מנוע חשמלי

Article on other languages:

del.icio.us del.icio.us
Digg Digg
Furl Furl
Reddit Reddit
Rojo Rojo
Add to OnlyWire
מנוע חשמלי

מנוע חשמלי הוא מכונה, הממירה אנרגיה חשמלית לאנרגיה מכנית. מנוע חשמלי מבוסס על עיקרון האלקטרומגנטיות, המאפשר יצירת שדה מגנטי על ידי העברת זרם חשמלי דרך סליל. משתמשים במנועים אלו בין היתר ברכבות דוגמת ה-TGV.

תוכן עניינים

מבנה מנוע חשמלי

המנוע החשמלי בנוי על פי רוב משני חלקים עיקריים:

  1. סטטור (Stator): מערכת סלילים המלופפים סביב ליבה פֵרוֹמגנטית (Ferromagnetic Core) המקובעת למקומה. הסטטור יכול להיות מורכב גם משני מגנטים רבי עוצמה. המגנטים מסודרים כך שקוטביהם (צפון ודרום) המופנים לכיוון הרוטור מנוגדים.
  2. רוטור (Rotor): ציר העובר בתוך הסטטור ועליו מלופפים שלושה סלילים. ציר זה חופשי להסתובב. כאשר זורם זרם חשמלי דרך הסלילים שברוטור, נוצר שדה מגנטי סביבם (דרך הליבה). שדה מגנטי זה מפעיל כוח על הציר העובר דרכו, וזה מסתובב עקב המומנט (כח סיבובי). העברת זרם חשמלי מקוטע, בצורה מבוקרת, מאפשרת צירוף תנועות זוויתיות קטנות לסיבובים שלמים.

דרך פעולת המנוע

הזרם העובר בתוך סלילי הרוטור מכוון כך, שסביב הסלילים המסתובבים יווצר שדה אלקטרומגנטי בעל קוטביות משתנה, כך שאותו קוטב (למשל דרום) מכוון לכיוון המגנטים שבסטטור. במצב זה המגנט "הדרומי" דוחה את הסליל הקרוב אליו (דרום דוחה דרום) ואילו המגנט "הצפוני" מושך את הסליל הקרוב אליו.

בתמונות מוצג מנוע זרם ישר פשוט בעל שני סלילי השראה:

  • בתמונה א' הסליל הכחול ממוגנט כקוטב צפוני , ולכן נדחה על ידי המגנט ה"צפוני" ("N"). הסליל הורוד ממוגנט כקוטב דרומי ולכן נדחה על ידי הקוטב הדרומי ("S"). הדחייה גורמת לרוטור להסתובב בכיוון השעון.
  • בתמונה ב' הסליל הכחול עדיין נדחה על ידי המגנט הכחול (הצפוני) אך גם נמשך על ידי המגנט הורוד (הדרומי). היפוכו של דבר בסליל הורוד. כאן גם ניתן לראות את החיבור של המנוע למקור החשמל (מסומן ב "+" ו "-") ואת צורת אספקת הזרם לסלילי הרוטור (בשני קטבים שיש רווח ביניהם).
  • בתמונה ג' הסלילים קרובים אל הקטבים ההפוכים להם במגנטיות וכוחות המשיכה מגיעים לשיאם, כך שלכאורה המנוע צריך לעצור בנקודה זו, אלא שאז מתחלפים כיווני אספקת החשמל וכוחות המשיכה הופכים שוב לכוחות דחייה.
תמונה א'
תמונה ב'
תמונה ג'

סוגי מנועים חשמליים

מנועים חשמליים ניתנים לחלוקה על פי מספר תכונות:

  1. מנועי זרם ישר (DC) לעומת מנועי זרם חילופין (AC).
  2. מנוע צעד (step motor) (סוג של מנוע DC).
  3. מנועים סינכרונים וא-סינכרונים (מנועי AC).

כמו כן מנועים מתחלקים לשני סוגי שליטה

  1. מנוע מברשות - המשמשמות ליצירת המגע וסגירת המעגלים לאלקטרו-מגנטים המפעילים את המנוע.
  2. מנוע ללא מברשות BLDC - בהן סגירת המעגלים נעשית באופן ממוחשב, בעזרת חיישני מיקום, או על ידי זיהוי ההשראה המגנטית מהמגנטים הקבועים (אינדוקציה).

