4. احدى التطبيقات العملية على القوة الدافعة الكهربائية الحثية
تطبيقات القوة الدافعة الكهربائية الحثية
مقدمة
القوة الدافعة الكهربائية الحثية هي جهد كهربائي ينتج عن التغير في التدفق المغناطيسي خلال دائرة كهربائية مغلقة. وتُستخدم في مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك توليد الطاقة الكهربائية والتبديل الكهربائي.
المحركات الكهربائية
تعتمد المحركات الكهربائية على القوة الدافعة الكهربائية الحثية لتوليد الحركة. عندما يتدفق تيار كهربائي عبر ملف موصل ملفوف حول نواة مغناطيسية، فإنه ينتج مجالًا مغناطيسيًا. يتفاعل هذا المجال مع المجال المغناطيسي الثابت الناتج عن المغناطيس الدائم أو ملف مجال خارجي، مما ينتج عنه قوة دافعة كهربائية حثية. تعمل هذه القوة على دفع الملف في اتجاه عمودي على كلا المجالين المغناطيسيين، مما يؤدي إلى دوران المحرك.
المولدات الكهربائية
تُستخدم القوة الدافعة الكهربائية الحثية أيضًا في المولدات الكهربائية لتوليد الطاقة الكهربائية. عندما يدور موصل في مجال مغناطيسي، فإنه يقطع خطوط المجال المغناطيسي، مما ينتج عنه قوة دافعة كهربائية حثية. يتم توصيل الموصل بدائرة خارجية، وتتدفق الطاقة الكهربائية الناتجة عبر الدائرة.
مبدلات التيار المتردد
تُستخدم المبدلات في أنظمة الطاقة الكهربائية لتحويل التيار المتردد (AC) إلى تيار مستمر (DC) والعكس صحيح. تتكون المبدلات من ملفين موصلين ملفوفين حول نواة مغناطيسية مشتركة. عندما يتدفق تيار متردد عبر أحد الملفين، فإنه ينتج مجالًا مغناطيسيًا متغيرًا. يتفاعل هذا المجال مع المجال المغناطيسي الثابت الناتج عن الملف الآخر، مما ينتج عنه قوة دافعة كهربائية حثية في الملف الثاني. يتم توصيل الملف الثاني بدائرة خارجية، ويتم تحويل الطاقة الكهربائية منه إلى تيار مستمر أو تيار متردد، حسب نوع المبدل.
المرحلات
المرحلات هي مفاتيح كهربائية تُستخدم للتحكم في الدوائر الكهربائية الأخرى. تتكون المرحلات من ملف موصل وملف اتصال. عندما يتدفق تيار كهربائي عبر الملف الموصل، فإنه ينتج مجالًا مغناطيسيًا. يتفاعل هذا المجال مع المجال المغناطيسي الثابت الناتج عن المغناطيس الدائم أو ملف مجال خارجي، مما ينتج عنه قوة دافعة كهربائية حثية. تعمل هذه القوة على دفع الملف الحديدي في اتجاه عمودي على كلا المجالين المغناطيسيين، مما يؤدي إلى إغلاق أو فتح جهات اتصال المرحل، وبالتالي التحكم في الدائرة الكهربائية المتصلة.
المحولات الكهربائية
المحولات هي أجهزة تستخدم لنقل الطاقة الكهربائية من دائرة إلى أخرى. تتكون المحولات من ملفين موصلين ملفوفين حول نواة مغناطيسية مشتركة. عندما يتدفق تيار متردد عبر أحد الملفين، فإنه ينتج مجالًا مغناطيسيًا متغيرًا. يتفاعل هذا المجال مع المجال المغناطيسي الثابت الناتج عن الملف الآخر، مما ينتج عنه قوة دافعة كهربائية حثية في الملف الثاني. تتم توصيل الملف الثاني بدائرة خارجية، وتنتقل الطاقة الكهربائية من الدائرة الأولى إلى الدائرة الثانية من خلال المجال المغناطيسي المتغير.
أجهزة استشعار الحركة
تستخدم أجهزة استشعار الحركة القوة الدافعة الكهربائية الحثية لمعرفة متى يتحرك جسم ما. تحتوي أجهزة الاستشعار هذه على ملف موصل ملفوف حول نواة مغناطيسية. عندما يتحرك جسم مغناطيسي بالقرب من المستشعر، يتغير التدفق المغناطيسي من خلال الملف، مما ينتج عنه قوة دافعة كهربائية حثية. يتم توصيل الملف بدائرة خارجية، ويتم إنتاج إشارة كهربائية تتناسب مع مقدار حركة الجسم المغناطيسي.
أجهزة حماية التيار الزائد
تُستخدم أجهزة حماية التيار الزائد لحماية الدوائر الكهربائية من التلف الناتج عن التيارات الزائدة. تتكون أجهزة الحماية هذه من ملف موصل ملفوف حول نواة مغناطيسية. عندما يتدفق تيار زائد عبر الملف، فإنه ينتج مجالًا مغناطيسيًا قويًا. يتفاعل هذا المجال مع المجال المغناطيسي الثابت الناتج عن المغناطيس الدائم أو ملف مجال خارجي، مما ينتج عنه قوة دافعة كهربائية حثية. تعمل هذه القوة على دفع الملف الحديدي في اتجاه عمودي على كلا المجالين المغناطيسيين، مما يؤدي إلى إغلاق جهات اتصال جهاز الحماية وقطع الدائرة الكهربائية.
الخلاصة
القوة الدافعة الكهربائية الحثية هي ظاهرة مهمة تُستخدم في مجموعة واسعة من التطبيقات في الهندسة الكهربائية. تشمل هذه التطبيقات توليد الطاقة الكهربائية والتبديل الكهربائي واستشعار الحركة وحماية الدوائر الكهربائية من التيارات الزائدة. يُعد فهم القوة الدافعة الكهربائية الحثية أمرًا أساسيًا لتصميم وإنشاء الأجهزة والأنظمة الكهربائية الفعالة والموثوقة.