ما هي أنواع المحركات؟

في عالم المحركات ، هناك أربعة أنواع رئيسية: محرك التيار المتردد ، محرك التيار المتردد ، محركات الخدمة ، ومحركات الخطوات. لكل منها خصائص فريدة ولها تطبيقات ومزايا وقيود مختلفة.

من الاستخدام العام في الأجهزة المنزلية والآلات الصناعية إلى التحكم الدقيق في الروبوتات وأدوات الآلات CNC، اسمحوا لي استكشاف ما يمكن أن تقدمه هذه المحركات الأربعة.

ما هو محرك التيار المتردد؟

محرك التيار المتردد هو نوع من المحركات الكهربائية التي تستخدم ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي. يعمل تيار متبادل على تشغيل هذا المحرك الكهربائي.

إنه نوع من التيار الكهربائي الذي يغير الاتجاه بشكل دوري ويغير قوته باستمرار مع مرور الوقت.

هذا التيار يتناقض مع التيار المستمر، أو التيار المشترك، الذي يتدفق في اتجاه واحد فقط.يمكن لمحرك التيار المتردد أن يقدم طريقة فعالة نسبيا لإنتاج الطاقة الميكانيكية من إشارة مدخل كهربائية بسيطة.

يتكون محرك التيار المتردد عادةً من جزأين أساسيين: الستاتور و الدوار. يبقى الستاتور في الخارج ، وهو الجزء الثابت من المحرك.لديها ملفوفات ويتم إمدادها بالتيار المتبادل لإنتاج مجال مغناطيسي دوار.

الدوار يبقى في الداخل، وهو الجزء الدوار للمحرك، وهو ينتج مجالا مغناطيسيا دوارا ثانيا من خلال ربطه بالعمود الخارجيأو التلفيق الكهربائي يمكن أن تنتج المجال المغناطيسي الدوار.

1كيف يعمل محرك التيار المتردد؟

لفهم كيفية عمل محرك التيار المتردد بالضبط ، نحتاج إلى معرفة خصائصه الأساسية. يختلف محرك التيار المتردد عن العديد من أنواع المحركات الأخرى ، وخاصة محركات التيار المتردد.لكن السبب الأساسي لذلك هو حقيقة أنه يعمل بشكل صريح على التيار المتبادل.

التيار المتناوب هو التيار الذي يتم عكس اتجاه التدفق حول الدائرة على فترات منتظمة. وهذا يعني أيضًا أن الجهد على الدائرة المتغيرة يتغير دوريًا ،في حين أن الدائرة المباشرة تبقى ثابتة نسبيا.

الآن، محرك التيار المتردد يعتمد على جهاز يسمى محول لتوليد هذا الاتجاه المتبادل للشحنة. إنه نوع متخصص من المولدات الكهربائية.عندما يتم تمرير الكهرباء من خلال عمود تدوير، الدوار، حقل كهرومغناطيسي، أو EMF عادة ما يتم إنشاؤه في هذا المولد.

في هذه الأثناء، يدور الستاتور حول نفسه أو داخل مجموعة من ملفوفات الأسلاك الثابتة. عندما يدور الدوار فيما يتعلق بالستاتور،المجال الكهرومغناطيسي الناتج يغير الاتجاه أو القطبية في النقاط المحددة بالنسبة للستاتور.

يحدث ذلك لأنه يتم إنشاؤه بواسطة الدوار المشحون الذي يدور على محور ثابتعكس دوري لتوجيه التيار في محرك التيار المتردد يحدث على فترات منتظمة ويمكن التنبؤ بها.

كل هذا يمكن مقارنته بمدخنة أو قذيفة، والتي تحرك الماء حول نظام القنوات. عندما يدخل المكبس ويخرج الماء بسرعة ثابتة،يدفع المياه ذهابا وإيابا من خلال القناة.

2مزايا المحركات المتغيرة

كرائدة في تصنيع المحركات، DHmotor فهم العديد من الفوائد التي يمكن أن محركاتنا AC جلب إلى الصناعات في جميع أنحاء العالم.

صلبة

المحركات الكهربائية المتغيرة متينة للغاية لأنه على عكس معظم محركات التيار المباشر ، ليس لديها فرشاة. يمكن أن تتآكل الفرشاة بسهولة ويخلق الحاجة إلى صيانة أكثر منتظمة.

