hotchpotch/wikipedia-multilingual-ir-pairs huggingface dataset:
ثلاجة دائرة التبريد الأساسية
ذكرنا أن أي سائل يتبخر ويتكثف وهو التغير ما بين الحالة السائلة والحالة الغازية، فعند التبخر يجب أن يحصل السائل على الحرارة الكامنة الكافية للتبخر ويحدث ذلك على ناحية الحيز المراد تبريده. بينما عند التكثيف يتم طرد الحرارة الكامنة في بخار السائل الوسيط إلى الخارج.
وتتكون أيّ دائرة تبريد ميكانيكية من أربعة أجزاء رئيسية هي:
ثلاجة دورة التبريد
يتكون نظام التبريد أساسًا من جانبين: جانب الضغط العالي وهو يكون على ناحية الخارج، وجانب الضغط المنخفض وهو يكون داخل حيز التبريد. ويمكن تتبع دورة تبريد بسيطة كالموضحة في شكل 3 -1، بداية من خزان السائل Liquid receiver وهو عبارة عن وعاء يستعمل في تخزين سائل وسيط التبريد كاحتياطي في دورة التبريد، ويركب بعد المكثف مباشرةً.
يجب أن يكون حجم خزان السائل كبيرًا لاستيعاب كل كمية الوسيط في حالة سائلة. ويكون وسيط التبريد ذا ضغطٍ عالٍ، حيث يمر بعد ذلك على صمام الخلخلة (2) للتحكم في انسياب وسيط التبريد إلى المبخر المنخفض الضغط.
ثم يمر البخار بعد ذلك إلى الضاغط (4) عن طريق صمام السحب، والضاغط المستخدم هنا هو الضاغط التردديّ ذو الكباس، وهو أكثر أنواع الضواغط شيوعًا حيث تعمل هذه الضواغط في دورة ثنائية الأشواط.
يمر البخار المضغوط إلى المكثف (1) حيث يعمل الضغط على رفع درجة حرارته، فيفقد جزءا منها ويعطيها إلى الجو الخارجي. فيتكثف البخار إلى سائل ويذهب إلى صمام الخلخلة (2). بذلك اكتملت الدورة.
والآن سوف نبدأ في التحدث عن عناصر دائرة التبريد بتفصيل أكبر:
ثلاجة دورة التبريد
وظيفة الضاغط (4) في دورة الضغط المرتفع هي رفع ضغط بخار وسيط التبريد الجاف، فترتفع درجة حرارته ونقله للمكثف. في المكثف يفقد بخار الوسيط حرارته العالية ويعطيها إلى الجو الخارجي، في نفس الوقت يتكثف بسبب فقدانه حرارة التبخر. يكتسب الجو الخارجي حرارة من المكثف.
تصميمات مختلفة وعمومًا تنقسم الضواغط إلى:
وظيفة المكثف (1) في دورة انضغاط البخار هي استقبال بخار وسيط التبريد الساخن العالي الضغط والقادم من الضاغط وتخليصه من الحرارة الزائدة فيه وأعطاءها إلى الجو الخارجي. تلك الحرارة الزائدة هي حرارة التبخر.
وإذا كان الوسط المحيط هو الهواء سمّي المكثف بالمكثف المبرد بالهواء وإذا كان الوسط المحيط ماء سمّي المكثف بالمكثف المبرد بالماء (مائي).
الغرض من صمام التحكم (2) هو التحكم في سريان وسيط التبريد من جانب المكثف ذو الضغط العالي في الدورة إلى المبخر ذي الضاغط المنخفض. ففي هذا الصمام يتم خفض ضغط سائل التبريد القادم من المكثف وتبعًا لذلك يقوم بخلخلة سائل التبريد فيتمدد ويذهب إلى المبخر.
ثلاجة دورة التبريد
(عند صمام الخلخلة لا يحدث تغير في الإنثالبية (Enthalpy) ومعنى ذلك أن كمية الحرارة الموجودة في السائل قبل دخولها صمام التحكم تساوي كمية الحرارة بعد خروجها من الصمام. ولكن سائل التبريد يكون قد أصبح في ضغط منخفض ودرجة حرارة منخفضة بسبب التمدد، وهذه الدرجة هي درجة حرارة التشبع للبخار عند هذا الضغط.)
ويتحقق خفض الضغط في صمام الخلخلة باستخدام فوهة ذات سريان متغير، إما من درجة التحكم أو تكون ذات وضعين. ويمكن تقسيم صمامات التحكم للتبريد إلى:
عوامة جانب الضغط المنخفض
عوامة جانب الضغط العالي
الأنبوية الشعرية
صمام التمدد الاتوماتيكي
صمام التمدد الثرموستاتي.
