المجال المغناطيسي الدوار

الموسوعة الحرة
المجالات المغناطيسية المتذبذبة. ينتج التيار الموجي الجيبية في كل من الملفات الثلاثة الثابتة ثلاثة مجالات مغناطيسية متغيرة جيبية عمودية على محور الدوران. تضاف المجالات المغناطيسية الثلاثة كمتجهات لإنتاج مجال مغناطيسي دوار واحد.
براءة اختراع الولايات المتحدة رقم 381968 : طريقة وخطة تشغيل المحركات الكهربائية عن طريق التحول التدريجي؛ المغناطيس الميداني؛ المحرك؛ التحويل الكهربائي؛ اقتصادي؛ نقل الطاقة؛ بناء بسيط؛ بناء أسهل؛ مبادئ المجال المغناطيسي الدوار.

المجال المغناطيسي الدوار (RMF) هو المجال المغناطيسي الناتج الناتج عن نظام ملفات موضوعة بشكل متماثل ومزودة بتيارات متعددة الأطوار . [1] يمكن إنتاج المجال المغناطيسي الدوار بواسطة تيار متعدد الأطوار (مرحلتين أو أكثر) أو بواسطة تيار أحادي الطور بشرط أنه في الحالة الأخيرة، يتم توفير ملفين مجاليين ويتم تصميمهما بحيث يكون المجالان المغناطيسيان الناتجان عن ذلك خارج الطور. [2]

غالبًا ما يتم استخدام المجالات المغناطيسية الدوارة في التطبيقات الكهروميكانيكية ، مثل المحركات الحثية والمولدات الكهربائية ومنظمات الحث .

تاريخ

في عام 1824، صاغ الفيزيائي الفرنسي فرانسوا أراجو وجود مجالات مغناطيسية دوارة باستخدام قرص نحاسي دوار وإبرة، أطلق عليها " دوران أراجو ". وجد المجربان الإنجليزيان تشارلز باباج وجون هيرشل أنهما يمكنهما إحداث دوران في قرص أراجو النحاسي عن طريق تدوير مغناطيس حدوة حصان تحته، وعزا العالم الإنجليزي مايكل فاراداي التأثير لاحقًا إلى الحث الكهرومغناطيسي . [3] في عام 1879، استبدل الفيزيائي الإنجليزي والتر بيلي مغناطيس حدوة الحصان بأربعة مغناطيسات كهربائية، وبتشغيل المفاتيح وإيقافها يدويًا، أظهر محرك تحريض بدائي. [4] [5] [6] [7] [8]

تم استكشاف فكرة المجال المغناطيسي الدوار في محرك التيار المتردد من قبل الفيزيائي الإيطالي والمهندس الكهربائي جاليليو فيراريس والمخترع والمهندس الكهربائي الصربي الأمريكي نيكولا تيسلا . [9] فيراريس، الذي أجرى أبحاثًا حول نظرية وتصميم الآلات ذات التيار المتناوب، بنى نموذجًا عمليًا لعرض توضيحي في الفصل الدراسي في عام 1885، لكنه لم يصفه علنًا حتى عام 1888. [10] حاول تيسلا العديد من التصميمات (غير الناجحة) والنماذج العاملة خلال أوائل ثمانينيات القرن التاسع عشر قبل بناء نموذج أولي عامل في عام 1887 [11] [12] [13] وفقًا لمبدأ فيراري للمجال المغناطيسي الدوار، طور فريدريش أوغست هاسلواندر أول مولد ثلاثي الطور للتيار المتردد في عام 1887. [14] في عام 1888، نشر فيراريس بحثه في ورقة إلى الأكاديمية الملكية للعلوم في تورينو وحصل تيسلا على براءة اختراع أمريكية ( براءة اختراع أمريكية 0،381،968 ) لتصميمه. استنادًا إلى مولد هاسلواندر، طور ميخائيل دوليفو دوبروفولسكي مولدًا ومحركًا ثلاثي الطور لمحطة الطاقة ثلاثية الطور الأولى في العالم والتي تم بناؤها في عام 1891 في فرانكفورت بألمانيا. [15]