وبما أن محركات التيار المتردد لا تواجه هذه المشكلة، فهذا يعني أنها عادة ما تكون طويلة العمر وتفضل من قبل أولئك الذين يبحثون عن حل طويل الأمد للغاية.

الطاقة المنخفضة المطلوبة للبدء

مع الطاقة المنخفضة المطلوبة للبدء ، هذا يعني أن محركات التيار المتردد يمكن أن توزع قوتها بشكل أكثر تكافؤًا ويمكن أن تحافظ على مستوى ثابت من الطاقة طوال عملها.

كما أنه يقلل من فرصة الإرهاق، والتي يمكن أن تحدث عندما يصبح المحرك مفرطًا في التشغيل.

تسريع مسيطر عليه

التسارع المتحكم به داخل محركات التيار المتردد يعني أنها تسمح بحركة ثابتة ومسيطرة، وهو أمر أساسي للعديد من التطبيقات المتطلبة في جميع أنحاء العالم.

كما أنه يقلل من التآكل حيث أن السرعات لا تزداد وتقل بشكل مفاجئ ، وبالتالي يضع ضغطًا أقل على المحرك.

التسارع المتحكم به مهم بشكل خاص للتطبيقات مثل محركات العربات، حيث يجب أن تظل السرعة مستقرة ومستمرة لضمان أدائها كما ينبغي.

3عيوب محرك التيار المتردد

• العيوب في محركات التيار المتردد تشمل ما يلي.
• عزم بدء هذا المحرك أقل بكثير
• عند سرعات منخفضة، فإنه لن تعمل
• سيطرة وضعية سيئة
• سرعة محدودة من خلال إمدادات التردد

4تطبيق محرك التيار المتردد

• الأجهزة المنزلية
• أجهزة الحاسوب
• مروحة ومكيفات الهواء
• المضخات الهيدروليكية ومضخات الري
• معدات النقل

هذه المحركات تستخدم في الأدوات الكهربائية، الساعات، محركات القرص، المروحة، المضخات، مضخات، ضاغطات، محركات ضاغط، نظام ناقل، turntables الصوت، الأجهزة المنزلية،الغسالات والمناطق الصناعية.

ما هو محرك DC؟

محرك DC هو جهاز كهربائي يحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية. يستخدم الجهاز التيار المباشر (DC) للعمل.

يتوقف مكون دوار يسمى لفائف القوة داخل غلاف المحرك محاط بمغناطيسات دائمة قوية.

عندما يتم تطبيق التيار على الجهاز من خلال مفتاح كهربائي دوار يسمى مفاتيحالمجال المغناطيسي الذي تم إنشاؤه من قبل الهيكل يتفاعل مع المجال المغناطيسي للمغناطيس الثابت لتطبيق عزم الدوران على الهيكلمما يجعله يدور

نقوم بتقديم محركات التيار المباشر بمزيد من التفاصيل في هذه المقالة دليل شامل لمحركات التيار المباشر ، يمكنك النقر عليه لمعرفة المزيد.

1كيف يعمل محرك التيار المستمر؟

يقع الدوار عادةً على الجانب الداخلي من المحرك ، بينما يقع الستاتور على الجانب الخارجي.الدوار يحتوي على الملفوفات الملفوفة التي يتم تشغيلها بواسطة التيار المستمر والستاتور يحتوي إما مغناطيس دائمة أو الملفوفات الكهرومغناطيسية.

عندما يتم تشغيل المحرك بواسطة التيار المستمر ، يتم إنشاء مجال مغناطيسي داخل الستاتور ، مما يجذب ويرفع المغناطيسات على الدوار. وهذا يسبب بدء الدوار.لإبقاء الدوار يدور، المحرك لديه مفاتيح.

عندما يتماشى الدوار مع المجال المغناطيسي، سيتوقف عن الدوران، ولكن في هذه الحالة، سيقوم المحول بعكس التيار من خلال الستاتور وبالتالي عكس المجال المغناطيسي.بهذه الطريقة الدوار يمكن أن تستمر في الدورانأدناه مخطط يظهر كيفية عمل محرك DC.

2مزايا المحرك المتردد

• فهي مناسبة للدوران منخفضة السرعة
• لديهم سرعة قابلة للتعديل
• أنها توفر مجموعة واسعة من التحكم في السرعة سواء تحت و فوق السرعة المسجلة
• لديهم عزم بدء عال جدا وقوي جدا
• يستخدمون في الأجهزة مثل القطارات الكهربائية والرافعات التي تحمل أحمالًا هائلة في الظروف الأولية
• إنها أرخص
• صيانتهم سهلة ولا تستغرق وقتاً طويلاً

3عيوب محرك التيار المباشر

• محركات التيار المباشر لها تكلفة أولية عالية.
• تكلفة الصيانة مرتفعة وزيادة التشغيل بسبب وجود الفرشاة والمحول.
• بسبب الشرارة في الفرشاة ، لا يمكن أن تعمل محركات DC في الظروف المتفجرة والخطيرة.
• مع زيادة السرعة، يتذبذب العمود و يتضرر الهيكل
• المحولات مطلوبة لتزويد المحرك بالطاقة.

4تطبيقات محركات التيار المباشر

يتم استخدام محركات التيار المباشر (السلسلة) عندما تكون عزم الدوران البدائي مرتفعًا مطلوبًا ويمكن تغيير السرعة. يتم استخدام محركات السلسلة في أنظمة الجر ، الرافعات ، ضاغطات الهواء ، ضاغطات الفراغ ،آلات الخياطة، إلخ

محركات DC (Shunt) هي نوع خاص من المحركات المستخدمة عندما تكون السرعة ثابتة مطلوبة. تستخدم هذه المحركات في المضخات وأجهزة النسيج وأجهزة الغزل والرفعات ، إلخ.

ما هو محرك الخدمة؟

المحرك الخدمي هو نوع من المحركات التي يمكن أن تدور بدقة عالية. عادةً ما يتكون هذا النوع من المحركات من دائرة تحكم توفر ردود فعل حول الموقف الحالي لعمدة المحرك ،هذا ردود الفعل يسمح لمحركات الخدمة لتدوير بدقة كبيرة.

إذا كنت ترغب في تدوير جسم في زوايا معينة أو مسافة، ثم تستخدم محرك الخدمة. انها مجرد تتكون من محرك بسيط الذي يعمل من خلال آلية الخدمة.إذا تم تشغيل المحرك بواسطة مصدر الطاقة المتردد ثم يسمى محرك سيرفو DC، وإذا كان محركًا يعمل بالطاقة المتغيرة، فسيتم تسميته محرك خدمة التيار المتردد.

1مزايا محرك الخدمة

قوة إخراج أعلى: محرك الخدمة ينتج قوة إخراج عالية. إذا كنت في مشاكل رياضية مكثفة، يمكنك حساب الخروج بشكل مستقل،ولكن يمكنك أيضاً أن تدع محرك الخدمة يقوم بالعمل من أجلك.

عزم الدوران المتسارع: بالنظر إلى الاختلافات بين محرك الخدمة ومحرك الخطوات ، ستجد أن محرك الخدمة يمكن أن يسرع الأحمال بسبب نسبة عزم الدوران العالية.يحصل على عزم دوران زيادة من استخدام صناديق التروس جنبا إلى جنب مع المحركات لتوفير سرعة موثوق بها.

إدارة الفترة القصيرة: تفاصيل ممتازة عن محرك الخدمة هي أنها تستخدم بقدر الطاقة اللازمة، مما يعني أنها لن تضغط أي طاقة إضافية،يسمح باستخدام الطاقة والدوران بكفاءة لفترات أقصر.

2عيوب محرك الخدمة

• جهاز تحكم معقد
• التحكم في المحرك يمكن أن يكون تحديًا. يجب عليك تحديد معايير مشتقة التكامل النسبية (PID) أثناء ضبطها ، والتي يمكن أن تكون مهمة معقدة للعديد من التعامل معها.
• الأضرار المحتملة الناجمة عن الحمل الزائد
• قد يكون المحرك أكثر عرضة للتلف بسبب الإفراط في الحمل لأن عزم الدوران القصوى يقتصر على واحد في المئة فقط من دورة العمل.

تكلفة أعلى

أخيراً، من المرجح أن يكون تثبيت نظام محرك سيرفو أكثر تكلفة من محرك خطوة. إذا كانت المهمة تتطلب الحد الأدنى من السرعة والدقة، فقد يكون محرك خطوة هو أفضل رهان. ومع ذلك،للمشاريع الأكثر كثافة، جهاز خدمة يستحق السعر الإضافي.

3تطبيقات المحركات الخدمية

المحركات الخدمية لديها مجموعة واسعة من التطبيقات في مختلف المجالات والصناعات. بعض التطبيقات الشائعة هي:

الروبوتات: تستخدم محركات الخدمة لتوفير حركة ودقة وقوة للأذرع الروبوتية والساقين والمفاصل والمقبضات، وما إلى ذلك.الخ.

آلات CNC: تستخدم محركات السيرفو لدفع محاور آلات CNC مثل المحولات والطاحونات والموجات ، إلخ.أنها تمكن آلات CNC لأداء عمليات معالجة دقيقة ومعقدة مثل القطع، الحفر، الحفر، الخ

التصنيع الآلي: تستخدم محركات الخدمة للسيطرة على حركة وموقع المكونات والأجهزة المختلفة في أنظمة التصنيع الآلي، مثل ناقلات، أجهزة تغذية، محمولات،أجهزة التفريغ، وما إلى ذلك. أنها تمكن أنظمة التصنيع الآلي لتحقيق ارتفاع الإنتاجية والجودة.

المعدات الطبية: تستخدم محركات الخدمة لتشغيل أجهزة وأدوات طبية مختلفة مثل الروبوتات الجراحية والماسحات الضوئية والضخات وأجهزة التنفس الهوائي ، إلخ.فهي تمكن المعدات الطبية من إجراء عمليات وعلاجات دقيقة وآمنة.

ما هو محرك الخطوة؟

المحركات الخطوة هي نوع من المحركات الكهربائية التي تتحرك بدقة ، بزيادات صغيرة أو خطوات بدلا من باستمرار. في تعريف آخر ، المحرك الخطوة هو محرك بدون فرشاة ،محرك كهربائي متزامن يحول النبضات الرقمية إلى دوران عمود ميكانيكي.

يتم استخدامها عادة في التطبيقات الصناعية التي تتطلب تحكم حركة دقيق، مثل الروبوتات، الطباعة ثلاثية الأبعاد، آلات CNC، وخطوط الإنتاج الآلي.

1مزايا المحرك الخطوي

المرونة:توفر المحركات الخطوة المرونة في التطبيق لمجموعة واسعة من التطبيقات لأن تصميم المحرك الخطوة يوفر عزم دوران ثابت دون الحاجة إلى تشغيل المحرك.

عزم دوران أكبر: عزم دوران محرك خطوة من نفس حجم محرك سيرفو، عند سرعات أقل أكبر من محرك سيرفو.

أرخص من محركات السيرفو: غالبًا ما يستخدم محرك الخطوة في نظام حلقة مفتوحة لا يتطلب ردود فعل موضعي أو عزم الدوران مما يجعل التحكم في محرك الخطوة أسهل وأقل تكلفة.محرك الخطوة هو في حد ذاته محول الموقف.

عزم دوران ممتاز منخفض السرعة: توفر محركات Stepper عزم دوران ممتاز منخفض السرعة ، مما يعني أن المحرك سيدفع الكثير من الأحمال دون الحاجة إلى استخدام أي آليات إضافية للتروس أو علبة التروس.

2عيوب المحرك الخطوي

نطاق السرعة المحدود: واحدة من أكبر عيوب محركات الخطوات هي نطاق السرعة المحدود. فهي تتفوق في التطبيقات منخفضة السرعة ولكنها تكافح للحفاظ على سرعات عالية بكفاءة.

مع زيادة السرعة ، تنخفض عزم الدوران السريع ، مما يؤدي إلى ظاهرة تعرف باسم "التشنج". يحد هذا القيد من استخدامها في التطبيقات التي تتطلب دورانًا مستمرًا عالي السرعة.

عدم وجود حركة سلسة: تنتج محركات الخطوات حركة في خطوات منفصلة ، والتي يمكن أن تؤدي إلى تأثير "خطوة" ملحوظ في تطبيقات معينة ، خاصة عند التحرك بسرعة بطيئة.

هذه السمة يمكن أن تؤدي إلى اهتزازات وصوت، مما يجعلها غير مناسبة للتطبيقات التي تتطلب حركة سلسة وهادئة، مثل أجهزة الكاميرا الراقية.