يستقب المبخر (3) وسيط التبريد ذي الضغط المنخفض ودرجة الحرارة المنخفضة، القادم من صمام التحكم والخلخلة. المبخر مصنوع في هيئة أنبوب معدني متعرج ليزيد ملامسة سطحه البارد بالجو داخل الحيز المراد تبريده. وعن طريق ذلك التلامس تتم عملية التبادل الحراري حيث يستمد وسيط التبريد حرارته الكامنة للتبخر من جو الحيز المراد تبريده أو الغرفة فيبرد الهواء في الغرفة.
ثلاجة دورة التبريد
وهناك أجزاء أخرى في دورة التبريد ضرورية لسلامة عمل هذه الأجزاء الرئيسية أو تمكينها من أداء عملها. وسوف نجد هذه الأجزاء في أيّ وحدة تبريد سواءً أكانت هذه الوحدة وحدة تبريد تجارية أو صناعية أو وحدة تبريد منزلية، وهذه الأجزاء الإضافية هي:
- المجمع: وهو جهاز أمان لمنع سائل وسيط التبريد من المرور إلى خط السحب ومنه إلى الضاغط، ويوجد في دائرة التبريد التي تستعمل الأنبوبة الشعرية.
- فاصل الزيت: ويوجد في وحدات التبريد التي تعمل في درجات حرارة منخفضة جدًا، كفريزرات التبريد العميق، حيث يوجد فاصل الزيت بين خط الطرد للضاغط والمكثف، والغرض الأساسي من فاصل الزيت هو تخلص بخار وسيط التبريد الساخن ذي الضغط العالي من الزيت الزائد والغير مرغوب فيه بالنسبة لأجزاء الدائرة الأخرى مثل المكثف والمبخر، حيث يتم فصل الزيت وإعادته إلى علبة مرفق الضاغط
عن طريق ماسورة (وسنشرح ذلك أيضًا بالتفصيل فيما بعد). وهناك عناصر أخرى مهمة أيضا لازمة لسلامة عمل الأجزاء الرئيسية وهي المبادل الحراريّ، والمجفف، وخزان السائل؛ وبالنسبة للدوائر الكهربائية فيوجد الثرموستات (Thermostat) وهو ضابط الحرارة وضابط الضغط العالي، وضابط الضغط المنخفض وغيرها من العناصر الهامة (راجع الرسوم البيانية لدورة ذات انضغاط البخار).
ثلاجة دورة التبريد والديناميكا الحرارية
إذا اعتبر تصرف وسيط التبريد خلال دورة التبريد بكمية 500 جرام وبصرف النظر عن حالته سواء كان سائلًا أم بخارًا وكذلك بفرض أن وسيط التبريد نقيّ تمامًا، بإهمال تأثير زيوت التزييت والعناصر الأخرى، ففي شكل (3 - 2) يتضح أن أيّ دورة تبريد تتركب أساسًا من أربع عمليات هي:
- عملية ضغط لوسط التبريد في  الضاغط حيث يدفع بخار وسيط التبريد من نقطة (3) إلى نقطة (1). وتكون هذه العملية عملية متساوية الإنتروبية.
- والعملية الثانية تحدث في المكثف تحت ضغط ثابت، فينتزع الهواء الخارجي الحرارةَ الزائدة Super heat ثم الحرارة الكامنة من وسيط التبريد، وتتم هذه العملية من في النقطة (1).
- العملية الثالثة تتم خلال صمام التحكم تحت كمية حرارة ثابتة (تحت عملية متساوية الإنثالبي) وفيها ينخفض الضغط ودرجة الحرارة ولكن تظل كمية الحرارة ثابتة. وتتمثل هذه العملية من نقطة (1) إلى نقطة (3).
- وأخيرًا العملية الرابعة التي تحدث في المبخر  تحت ضغط ثابت، وفيها يمتص المبخر الحرارة من الحيز المراد تبريده. فيه يتحول سائل التبريد إلى بخار مع ثبات الضغط وتنخفض درجة حرارته. وتتم هذه العملية في النقطة (3).
أكسجين سائل
الأكسجين السائل هو أحد صيغ الأكسجين، وله لون أزرق شاحب، وله خاصية مغناطيسية مسايرة Paramagnetism بقوة. كثافة الأكسجين السائل هي 1.141 ج/سم³ وهو عالي التبريد cryogenic بدرجة معقولة (نقطة التجمد: 50.5 ك (−222.65 °C), نقطة الغليان: 90.188 ك (−182.96 °م) عند 101.325 kPa (760 مم ز). وتجارياً، يـُصـَنـَّف الأكسجين السائل كغاز صناعي ويستعمل على نطاق واسع لأغراض صناعية وطبية. ويـُحـَضـَّر الأكسجين السائل من الأكسجين المتواجد طبيعياً في الهواء بواسطة التقطير التجزيئي fractional distillation. والأكسجين السائل له نسبة تمدد قدرها 860:1 عند 20 °م; ولذلك, يستعمل في بعض الطائرات المدنية والعسكرية كمصدر لأكسجين التنفس.
ويحضر سائل الأوكسجين عن طريق معامل خاصة بضغوط معينه ومختلفة من 150 par _200 par .
اكتشفه لويس بول كايتيه العالم الفرنسي عام 1877.
مكربن
المُكَربِن أو المُفَحِّم أو المُغذّي أو المازج (بالإنجليزية: Carburetor)‏، أو كما يُسمى شيوعًا الكاربراتير، هو جهاز لمزج الهواء مع الوقود قبل ضخ المزيج لمحرك الاحتراق الداخلي، يقوم مبدأ عمله على ترذيذ جزيئات الوقود وذلك من خلال منافث وعندها يتم خلطه مع الهواء من المحيط الخارجي. الهواء قد يكون مدفأ مسبقًا أو باردًا من الجو مباشرة.
مكربن استعمالاته
في المحركات الحديثة، يستخدم جهاز بخاخ الوقود كبديل للمازج.
مكربن آلية عمله
يعمل المازج على خلط الوقود (البنزين) بالهواء بنسبة منتظمة داخل المحرك، ويقوم بقياس وتحديد وتوزيع وانتشار الوقود على شكل قطرات رذاذ دقيقة الحجم.
ويتكون المازج من غرفة للوقود وعوامة ذات صمام إبري (إبرة العوامة) وأنبوب وصمام اختناق وفوهة رئيسية وبيك رئيسي.
يسمح الأنبوب لدخول تيار الهواء والمرور خلال مجمع السحب إلى الاسطوانات حيث يمتزج الوقود بتيار الهواء أثناء مروره بالأنبوب .. تحدث الكباسات أثناء حركتها إلى أسفل في أشواط السحب، خلخلة في غرف الاحتراق وبما أن صمامات السحب تكون مفتوحة أثناء أشواط السحب فإنه يحدث تخلخل، أيضًا في مجمع السحب وبما أن الضغط عند مدخل المغذي هو ضغط جوي فإن اختلاف الضغط يدفع الهواء خلال الأنبوب ليشغل الفراغ الحادث، وبناء على ذلك يوجد تيار هواء مستمر أثناء تشغيل المحرك.
مكربن آلية عمله
تتصل غرفة الوقود عن طريق مجارى داخل المغذى بالفوهة الموجودة باختناق أنبوبة الفنتورى .. تتحكم العوامة والصمام الابرى في مستوى وقود البنزين في غرفة العوامة. تتحرك العوامة إلى أسفل وأعلى عن طريق الرافعة المفصلية. فعند استعمال الوقود تنخفض العوامة فيسمح الصمام الإبري بمرور الوقود من الرداخ إلى الغرفة، وعند ارتفاع سطح الوقود إلى حد معين تغلق العوامة الصمام الإبري وتمنع مرور الوقود.
توجد فتحة تهوية في سطح الغرفة تمنع تغير الضغط الجوي الداخلي أثناء تغير مستوى الوقود.
عند فتح صمام الاختناق (بوابة المازج) ومرور تيار الهواء في اختناق أنبوب الفنتوري تزداد سرعته وبناء عليه ينخفض الأنبوب، فان الضغط الجوى في غرفة العوامة يدفع الوقود خلال الفوهة الرئيسية إلى تيار الهواء المار بمنطقة الضغط المنخفض على شكل قطرات رذاذ صغيرة الحجم .. يعمل انخفاض الضغط على تبخر الوقود. ويشتمل المغذى على عدة منفثات ومضخة بعجل ليناسب السرعات والفتحات المختلفة لصمام الاختناق.
عداد انتظار السيارات
عداد انتظار السيارات Parking meter ،اخترعه الأمريكي س س ماجي عام 1935
و هو عبارة عن عمود مزود بساعة إلكترونية أو ميكانيكية و تظهر هذه الساعة الوقت المسموح فيه ركن السيارة. و يتواجد هذا العداد عادة في أماكن ركن السيارات و يكون مزود بحصالة نقود، أما في حالة العدادات الحديثة يمكن الدفع عن طريق رسالة نصية قصيرة SMS.
Parkuhr
شمعة احتراق
شمعة الاحتراق أو شمعة الإشعال  أو المُوْرِيَة أو البُوجِيَّة هي جهاز كهربائي يستعمل في محركات الاحتراق الداخلي مثل السيارات ليساعد على اشتعال الوقود، اخترعها البلجيكي إتيان لينوار سنة 1885.
طريقة تكوين الشرارة الكهربائية ونقلها إلى شمعة الاحتراق في نظام الاشتعال العادي
عند وضع مفتاح التشغيل في وضع الاغلاق يسري تيار كهربائى بجهد مساو لفرق جهد المركم (البطارية) والذي يساوي 12 فولت من المركم إلى مفتاح التشغيل ثم إلى المصهر ثم إلى المف الابتدائي في المضخم (الكويل) وتكتمل الدائرة الكهربائية عند نقاط التماس (البلاتين) وهي في حالة الاغلاق إلى الارضي حيث يتولد في هذه الحالة تيار كهربائيه ذو فرق جهد منخفض شدته تساوي عدد لفات الملف الابتدائية بالإضافة إلى مقاومة الدائرة الكهربائيه وعند فتح نقاط التماس (البلاتين) ينهار التيار الكهربائي ويتكون مجال مغناطيسي في الملف الثانوي ذو فرق جهد مرتفع .
