ما هو مبدأ عمل المحرك الكهربائي بالصور التوضيحية

تؤثر المحركات الكهربائية على جميع جوانب حياتنا، حيث تستخدم كل من المراوح والثلاجات والمكانس الكهربائية ومحركات الأقراص الصلبة ومكيفات الهواء ونوافذ السيارات محركات في عملها، بالإضافة إلى كونها المسؤولة الأولى عن جميع العمليات الصناعية لذا دعنا نتعرف على مبدأ عمل المحرك الكهربائي بأنواعه وأهم المشاكل التي تواجهها.

يعود نسب اكتشاف الرابط بين كل من الكهرباء والمغناطيسية والحركة بشكل عام إلى العام 1820 وبالتحديد للعالم الفيزيزيائي الفرنسي أندريه ماري أمبير، وهذا الاكتشاف هو الأساس في عمل المحرك، إذ يعمل المحرك على تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حركية دورانية باستخدام المغناطيسية، لكن الفضل بتطوير استخدام هذه الخواص يعود إلى مجموعة من العلماء اللذين ساهموا في الوصول إلى هذا الاختراع المذهل، أبرزهم العالمان الإنجليزان مايكل فاراداي وويليام ستورجن والأمريكي جوزيف هنري (1797-1878). 

فالمحرك من الناحية النظرية، يتم تشكيله باستخدام حلقة مربعة من سلك نحاسي موصل مثني على شكل حرف U، حيث يوجد سلكان متوازيان يعملان على نقل التيار في الحقل المغناطيسي كلٌ في اتجاه، أحدهما ينقل التيار بعيدًا عبر السلك والآخر يعيد التيار مرة أخرى، ينتج عن تدفق التيار في اتجاهين متعاكسين في الحلقة ووفقًا لقاعدة اليد اليسرى لفليمينغ فإن السلكين سيتحركان في اتجاهين متعاكسين، أحدهما للأعلى والآخر للأسفل، وبالتالي فإن كان بإمكان الحلقة أن تدور فإنّها ستدور بشكل مستمر وسنحصل على المحرك، لكن ذلك لن يتم مع هذا الترتيب، لأن الأسلاك سرعان ما ستتشابك مع بعضها البعض، ولن يتوقف الأمر عند ذلك بل عندما تدور الحلقة بسرعة فإنّها عندما تصل إلى الوضع الرأسي ستنقلب، وبالتالي سينعكس تدفق التيار فيها لتنعكس بذلك القوى الموجودة على كل جانب من جوانب الملف، فبدلاً من الدوران المستمر في نفس الاتجاه سيعود الملف ليدور بعكس ما كان يدور وبالتالي سيكون وكأنّه ثابت في مكانه، 

لذا عند التطبيق العملي، سيتم التغلب على هذه المشكلة، إمّا باستخدام التيار المتناوب الذي يعكس قطبيته بشكل دوري تلقائيًا، أو عند استخدام تيار مستمر يُستخدم معها مكون آخر هو المبدل، وهو عبارة عن حلفلقة معدنية مقسومة إلى نصفين، وظيفتها تبديل قطبية التيار المار في الملف بعد كل دوران للملف خلال نصف دورة، حيث يوصل كل طرف من طرفي الملف إلى أحد نصفي المبدل، وبذلك نضمن دوران الملف باتجاه واحد وبالتالي الحصول على محرك كهربائي

لزيادة عزم دوران المحرك، يتم ذلك إمّا عبر استخدام مغناطيس دائم أكثر قوة أو زيادة شدة التيار المتدفق عبر السلك أو استخدام ملف مكون من مجموعة من الحلقات بدلًا من حلقة واحدة، ويجب أن نعلم بأنّه كلما كان المغناطيس والملف قريبين من بعضهما البعض كلما ازدادت القوة التي يمكن للمحرك أن ينتجها.

خلال عمل المحركات يمكنها التعرض للعديد من الأعطال والمشاكل، بعضًا منها من السهل إصلاحه وبعضها الآخر أكثر تعقيدًا ويتطلب صيانة كبيرة، لكن كما يُقال الوقاية خيرٌ من العلاج لذا فإنّ الصيانة الدورية تساهم بشكل كبير في اكتشاف الأعطال المحتملة قبل وقوعها وتجنب تعطل المحركات، من المشاكل التي يمكن أن تتعرض لها المحركات: