب المحرك الكهربائي الذي سنتحدث عن أهميتها ووظيفتها والقوانين الرياضية الخاصة بها.

أجزاء المحرك الكهربائي

يتكون من جزئين أساسين وهما العضو الثابت والعضو المتحرك، وكلاهما يضمان عدد من الأجزاء الأخرى.

العضو الثابت

• الهيكل الخارجي: هو الجزء الذي يحمل القلب الحديدي ويوضع به العضو الثابت الحامل للملفات، ويصنع عادة من الألمنيوم أو الحديد المطاوع.
• القلب الحديدي: هو مجموعة من الرقائق المعدنية ذات سبيكة خاصة قادرة على التمغنط، وتحتوي على عدد معين من المجاري أو الفتحات، وهو المسؤول عن حمل الملفات داخل الفتحات، وعن توليد المجال المغناطيسي.
• الملفات: هي أسلاك مصنوعة من النحاس، وتكون دائرية في المحركات الصغيرة، ومستقيمة في المحركات الكبيرة، وتقسم إلى نوعين وهي ملفات التشغيل التي تشغل ثلثي مجاري العضو الثابت، وتكون سميكة الصنع، وموصولة بالتيار الكهربائي خلال فترة التشغيل، والنوع الآخر هو ملفات التقويم التي تُصنّع من أسلاك رفيعة توصل عند بدء التشغيل لكن تفصل تلقائياً بعد الوصول إلى السرعة المقننة.
• الغطاءان الجانبيان: هما حلقتا الوصل بين العضو الثابت والعضو الدوار، ومهمة هذين الغطائين حمل العضو الدوار بوضع معين يتناسب مع العضو الثابت.

العضو الدوار

• محور الدوران: هو الجزء المسؤول عن حمل العضو الدائر وارتكازه على الغطائين الجانبين.
• رقائق العضو الدوار: غالباً ما تصنع من السيليكون، ويتم ضغط هذه الرقائق على محور الدوران، وتحمل خاصية كهربائية عالية، ويوجد على سطحها الخارجي مجاري توضع بها الملفات.
• ملفات العضو الدوار: هي ملفات من النحاس أو الألمنيوم توضع في فتحات الرقائق.
• المكثف الكهربائي: هو المسؤول عن تخزين الكهرباء، ويثبت عادة أعلى المحرك؛ ليساعد على بدء الحركة والمحافظة على ثبات السرعة.

قانون لف المحركات الكهربائية

معرفة القيمة:

• فرق الجهد الذى يعمل عليه المحرك.
• نصف عدد الأقطاب.
• طول المجرى بالمتر.
• القطر الداخلي للعضو الثابت بالمتر.
• الرقم الثابت الذي يساوي 80.
• ملفات التقويم.

القانون الرياضي:

• عدد لفات التشغيل=فرق الجهد×نصف عدد الأقطاب÷طول المجرى بالمتر×القطر الداخلى بالمتر×80÷الجذر التربيعي للعدد 3(1.732).
• عدد لفات القطب الواحد=عدد لفات التشغيل÷عدد الأقطاب.

مثال:

طول المجرى بالمتر=0.051مالقطر الداخلي بالمتر=0.062معدد لفات التشغيل=فرق الجهد (220)×نصف عدد الاقطاب(2)÷طول المجرى بالمتر (0.051)×القطر الداخلى بالمتر(0.062)×80÷(1.732)=440÷(0.0510×0.62 ×80)÷1.732=1004 لفةعدد لفات القطب الواحد=عدد ملفات التشغيل÷4=1004÷4=251 لفةلحساب عدد لفات القطب الواحد لملفات التّقويم يطبق القانون: عدد لفات القطب الواحد لملفات التقويم=عدد لفات القطب الواحد للتشغيل×2 /3