شمعة احتراق
ونتيجه لما سبق ونتيجه لدوران عمود الموزع (الديسبرتور) ينتقل المجال المغناطيسي من الموزع (الديسبرتور) إلى اسلاك الضغط العالي ثم إلى شمعات الاشتعال (البواجي) فتحدث الشرارة الكهربائية في جزء من اللف من الثانية بتريتب محدد يعرف بتقسيمة المحرك وتعرف تقسيمة المحرك بأنها توصيل الشرارة الكهربائية إلى شمعات الاشتعال بترتيب محدد يحقق غرضاً أساسياً وهو توزيع الأحمال الميكانيكة على عمود المرفق (الكرنك) .
وهنالك أنظمه أخرى لإحداث الشرارة الكهربائية، منها نظام الاشتعال الإلكتروني
الذي يشبه في أجزائه النظام العادي إلا أنه يعمل عن طريق وحدة التحكم الإكتروني (ECU)
ويجد فيه جزئين جديدين هما العضو الدوار ووحده اللاقط المغناطيسي
العضو الدوار : يحتو على عدد من الاضلع مساو لعدد اسطوانات المحرك
شمعة احتراق
وحده اللاقط المغناطيسي : تلتقط الإشارة الكهربائية المتقطعه وترسلها إلى وحده التحكم الاكرتوني (ECU)
مبدأ عمله : عند وضع مفتاح التشغيل في وضع الاغلاق ونتيجه لدوران عمود الموزع فان اضلاع العضو الدوار تقطع خطوط المجال المغناطيسي في وحده اللاقط وينتج من ذلك نبضات كهربائيه ذات شدة تيار منخفضه، ترسل هذه النبضات إلى وحده التحكم الاكتروني وينتج من هذه النبضات مجال مغناطيسي ذو فرق جهد مرتفع وهذه الحالة مشابه للحظه فتح نقاط التماس في النظام العادي .
الفرق بين نظام الاشتعال العادي والاكتروني :
1: صيانة أقل من نظام الاشتعال العادي
2: اطالة عمر شمعات الاشتعال
3: فترة بناء مجال مغناطيسي ثابته مع دوران المحرك
4 : لا يوجد فيه اجزاء متحركه في الملف الابتدائي
مكبر صوت
المِجْهَار أو مكبر الصوت أو المِصوات أو مُكبرة الصوت أو مَجهَرة الصوت أو السماعات هو جهاز كهربائي يقوم بتكبير الصوت في التلفزيون والراديو والآلات الموسيقية.
تكون مكبرات الصوت جزءًا من أجهزة الراديو والمسجلات الصوتية الكاسيت وأجهزة التلفاز وأجهزة المسرح المنزلي وهو نظام يحتوي على شاشة عرض وسماعات إخراج للصوت، وهي أيضا جزء من أنظمة الإرسال العامة والأجهزة المستخدمة لتكبير الصوت الذي ينتجه الموسيقيون وغيرهم.
تتكون معظم مكبرات الصوت من ثلاثة أجزاء، وهي:
تمر التيارات الكهربائية من المضخم عبر ملف الصوت وتنتج قوى مغناطيسية مختلفة في الملف، وتدفع القوى المغناطيسية الملف بالتبادل نحو المغناطيس الثابت وبعيدًا عنه باهتزازات سريعة، ويهتز الغشاء المتذبذب المتصل بملف الصوت معها، وتنتج اهتزازات الغشاء اهتزازات في الهواء تؤدي إلى سماع الأذن هذه الاهتزازات صوتًا.
مكبر صوت
تتكون مكبرات الصوت المتقدمة من عدة أنواع من المكبرات في حدود 3 مكبرات لكل وحدة يصدر كل منها أصواتًا ذات نغم عال أو متوسط أو منخفض، ويسمى المكبر الكبير الذي يصدر أصواتًا عالية المضيء أو السب اختصارا ل«صبوفر» ويصدر الترددات المنخفضة كأصوات الانفجارات مثلا أما المكبر الصغير الذي يصدر ترددات منخفضة فيسمى الدفاف أو التويتر ويصدر الترددات المرتفعة مثل الصفير والأزيز أما المكبر الذي يصدر ترددات متوسطة فيصدر النطاق المتوسط الغالب في الصوت كما الصوت البشرى مثلا (يكون تردده في الحيز بين 20 هرتز و 20.000 هرتز [1 هرتز = 1 ذبذبة في الثانية]).
وبصفة عامة فإن نظامًا يتكون من مثل هذه المكبرات المتخصصة يزودنا بإعادة إنتاج للصوت بدقة أكثر من مكبر واحد، والمكبرات في الأنظمة الأكثر دقةً تُركَّب في كبائن خشبية أو بلاستيكية، ويحدد حجم وشكل تلك الكبائن جودة الأصوات التي تصدر عن المكبرات.