وصف

المجال المغناطيسي الدوار هو المبدأ الأساسي في تشغيل الآلات الحثية . يتكون المحرك الحثي من الجزء الثابت والدوار . في الجزء الثابت، يتم ترتيب مجموعة من اللفات الثابتة بحيث ينتج تيار ثنائي الطور، على سبيل المثال، مجالًا مغناطيسيًا يدور بسرعة زاوية تحددها تردد التيار المتناوب . يتكون الدوار أو المحرك من ملفات ملفوفة في فتحات، والتي تكون ذات دائرة كهربائية قصيرة والتي يحفز فيها التدفق المتغير الناتج عن أقطاب المجال تيارًا. يتفاعل التدفق الناتج عن تيار المحرك مع أقطاب المجال ويتم ضبط المحرك للدوران في اتجاه محدد. [2]

المجالات الدوارة. مع تغير اتجاه التيار عبر اللفات، تتغير قطبية اللفات أيضًا. نظرًا لوجود لفتين تعملان جنبًا إلى جنب مع بعضهما البعض، فإن قطبية المجال الرئيسي ستعتمد على قطبية كل لف. يشير السهم أو المتجه الموجود أسفل كل رسم بياني إلى اتجاه المجال المغناطيسي في كل حالة. [16]

يمكن إنتاج مجال مغناطيسي دوار متماثل باستخدام ملفين قطبيين يتم تشغيلهما بزاوية 90 درجة . ومع ذلك، يتم استخدام ثلاث مجموعات من الملفات دائمًا تقريبًا، لأنها متوافقة مع نظام تيار جيبي متردد ثلاثي الطور متماثل . يتم تشغيل الملفات الثلاثة بحيث تكون كل مجموعة على بعد 120 درجة من الملفات الأخرى. لغرض هذا المثال، يتم اعتبار المجال المغناطيسي دالة خطية لتيار الملف.

النتيجة المترتبة على إضافة ثلاث موجات جيبية متناوبة بزاوية 120 درجة على محور المحرك هي متجه دوار واحد يظل دائمًا ثابتًا في المقدار. [17] يتمتع الدوار بحقل مغناطيسي ثابت. سيتحرك القطب الشمالي للدوار نحو القطب الجنوبي للمجال المغناطيسي للجزء الثابت، والعكس صحيح. يخلق هذا الجذب المغناطيسي الميكانيكي قوة تدفع الدوار إلى اتباع المجال المغناطيسي الدوار بطريقة متزامنة .

مجال مغناطيسي دوار ثلاثي الطور، كما هو موضح بالسهم الأسود الدوار

إن المغناطيس الدائم في مثل هذا المجال سوف يدور بحيث يحافظ على محاذاته مع المجال الخارجي. وقد تم استخدام هذا التأثير في المحركات الكهربائية ذات التيار المتناوب المبكرة. ويمكن إنشاء مجال مغناطيسي دوار باستخدام ملفين متعامدين بفارق طور يبلغ 90 درجة في التيارات المتناوبة. ومع ذلك، في الممارسة العملية، سيتم تزويد مثل هذا النظام من خلال ترتيب ثلاثي الأسلاك بتيارات غير متساوية. وهذا التفاوت من شأنه أن يسبب مشاكل خطيرة في توحيد حجم الموصل. وللتغلب على هذا، يتم استخدام أنظمة ثلاثية الطور حيث تكون التيارات الثلاثة متساوية في المقدار ولها فارق طور يبلغ 120 درجة. ثلاث ملفات متشابهة لها زوايا هندسية متبادلة تبلغ 120 درجة سوف تخلق المجال المغناطيسي الدوار في هذه الحالة. إن قدرة النظام ثلاثي الطور على إنشاء المجال الدوار المستخدم في المحركات الكهربائية هي أحد الأسباب الرئيسية وراء هيمنة الأنظمة ثلاثية الطور على أنظمة إمداد الطاقة الكهربائية في العالم.

