المحركات الكهربائية

المحرك الكهربائي هو جهاز يحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية. ويوضح الشكل ((1 رسماً تخطيطياً لمحرك بسيط ، حيث يبعث مصدر للقوة الدافعة الكهربية ( في هذه الحالة بطارية) التيار خلال عروة من السلك الذي يقع جزء منه في المجال المغناطيسي الذي يوفره مغناطيس دائم. وهذا المجال المغناطيسي الخارجي هو الذي يجعل العروة تتعرض لعزم دوراني بإدارة العروة حول محورها.

الشكل ((1 : محرك بسيط يعمل بالتيار المستمر وعندما تكون حلقتا الانزلاق في الوضع المبين بالشكل، فإلى أي جهة يدور المحرك؟

(ويمكنك الاقتناع بأن العزم تدور في الاتجاه المبين إذا طبقت قاعدة اليد اليمنى) وهكذا فالطاقة التي تقدمها البطارية للعروة تجعل العروة تدور ، أي تجعلها تبذل شغلاً خارجياً بالاستعانة ببكرة متصلة بمحورها. وكلما زاد الشغل الذي يبذله المحرك، كلما كان من الصعب عليه الدوران وكلما زاد بالتالي مقدار الطاقة الواجب على البطارية أن تقدمه.

ولنتخيل أننا استعملنا ملفاً ملفوفاً حول قلب حديدي بدلاً من العروة المنفردة التي تظهر في الشكل ((1، وذلك حتى يبدو المحرك أقرب إلى الواقع. ولقد درسنا من قبل أن الملف ذا القلب الحديدي يعمل كمغناطيس كهربائي إذا مر به تيار. أن الجانب الامامي للملف كما هو قطبه الشمالي وأن الجانب الخلقي هو القطب الجنوبي. ونظراً لوجود قطبي المغناطيس الدائم بجوار الملف ، فإن القوتين المؤثرتين على قطبي الملف ستجعلانه يدور في الاتجاه المبين. إلا أنه عندما يكون القطب الشمالي للمغناطيسي الدائم، حيث يتوقف عندئذ الملف عن الدوران إذا لم يحدث شيء آخر.

والواقع أنه لكي يظل الملف دائراً ، فلا بد من عكس اتجاه التيار المار بداخله بحيث ينعكس قطباه الشمالي والجنوبي. وتتم عملية العكس هذه بواسطة ما يسمى المبذل ذو الحلقة المشقوقة. وتيم إجراء الاتصال الكهربي باستعمال نصفي الحلقة المنفصلين وخلال الفرشاتين الثابتتين اللتين تنزلقان على الحلقة عندما تدور هي والملف معاً. (وتصنع الفرشاتان عادة من كتلتين من الجرافيت الموصل سهل الانزلاق، وهما تنضغطان على نصفي الحلقة بواسطة زنبركين). ويلاحظ أنه عندما يدور الملف فإن التيار يدخل إليه أولاً من خلال أحد نصفى الحلقة ثم من خلال النصف الآخر وبهذه الطريقة ينعكس التيار المار خلال الملف في اللحظة المناسبة تماماً لكي يظل الملف دائراً.

وهناك العديد من أنواع المحركات الكهربائية؛ وكثير منها يستخدم مغناطيسات كهربائية بدلاً من المغناطيسات الدائمة. بل إن معظمها يستعمل أكثر من ملف حتى ينتج عزم دوران أكثر ثباتاً. وبعض المحركات تتم تغذيته بفولطية مترددة ومتسمرة بينما يتغذى البعض الآخر إما على هذه او تلك فقط. وعلى أية حالة فإن مصدر ق. د. ك يقوم بإمداد الملف بالطاقة بواسطة التيار. وهذه الطاقة هي التي يستخدمها الملف لكي يبذل الشغل.

وقبل أن نترك موضوع المحركات، لابد أن نشير إلى أن المحرك يشبه إلى حد بعيد مولد يدور في عكس تسلسل العمليات. فالملف الدوار في المحول يعمل كملف المولد وتتول بداخله ق. د. ك، وهذه تكون في اتجاه بحيث تعاكس ق. د. ك التي تدبر المحرك.