ويوجد نوع منها يوضع على الأذن مباشرة ويسمى سماعات الرأس
مكبر صوت التاريخ
اخترع ألكسندر غراهام بيل أول مكبر صوت في 1876، وقد اخترع بيل مكبر الصوت لأنه احتاج جهاز لتكبير الصوت في الهاتف، وفي 1878 قام الألماني إرْنْسْتْ ڤِرْنِرْ فُنْ زِيمِنْسْ باختراع النوع المحسن من مكبر الصوت.
مكبر صوت المكونات
يتكون مكبر الصوت من محول لذبذبات الصوت إلى إشارات كهربائية عبر ناقل للإشارات الكهربائية عندها يتكون حقل مغناطيسي بسبب التيار الكهربائي مما يحدث صوت ميكانيكي داخل الأنبوب ويتحكم فيه مضخم للإشارات الكهربائية.
مكواة
الـمِكْوَاةُ (الجمع: مَكَاوٍ، وبالتعريف الـمَكَاوِي) هي أداة أو جهاز منزلي صغير كانت بالأساس قطعة معدنية ملساء لها مقبض، يجري تسخينها بواسطة مصدر حرارة لدرجة مناسبة ومن ثم تمرر على القماش لتلامسه وترفع التجعيد عنه وتظهره بشكل مقبول.
أساس تأدية المكواة لوظيفتها هو الحرارة والضغط وفي بعض الأحيان الرطوبة.
تم تطوير هذه الآلة بعمل صندوق فوق القطعة المعدنية لوضع قليلاً من الفحم به ليسخن القطعة المعدنية ثم أجري تطوير أخر وذلك بوضع ملف حراري لتسخين القطعة المعدنية عند وصلها بالطاقة الكهربائية. ظهر أول شكل للمكواة في القرن الخامس عشر.
اخترعها العالم الأمريكي وسيلي سنة 1882.
محرك كهربائي
المحرك الكهربائي أو الموتور الكهربائي (بالإنجليزية: Electrical Motor) اخترعه العالم الأنجليزي مايكل فارادي سنة 1821. وهو أحد الأجهزة كثيرة الاستخدام في عصرنا الحديث، فهو يسير الآلات في المصانع ويسير القطارات الكهربائية، كما يشغل آلات الخياطة ويدير الغسالات الكهربائية ويدير مضخات الثلاجات وغيرها. يوجد منه أنواع متعددة كبيرة وصغيرة بحيث تناسب كل استخدام.
محرك كهربائي نبذة تاريخية
بدأ تطوير المحركات الكهربائية في بداية القرن التاسع عشر باكتشاف المغناطيس الكهربائي. ففي عام 1820م، اكتشف الفيزيائي الدنماركي هانز كريستيان أورستد أن السلك الذي يمر فيه تيار كهربائي يولـّد حوله مجالا مغنطيسيًا (حول التيار). وعند مرور التيار في سلك حلقي (مشكل في هيئة حلقة) فيكون المجال المغناطيسي المتولد أكثر شدة في داخل الحلقة ويكون اتجاه المجال عموديا على مستوى الحلقة. وفي أواخر العشرينيات من القرن التاسع عشر، أوضح الفيزيائي الأمريكي جوزيف هنري أنه يمكن ابتكار مغنطيس كهربائي أكثر قوة بلف عدة لفات من الأسلاك المعزولة حول قطعة من الحديد، أي تسلك مسلك المغناطيس.
محرك كهربائي نبذة تاريخية
وفي عام 1821م، قام الفيزيائي الإنجليزي مايكل فارادي بتعليق سلك من النحاس وأغطسه في وعاء به زئبق، وكان في الزئبق قضيب مغناطيسي. فلما مرر فاراداي تيارا كهربائيا في السلك فوجد أنه بدأ يدور حول المغناطيسي القائم في الزئبق. وتبين لفاراداي أن التيار الكهربائي تسبب في نشأة مجال مغناطيسي دائري حول السلك. تلك التجربة تستخدم لتوضيح كيفية عمل المحرك الكهربائي للتلاميذ في المدارس مع استبدال الزئبق بماء مذاب فيه ملح ليكون موصلا، لأن الزئبق مادة سامة وبخاره سام أيضا.
وفي عام 1827 اجرى الفيزيائي المجري "أنيوش يدليك" تجربة استخدم فيها الملفات السلكية. وقام بتعديل في التجربة بحيث تكون المحرك من ثلاثة عناصر لمحرك يعمل بالتيار المستمر: عضو ثابت وعضو دوار، ومبادل كهربائي. هذا الجهاز لا يستخدم مغناطيسا ذاتيا، وإنما ينتج المجالان المغناطسيان من التيارين الكهربيين المارين في لفات العضو الثابت ولفات العضو الدوار.
