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.
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.
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.
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:
1- محركات تعمل بالتيار المتردد،
2- محركات تعمل بالتيار المستمر.
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.
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.