مشاكل الرنين: محركات الخطوات عرضة للرنين، وهي ظاهرة يمكن أن تسبب فيها الاهتزازات الميكانيكية فقدان الدقة وحتى تؤدي إلى تفويت الخطوات.يمكن أن يكون التحكم في الرنين صعباً وغالباً ما يتطلب آليات ضغط إضافية أو خوارزميات تحكم متطورة.

3تطبيقات المحرك الدريجي

يتم استخدام محركات الخطوات على نطاق واسع في مختلف الصناعات والتطبيقات التي تتطلب التحكم الدقيق في الحركة.

الروبوتات: تستخدم محركات الخطوات في تطبيقات الروبوتات المختلفة، بما في ذلك الذراعين الروبوتية والقبضات والروبوتات المتنقلة.التحكم الدقيق في الحركة التي توفرها المحركات الخطوة أمر ضروري لهذه التطبيقات.

آلات CNC: يتم استخدام محركات الخطوة عادة في آلات التحكم العددي بالحاسوب (CNC) للتحكم الدقيق في أداة القطع. يوفر محرك الخطوة تحديد الموقع الدقيق ،والتي هي حاسمة للآلات عالية الجودة.

الطباعة ثلاثية الأبعاد: تستخدم المحركات الخطوة على نطاق واسع في الطابعات ثلاثية الأبعاد للسيطرة الدقيقة على رأس الطباعة وحركة سرير الطباعة.

صناعة النسيج: يتم استخدام المحركات الخطوة في آلات النسيج للتحكم بدقة في تغذية النسيج وحركة رأس النسيج

ما هي الاختلافات بين هذه الأنواع الأربعة من المحركات

1. الاستقرار

إذا كان الاستقرار هو شرط، سوف ترغب في الجاذبية نحو المحركات الخطوة. محركات الخدمة تميل إلى النبض حتى في حالة الوقوف،لذلك إذا كان لديك موقف حيث يحتاج المحرك للحفاظ على حمولة لا تزال، أو تطبيق آخر حيث عدم الاستقرار يمكن أن تتداخل مع العملية، يجب عليك عموما استخدام محرك خطوة.

2. عزم الدوران

محركات التيار المباشر، المعروفة بقدرتها على توليد عزم دوران عال، هي ذات قيمة في التطبيقات حيث التحكم في السرعة أمر ضروري.يمكن أن توفر عزم دوران أكثر استقرارًا واستقرارًا عبر نطاقات سرعات مختلفة.

بشكل عام ، توفر محركات التيار المباشر استجابة أسرع لتغيرات الحمل مقارنة بمحركات التيار المتردد. من ناحية أخرى ، تتفوق محركات التيار المتردد في السيناريوهات التي تتطلب عزم دوران متغير وسرعة عالية.

ومع ذلك، فمن المهم أن نلاحظ أن محركات التيار المتردد عادة ما تعاني من انزلاق وفقدان التيار الحراري، مما يؤدي إلى مشاكل الكفاءة.

على النقيض من ذلك، تعتبر محركات التيار المباشر، وهي فئة رئيسية في طيف محركات التيار المتردد ومحركات التيار المتردد، أكثر كفاءة بنسبة 30 في المائة تقريبًا بسبب استخدامها للمغناطيس الدائم.

في المقارنة بين المحركات الخطوة والموترات الخدمية ، غالبًا ما يتم العثور على أنه يمكنك تحقيق نفس عزم الدوران تقريبًا من محرك خطوة وكذلك من محرك الخدمة.

تقدم أجهزة الخدمة عموماً أداءً أعلى، مع منحنى سرعة أكثر مرونة ومعدل عزم دوران ذروة يعتمد على الوقت.يمكن لمحرك خطوة محسّن أن يقوم عادةً بنفس المهمة بشكل أكثر بأسعار معقولة في العديد من تطبيقات محرك AC ومحرك DC.

الاستنتاج

من المفيد أن تتعلم عن أنواع المحركات الأربعة في هذا الاستعراض.والحقيقة هي أن كل واحد أفضل بناء على تطبيقه الفريد ودوره الوظيفي وقراءة هذا المقال سوف تساعدك على اختيار الصحيح.