وفي عام 1873م، ظهر أول محرك تيار مستمر ناجح تجاريا، حيث عرضه مهندس كهربائي بلجيكي يُدعى زينوب ثيوفيل جرام في فيينا.وقدم جرام أيضاً حافظة من شأنها تحسين كفاءة المحركات والمولدات الكهربائية البدائية.
محرك كهربائي نبذة تاريخية
وفي عام 1888م، اخترع مهندس صربي الأصل يدعى نيقولا تسلا محرك التيار المتناوب. وفي بداية القرن العشرين الميلادي، تم تطوير كثير من المحركات الكهربائية المتقدمة.
وفي العقد الأول من القرن العشرين، أجرى العديد من المهندسين والمخترعين تجارب على المحركات الكهربائية الخطية. فبدلا من الدوران تنتج مثل هذه المحركات موجة كهرومغنطيسية تستطيع مباشرة تسيير عربة. وأصبح استخدام المحرك الخطي أكثر شيوعاً بفضل العمل الرائد للمهندس الكهربائي إيريك ليثويت في الخمسينيات والستينيات من القرن العشرين.
المُحَرِّك الكهربائي: طبقا للتعريف الترموديناميكي هو آلة تحوِّل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حركة دورانية لإنجاز شغل. وتُستَخدم المحركات الكهربائية لتشْغيل عدة آلات كهربائية ومعدات ميكانيكية مثل غسالات الملابس وأجهزة التكييف والمكانس الكهربائية ومجفِّفات الشعر وآلات الخياطة والمثاقب الكهربائية والمناشير. وتشغل أنواعٍ شتى من المحركات في القطارات والمترو وحافلات النقل العام الكهربائية (تروليباص)، كما تدير آلات المصانع والروبوتات.
محرك كهربائي نبذة تاريخية
ويتنوع حجم المحركات الكهربائية تنوعًا كبيرًا. فقد يكون جهازاً صغيراً يقوم بوظائفه داخل ساعة يد أو محرِّكاً ضخماَ يمد قاطرة ثقيلة بالحركة. ففي الوقت الذي تحتاج فيه الخلاطات ومعظم أدوات المطبخ الأخرى لمحركات كهربائية صغيرة لأنها تحتاج فقط لقدرة كهربائية بسيطة، تتطلب القطارات استخدام محركات أكبر وأكثر تعقيدا، ذلك لأن محرك القطار الكهربائي يبذل طاقة كهربائية كبيرة في وقت قصير لانتاج الحركة.
وبناء على نوع الكهرباء المستخدمة، هناك نوعان رئيسيان للمحركات:
ينعكس التيار المتردد اتجاه سريانه خمسين أو ستين مرة في الثانية بين السالب والموجب. وهو التيار المستعمل في المنازل. وتستعمل محركات التيار المستمر أيضاً بشكل شائع في أدوات عديدة مثل مقياس ضغط الدم والأجهزة التي تستخدم بطارية. يسير التيار المستمر في اتجاه واحد فقط (لا يتردد)، ومصدره ّ هو بطارية أو مركم. وتستخدم محركات التيار المتردد شائعا لتشغيل المعدات الميكانيكية في المصانع. كما أنه يستخدم كباديء تشغيل في محركات الاحتراق الداخلي.
محرك كهربائي نبذة تاريخية
كما من الممكن تحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر، تسمى تلك العملية «تقويم التيار» وتقوم بها مقومات التيار. وبالعكس يمكن تحويل التيار المستمر إلى تيار متردد عن طريق جهاز مشابه هو المحول الكهربائي ويوجد منه الصغير والكبير.
تقنية الكهرباء والمحركات الكهربائية هي من أساسيات مدنيتنا الحديثة ولا يمكن الاستغناء عنها.
ويتكون المحرك الكهربائي الذي يعمل بالتيار المستمر من ثلاثة أجزاء: عضو ثابت كهربائي ينتج مجالا كهربائية، وعضو دوار يتكون من عدة ملفات سلكية تنتج مجالا مغناطيسيا مضادا للمجال المغناطيسي الذي ينتجه العضو الثابت فيتسبب في تحريك العنصر الدوار، والجزء الثالث هو مبادل كهربائي يعمل على تمرير التيار في لفات العنصر الدوار و«تبادل» أو «تناوب» اللفات في تلقي التيار الكهربائي، فتستمر في الدوران.
محرك كهربائي عمل المحرك الكهربائي
يتكون المحرك الكهربائي أساسًا من مغناطيس ثابت وموصل متحرك يسمى عضو دوار. وتشكل خطوط القوى بين أقطـاب المغناطيس وعندما يمر تيـار كهربائي خلال الموصل يصبح الموصل مغناطيساً آخر. ويتنافر المجالان المغناطيسيان ويؤدي هذا التنافر إلى دوران العضو الدوار.