צורת המנוע אף היא משמשת לאבחון וחלוקה

  1. מנועי צינור - הצורה המצויה של מנועים חשמליים.
  2. מנועים מיושרים (לינארים) - מנוע שבו אין תנועה סיבובית, אלא משיכה המשכית על גבי מסילה או משטח. משמש להזזת רכבת הרים או להזזה מיקרוסקופית על גבי משטחים ליצירת מעגלים מודפסים בתעשיית הננו-טכנולוגיה.
  3. מנועי חביתית (פנקייק) - מנוע גלילי צר מאוד יחסית לאורכו


מנוע זרם ישר

פרק זה לוקה בחסר. אתם מוזמנים לתרום לוויקיפדיה ולהשלים אותו. ראו פירוט בדף השיחה.

מנוע זרם חילופין

שדות מגנטיים מסתובבים כסכום של וקטורים מגנטיים במנוע תלת פזי

קימים שני סוגים עיקריים של מנועים חשמליים לזרם חילופין :

  • מנוע תלת פאזי המתאים לפעולה עם אספקת חשמל בת שלוש פאזות. מנוע זה הוא בעל שלושה שדות אלקטרומגנטיים, אחד לכול פאזה, בחלק הקבוע של המנוע הנקרא סטטור. הפאזות קבועות בזווית של 120 מעלות זו מזו ויוצרות על ידי כך מומנט סיבובי של הרוטור, החלק המסתובב במנוע. הרוטור בנוי ממגנט קבוע או מאלקטרומגנט המוזן בחשמל דרך מיסב החלקה.
  • מנוע חד פאזי. רווח בשימוש ביתי כאשר אין אספקת חשמל תלת פאזית. כדי ליצור את המומנט הסיבובי במנוע זה, בונים פאזת עזר מלאכותית: אחד משני השדות האלקטרומגנטיים מחובר דרך קבל הגורם להזזת הפאזה. אז נוצר הפרש פאזה (הפרש מופע) החשוב במיוחד בזמן התחלת פעולת המנוע.

קיים גם מנוע אוניברסלי הפועל בזרם חילופין וגם בזרם ישר, שנקרא "מכונת קולקטור". קיימים במנוע זה קטבים אלקטרומגנטיים גם בסטטור (החלק הקבוע) וגם ברוטור (החלק המסתובב). חיבור הקטבים הניידים ביחס לקבועים משתנה תוך כדי הסיבוב בעזרת פחמים או מברשות לקבלת מומנט סיבובי אופטימלי.

שימושי המנוע החשמלי

ברכב:

בתקשורת:

  • מסיטים לאנטנות לוויניות (צלחת).
  • מרעדים לטלפונים סלולאריים.

בבית:

  • מעבדי מזון.
  • מכונות כביסה וייבוש.
  • סיבוב הצלחת (והקרינה) בתנור מיקרוגל.
  • מברשות שיניים מכניות.
  • פתיחת שערים ליישוב, חניון וכו'.



חשמל
מושגי יסוד שדה חשמלי • מתח חשמלי • זרם חשמלי • התנגדות ומוליכות • עכבה • הספק חשמלי • קיבול חשמלי • השראות • זרם ישר • זרם חילופין • חוק אוהם • מעגל חשמלי • אנרגיה חשמלית • מעגל תהודה חשמלי • מעגל RLC
רכיבים בסיסים מוליך • מבדד • מקור מתח • מקור זרם • סוללה • נגד • קבל • משרן • שנאי • מתג
מכשירי מדידה אוסצילוסקופ • אמפרמטר • אוהם-מטר • גלוונומטר • וולטמטר • רב מודד • מד השראות • מד קיבול • מחולל אותות
אלקטרוניקה מוליך למחצה • דיודה • טרנזיסטור • טריודה • מעגל משולב • מעגל מודפס • שפופרת ריק • מיקרואלקטרוניקה
יחידות מידה וולט • אמפר • פאראד • אוהם • ואט • קולון • הנרי • סימנס • ואט-שעה • ג'ול
זרם חזק גנרטור חשמלי • מנוע חשמלי • תחנת כוח • מתקן חשמל דירתי • מערכת חלוקה
בטיחות בחשמל התחשמלות • לוח חשמל • ממסר פחת • מפסק אוטומטי • נתיך • הארקה • קצר חשמלי

מקור: http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%9E%D7%A0%D7%95%D7%A2_%D7%97%D7%A9%D7%9E%D7%9C%D7%99

This article is from Wikipedia. All text is available under the terms of the GNU Free Documentation License.