محاضرة: مكونات آلة التيار المستمر
DC Machine Construction
1العلاقة بين عدد الأقطاب وعدد الفرش الكربونية
من المبادئ الأساسية في آلة التيار المستمر أن:
عدد الفرش الكربونية = عدد الأقطاب المغناطيسية
- • المغناطيس في طبيعته لا يمكن أن يكون له إلا قطبان: شمالي وجنوبي
- • إذا كان لدينا مغناطيس واحد ⇒ له قطبان ⇒ نحتاج فرشتين كربونيتين
- • إذا كان لدينا أربعة أقطاب (قطبان شماليان وقطبان جنوبيان) ⇒ نحتاج أربع فرش كربونية
في آلة المعمل الموجودة لديكم يوجد قطبان فقط (ملف مجال شمالي وملف مجال جنوبي)، لذلك تحتوي الآلة على فرشتين كربونيتين.
💡 الفرش الكربونية وظيفتها:
نقل التيار الكهربائي من الموحد (Commutator) إلى الدائرة الخارجية أو العكس.
2مكونات العضو الدوار (Rotor / Armature)
أهم عناصر العضو الدوار:
1. قلب المنتج (Armature Core)
مصنوع من شرائح معدنية معزولة عن بعضها لتقليل الفواقد.
2. ملفات المنتج (Armature Windings)
موضوعة داخل مجاري القلب الحديدي.
3. الموحد (Commutator)
يتكون من شرائح نحاسية معزولة عن بعضها بعازل.
وظيفته: تحويل التيار المتولد داخل المنتج إلى تيار مستمر عند الخرج.
4. الفرش الكربونية (Carbon Brushes)
تضغط على الموحد وتنقل التيار الكهربائي.
5. عمود الدوران (Shaft)
يحمل العضو الدوار وينقل الحركة الميكانيكية.
📌 أطراف دائرة المنتج في المعمل:
A1 و A2
وهي أطراف خارجة فعلياً من الفرش الكربونية.
3مكونات العضو الثابت (Stator / Field System)
العضو الثابت يتكون من:
1. الهيكل (Frame)
يشكل الدعامة الميكانيكية للآلة.
2. قلب المجال الحديدي (Field Core / Poles)
قطع حديدية مثبتة داخل الهيكل.
3. ملفات المجال (Field Windings)
ملفوفة حول الأقطاب لتكوين المجال المغناطيسي.
📌 أطراف ملفات المجال في المعمل:
F1 و F2
والحرف F مأخوذ من كلمة Field.
حتى لو كان هناك أكثر من ملف داخلياً، يتم التوصيل داخلياً بحيث يخرج طرفان فقط للتعامل مع الآلة كمغناطيس مكافئ واحد.
4الفجوة الهوائية (Air Gap)
بين العضو الدوار والعضو الثابت توجد فجوة هوائية.
✅ أهميتها:
- • تسمح بحرية دوران العضو الدوار
- • بدونها لا يمكن للآلة أن تعمل
⚠️ لكنها أيضاً:
- • تسبب تسرب جزء من الفيض المغناطيسي
لذلك يتم تقليلها عملياً إلى بضعة مليمترات (3–4 مم تقريباً)لتحقيق أفضل توازن بين الكفاءة والحركة الميكانيكية.
5مروحة التبريد
في كثير من الآلات يتم تركيب مروحة على عمود الدوران.
وظيفتها الوحيدة: التبريد
بسبب الفواقد الحرارية (نحاسية وحديدية)، تتحول بعض الطاقة إلى حرارة، والمروحة تعمل على طرد الهواء الساخن والمحافظة على درجة حرارة التشغيل الآمنة.
6تصنيع قلب المنتج
قلب المنتج لا يُصنع كقطعة حديد مصمتة يتم حفرها، بل يتكون من:
- • شرائح معدنية دائرية (Laminations)
- • معزولة عن بعضها
- • مكدسة معاً لتكوين الشكل النهائي
🎯 الهدف من ذلك:
تقليل التيارات الدوامية (Eddy Currents) وتقليل الفواقد الحديدية.
المجاري الموجودة في القلب تُستخدم لتركيب ملفات المنتج.
7العزل والتغليف
يستخدم في لف الآلات:
ورق برسبان (Presspan Paper)
ورق عازل قوي يستخدم لعزل المجاري ومنع تماس الملفات مع القلب الحديدي.
ألياف زجاجية وشريط تقوية
لتثبيت الملفات ومنع خروجها بسبب قوة الطرد المركزي عند السرعات العالية.
في الآلات الصغيرة قد لا يتم استخدام عزل متقدم لاعتبارات اقتصادية، لكن في الآلات الصناعية الكبيرة يعتبر العزل جزءاً أساسياً من جودة التصنيع.
8الفهم قبل الحفظ
الهدف من هذه المحاضرة ليس الحفظ، بل الفهم البصري والتركيبي للآلة.
عندما تفهم:
- ✓ الفرق بين دائرة المنتج ودائرة المجال
- ✓ معنى A1 و A2
- ✓ معنى F1 و F2
- ✓ وظيفة الموحد والفرش
- ✓ سبب وجود الفجوة الهوائية
سترتاح كثيراً في المعمل، وتستطيع تحليل أي سؤال أو صورة في الاختبار بسهولة.