يعتمد تشغيل المحرك الكهربائي على ثلاثة مبادئ رئيسية:
1ـ يولِّد تيار كهربائي مجالاً مغناطيسيا في العضو الثابت،
2ـ يولد تيار كهربائي آخر مجالا مغناطيسيا في ملفات العضو الدوار. يصل التيار الكهربائي الثاني إلى ملفات العضو الدوار عن طريق مبادل كهربائي ذو تقسيمات توزع التيار المستمر.
3ـ يتجاذب المجالان المغناطيسييان أو يتنافرا فتحدث حركة العضو الدوار.
وإحدى الطرق التي توضح العلاقة بين اتجاه التيار في سلك واتجاه المجال المغناطيسي الناشيء هي قاعدة اليد اليمنى .
محرك كهربائي أجزاء المحرك الكهربائي
يتكون المحرك الكهربائي البسيط من موصل كهربائي دوار (عضو دوار)، موضوع بين قطبين شمالي وجنوبي لمغناطيس ثابت في شكل حدوة الحصان. ويعرف الموصل باسم العضو الدوار (ويسمى أحيانا الحافظة: حافظة (غلاف الأرماتور)، بينما يعرف المغناطيس الثابت باسم بِنْيَة المجال (العضو الثابت). وهناك أيضًا المبادل الكهربائي المثبت على محور العضو الدوار ويمد لفات العضو الدوار بالتيار.
العضو الثابت: بنية المجال، تولد ملفات العضو الثابت مجالاً مغناطيسياً داخل المحرك، حيث يتكون المجال المغناطيسي من خطوط قوى توجد بين قطبي المغناطيس الثابت. وتتكون بنية المجال في محرك التيار المستمر البســيط من مغناطيس دائم يسـمى مغناطيس المجال. وفي بعض المحركات الأكبر حجماً والأكثر تعقيدا تتركب بنية المجال من أكثر من مغناطيس كهربائي واحد تتغذى بالكهرباء من مصدر خارجي. وتسمى مثل هذه المغانط الكهربائية ملفات المجال الثابت.
محرك كهربائي أجزاء المحرك الكهربائي
العضو الدوار أو الحافظة: العضو الدوار يكون ملفا أسطواني أو عدة ملفات في مجموعها اسطونية الشكل وهي تكوّن مغناطيسا كهربائيًا عندما يمر التيار فيها. ويتصل بالعضو الدوار محور مرتكز على كرسيين تحميل، ويوصل الحمل بهذا المحور فيدور الحمل.
يدور العضو الدوار في محركات التيار المستمر البسيطة الصغيرة بين قطبي المغناطيس (سواء كان مغناطيسا ذاتيا أو مغناطيس كهربائي) حيث يتجاذب قطب الدوار المغناطيسي الشمالي مع القطب الجنوبي للعضو الثابت، والجنوبي في هذا مع الشمالي في ذاك. ثم ينعكس عندها اتجاه التيار لتغيِّر قطب الدوار الشمالي ليجعله قطباً جنوبيا، فيتنافر القطبان الجنوبيان، مما يجعل الحافظة تقوم بنصف دورة. يتم عكس التيار عن طريق مبادل كهربائي - عبارة عن حلقة معدنية مقسومة إلى عدة أجزاء تلامس كل اثنين منهما فرشتين ناقلتين للتيار من الخارج ويقوم المبادل بتوصيل التيار إلى ملفات العضو الدورار. وبعكس التيار في العضو الدوار عن طريق المبادل يصبح قطباه مقابليْن للقطبين المختلفين لمجال العضو الثابت فتكتمل حركة الدوار ويتم دورة كاملة. وبتبديل اتجاه التيار المستمر في ملف الدوار يستمر العضو الدوار في الدوران.
محرك كهربائي أجزاء المحرك الكهربائي
وفي كل مرة ينعكس فيها اتجاه التيار (عمليا يدخل التيار في الملف من اليمين ويخرج من اليسار باستمرار ولكن أثناء ذلك يكون المبادل قد دار نصف دورة مع الملف المعني، فيصبح اتجاه التيار الداخل معاكسا لاتجاهه الأول)، تدور الحافظة (العضو الدوار) نصف دورة. وعندما تدور الحافظة فإنها تقطع خطوط القوى المغناطيسية التي يولِّدها مجال العضو الثابت. فينتج جهد كهربائي في الملف. وهذا الجهد الكهربائي يسمى القوة الدافعة الكهربائية المعاكسة التي تقلِّل من سرعة دوران الحافظة، كما أنها تقلل من التيار الذي تحمله. فإذا كان المحرك يدير حملاً بسيطاً فإن الحافظة ستدور بسرعة عالية وتولِّد قوة دافعة كهربائية معاكسة أكبر. وعندما يزداد الحمل تدور الحافظة أبطأ حيث تقطع عدداً أقل من خطوط القوى المغناطيسية. وعلى ذلك، فإن المحرك الذي يحمل حملاً أكبر يعمل بكفاءة أكثر لأنه يستخدم طاقة أقل لبذل شغل.
