تُستخدم المحركات ذات الفراشات للتيار المتردد (المعروفة باسم المحركات العامة أحادية الطور) على نطاق واسع في الأجهزة المنزلية عالية السرعة مثل المكانس الكهربائية ومجففات الشعر. يتم توصيل ملفات العضو الثابت والعضو الدوار على التوالي. وحتى عند تزويدها بتيار متردد (AC) يعكس اتجاهه باستمرار، فإن الأقطاب المغناطيسية للعضو الثابت والعضو الدوار تغير قطبيتها في وقت واحد، مما يحافظ على اتجاه ثابت لعزم الدوران.
على عكس المغناطيسات الدائمة لمحركات التيار المستمر ذات الفراشات، يتكون العضو الثابت لمحرك التيار المتردد ذو الفراشات من مجموعة من الملفات الكهرومغناطيسية. عند تطبيق التيار المتردد، تتناوب قطبية (القطبين الشمالي والجنوبي) للمغناطيس الكهربائي للعضو الثابت مع اتجاه التيار المتردد.
يعني هيكل «ملفات التوالي» للمحرك أن التيار الخارج من مصدر طاقة التيار المتردد يتدفق أولاً عبر الملفات الكهرومغناطيسية للعضو الثابت، ثم عبر الفراشات الكربونية وقطع العاكس إلى ملفات العضو الدوار، ويعود أخيرًا إلى مصدر الطاقة. هذا يعني أن التيارات المتدفقة عبر العضو الثابت والدوار تتغير بالتزامن التام.
عندما يتغير التيار المتردد من موجب إلى سالب، ينعكس المجال المغناطيسي للعضو الثابت (على سبيل المثال, يتغير الجانب الأيسر من الشمالي N إلى الجنوبي S). وفي نفس اللحظة تمامًا، ينعكس أيضًا التيار المتدفق عبر ملفات العضو الدوار، مما يؤدي إلى تغيير قطبية الأقطاب المغناطيسية للعضو الدوار بالتزامن! وفقًا لقوانين الجذب المغناطيسي، بما أن كلا القطبين المغناطيسيين ينعكسان في نفس الوقت، فإن اتجاهات التنافر والجذب لا تتغير، ويستمر المحرك في الدوران في اتجاهه الأصلي!
في هذه المحاكاة التفاعلية، يمكنك رؤية الحالة الفيزيائية للمحرك العام الذي يعمل بالتيار المتردد أحادي الطور (AC 220V). خلال كل من نصف دورتي التيار المتردد الجيبي الموجبة والسالبة، ينعكس اتجاه المجال المغناطيسي للمغناطيس الكهربائي للعضو الثابت وقطبية ملف العضو الدوار معًا. هذا يحافظ на عزم الدوران الإجمالي يشير إلى اتجاه عقارب الساعة، وهو ما يسمح للمحرك، جنبًا إلى جنب مع التبديل المجزأ للعاكس، بالعمل بسلاسة وبسرعة عالية تحت طاقة التيار المتردد.
جاري التحميل...
| الخطوة | حالة نصف دورة التيار المتردد | قطبية العضو الثابت (يسار/يمين) | قطعة اتصال الفرشاة (+) | قطعة اتصال الفرشاة (-) | حالة عزم الدوران الكهرومغناطيسي |
|---|
العضو الثابت لمحرك التيار المستمر ذو الفراشات هو مغناطيس دائم يكون اتجاه مجاله المغناطيسي ثابتًا. إذا تم توصيله بطاقة التيار المتردد، فعندما ينعكس التيار، يظل اتجاه المجال المغناطيسي للعضو الثابت دون تغيير، ولكن ينعكس التيار المتدفق إلى ملف العضو الدوار، مما يتسبب في انعكاس عزم الدوران الكهرومغناطيسي أيضًا. ونتيجة لذلك، سيتذبذب المحرك أو يهتز بعنف ذهابًا وإيابًا في المجال المغناطيسي المتناوب بتردد 50 هرتز، ويفشل في الدوران في اتجاه واحد. في المقابل، وبما أن العضو الثابت والعضو الدوار للمحرك العام متصلان على التوالي، فإن قطبيتهما تنعكس بالتزامن («سالبان ينتجان موجبًا»)، مما يسمح للمحرك بالدوران بسلاسة في اتجاه واحد.
يُطلق على المحرك العام (المعروف أيضًا باسم محرك التوالي) هذا الاسم لأنه يمكنه العمل على طاقة التيار المتردد أحادي الطور أو التيار المستمر. نظرًا لأن عزم الدوران يعتمد فقط على حاصل ضرب اتجاهات تيار العضو الثابت والدوار، فإن تطبيق تيار مستمر أو متردد يولد عزم دوران في نفس الاتجاه. إنه يوفر سرعات دوران عالية للغاية، وتعديلًا سهلاً للسرعة عبر تنظيم الجهد، وهو فعال للغاية من حيث التكلفة.
تُستخدم على نطاق واسع في الأجهزة المنزلية والأدوات الكهربائية التي تتطلب سرعات فائقة وعزم دوران قوي لفترات قصيرة نسبيًا. وتشمل الأمثلة:
• المكانس الكهربائية: السرعات العالية مطلوبة لتوليد شفط ضغط سلبي (عادة من 20,000 إلى 40,000 دورة في الدقيقة).
• مجففات الشعر: هناك حاجة إلى دفاعات عالية السرعة لتقديم تدفق هواء كبير.
• المثاقب اليدوية والمجالخ الزاوية: توفر طاقة محمولة وعزم دوران عالٍ لقطع المعادن والخشب.
• الخلاطات ومحضرات الطعام: السرعات العالية مطلوبة لسحق ألياف الطعام.
هناك مصدران رئيسيان للضوضاء:
• احتكاك الفراشات عالي التردد: تخلق الفراشات الكربونية وقطع العاكس أصوات احتكاك مادي شديدة وفرقعات قوس كهربائي صغيرة أثناء الدوران بعشرات الآلاف من الدورات في الدقيقة.
• صفير تدفق الهواء عالي السرعة: سرعات التشغيل التي تبلغ عشرات الآلاف من الدورات في الدقيقة أعلى بكثير من سرعات المحركات الحثية القياسية (عادةً 3000 دورة في الدقيقة كحد أقصى). وتولد شفرات المروحة أو قلب العضو الدوار الذي يقطع الهواء بهذه السرعات احتكاكًا قويًا بالهواء وصفيرًا. وهذا هو السبب أيضًا في انتقال مجففات الشعر والمكانس الكهربائية المتطورة إلى «محركات التيار المستمر عديمة الفراشات عالية السرعة (BLDC)» لعمل أكثر هدوءًا.