محرك كهربائي أجزاء المحرك الكهربائي
المبادل الكهربائي: يستخدم المبادل بصفة أساسية في محركات التيار المستمر، حيث يعكس اتجاه التيار في العضو الدوار عند دورانه فهو يقوم بتوصيل التيار بين مصدر الكهرباء إلى ملفات العضو الدوار. ويتكون المبادل في محرك التيار المستمر من حلقة مقسمة إلى جزءين على الأقل، ومثبتة في عمود الإدارة المتصل بالعضو الدوار. وتتصل نهاية كل ملف من ملفات العضو الدوار بجزئين من تقسيمات الحلقة المعدنية (يشكلان قطبين متقابلين [أنظر الشكل أسفله]).
يوصل التيار القادم من المصدر الخارجي بالمبادل عن طريق سلكين وقطعتين صغيرتين من الجرافيت تسمى «الفرشتين» وتلامس جزئين متقابلين من تقسيمات المبادل. ويدخل التيار من فرشاة إلى الملف، وتوجد فرشاة أخرى في الجانب الآخر للمبادل يخرج منها التيار من اللفة ويعود التيار إلى مصدر الكهرباء. وعندما تتصل إحدى الحلقات مع الفرشاة الأولى، تلتقط التيار الكهربائي من الفرشاة وترسله عبر الحافظة، وعندما تقع الأقطاب المغناطيسية التي تتكون على الحافظة بعض الأقطاب المتشابهة لمغنطيس المجال، تدور الحافظة نصف دورة مارة بإحدى الفجوات التي تفصل الحلقات . ثم تتصل الحلقة الثانية من المبادل مع الفرشاة الأولى وتصبح حاملة للتيار إلى الحافظة، وبهذا ينعكس اتجاه التيار كما ينعكس موضع الأقطاب في الحافظة. وعندما تتقابل الأقطاب المتشابهة للمجالين المغناطيسيين للعضو الثابت والحافظة تستمر الحافظة في الدوران نظرا لتنافر مجالاهما المغناطيسي.
محرك كهربائي أنواع المحركات الكهربائية
أجزاء محرك التيار المستمر المصدر الشائع لقدرة المحرك هو التيار المستمر من البطارية. ولأن التيار المستمر يسير في اتجاه واحد، فإن محركات التيار المستمر تعتمد على مبدلات ذات حلقات مشقوقة لتوصيل التيار المستمر إلى ملف الدوار. حلقات المبدل المشقوقة تكون معدنية ومثبتة على المحور ومعزولة عنه. وتلتقط التيار من البطارية وتوصلة إلى الحلقات وبالتالي إلى الملف الدوار بواسطة فرشتين .
ابتكر من المحركات الكهربائية نوعين أساسيين هما:
محركات التيار المستمر: تحتاج محركات التيار المستمر إلى مبادل كهربائي يقوم بعكس اتجاه التيار. وهناك ثلاثة أنواع رئيسية من محركات التيار المستمر وهي: محركات توالي، وتوازي، ومُركبة. والاختلاف الرئيسي فيما بينها هو في ترتيب الدائرة بين العضو الدوار وبين العضو الثابت.
ففي محركات التوالي، يتصل كل من العضو الدوار ومغناطيس المجال كهربائيا على التوالي. ويسري التيار خلال مغنطيس المجال ثم في ملفات العضو الدوار. وعندما يسري التيار خلال البنية بهذا الترتيب يزيد قوة المغانط. وتبدأ محركات التوالي العمل سريعاً، حتى وإن كانت تعمل على حِمْل ثقيل، رغم أن هذا الحمل سيقلل من سرعة المحرك.
محرك كهربائي أنواع المحركات الكهربائية
وفي محركات التوازي، يُوصَّل كل من المغناطيس والعضو الدوار على التوازي. ويسري جزء من التيار خلال المغناطيس الكهربائي بينما يسري الجزء الآخر خلال ملف العضو الدوار . يلف سلك رفيع معزول حول مغناطيس المجال عدة مرات من أجل زيادة مغناطيسيتة. ويتسبب إنشاء المجال المغناطيسي بهذه الطريقة مقاومة للتيار. وتعتمد قوة التيار ودرجة المغنطيسية تبعاً لذلك، على مقاومة السلك بدلا من حِمْل المحرك.
ويعمل محرك التوازي بسرعة ثابتة بغض النظر عن الحِمْل، ولكن إذا كان الحمل كبيرا جداً تحدث مشاكل للمحرك عند بدء التشغيل.
وللمحرك المُرَكَّب مجالان مغنطيسيان متصلان بالعضو الدوار، أحدهما على التوالي والآخر على التوازي. وللمحركات المركبة مميزات كلً من محرك التوالي ومحرك التوازي، إذ يسهل بدء تشغيلها مع حمل كبير، وتحافظ على سرعة ثابتة نسبياً حتى ولو زاد الحمل فجأة.
من محركات التيار المتردد أنواع يعمل بعضها بالتيار المتردد العادي، وأنواع كبيرة تعمل بتيار ثلاثي الأطوار .