تُستخدم المجالات المغناطيسية الدوارة أيضًا في المحركات الحثية. نظرًا لأن المغناطيس يتدهور بمرور الوقت، تستخدم المحركات الحثية دوارات قصيرة الدائرة (بدلاً من المغناطيس)، والتي تتبع المجال المغناطيسي الدوار للجزء الثابت متعدد الملفات. في هذه المحركات، تتطور التيارات الدوامية في المجال الدوار للجزء الثابت بسبب دورات الدائرة القصيرة للجزء الدوار، والتي بدورها تحرك الجزء الدوار بواسطة قوة لورنتز . هذه الأنواع من المحركات ليست متزامنة عادةً، ولكنها تنطوي بدلاً من ذلك بالضرورة على درجة من "الانزلاق" حتى يمكن إنتاج التيار بسبب الحركة النسبية للمجال والجزء الدوار.

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ جراهام، فرانك دنكان (1921). دليل أوديل للمهندسين والميكانيكيين. نيويورك: ثيو أوديل وشركاه، ص 594.
  2. ^ ab Bucher, Elmer E. (يناير 1919). "التعليمات اللاسلكية العملية". العصر اللاسلكي . 6 (4): 18-19.
  3. ^ كارلسون، دبليو برنارد (2013). تسلا: مخترع العصر الكهربائي. مطبعة جامعة برينستون. ص 52-54. ISBN 978-1400846559.
  4. ^ كارلسون، دبليو برنارد (2013). تسلا: مخترع العصر الكهربائي. مطبعة جامعة برينستون. ص 55. ISBN 978-1400846559.
  5. ^ Babbage, C.; Herschel, JFW (Jan 1825). "Account of the Repetition of M. Arago's Experiments on the Magnetism Manifested by Various Substances during the Act of Rotation". المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية . 115 : 467–496. رمز Bibcode :1825RSPT..115..467B. doi : 10.1098/rstl.1825.0023 . تم الاسترجاع في 2 ديسمبر 2012 .
  6. ^ تومسون، سيلفانوس فيليبس (1895). التيارات الكهربائية متعددة الأطوار ومحركات التيار المتناوب (الطبعة الأولى). لندن: إي. آند إف إن سبون. ص. 261. تم الاسترجاع في 2 ديسمبر 2012 .
  7. ^ بيلي، والتر (28 يونيو 1879). "طريقة إنتاج دوران أراجو". المجلة الفلسفية . 3 (1). تايلور وفرانسيس: 115-120. رمز Bibcode : 1879PPSL....3..115B. doi : 10.1088/1478-7814/3/1/318.
  8. ^ Vučković, Vladan (نوفمبر 2006). "Interpretation of a Discovery" (PDF) . المجلة الصربية للمهندسين الكهربائيين . 3 (2) . تم الاسترجاع في 10 فبراير 2013 .
  9. ^ هيوز، توماس بارك (1983). شبكات الطاقة: الكهربة في المجتمع الغربي، 1880-1930. بالتيمور: مطبعة جامعة جونز هوبكنز. ص. 117. ISBN 9780801828737.
  10. ^ "Ferraris". Encyclopedia Americana: Falstaff to Francke . المجلد 11 (الطبعة الدولية). دانبري، كونيتيكت: مكتبة سكولاستيك. 2004. ص 124.
  11. ^ كارلسون، دبليو برنارد (2013). تسلا: مخترع العصر الكهربائي. مطبعة جامعة برينستون. ص 63-68. ISBN 978-1400846559.
  12. ^ تفنيد أسطورة تسلا
  13. ^ أونيل، جون. العبقري الضال: حياة نيكولا تيسلا . ص 55-58.
  14. ^ هوشيار ، هـ. سافاغيبي، م.؛ وحيدي، أ. (2007). “المولد المتزامن: الماضي والحاضر والمستقبل”. أفريقيا 2007 . ص 1-7. دوى :10.1109/AFRCON.2007.4401482. رقم ISBN 978-1-4244-0986-0. S2CID  28833835.
  15. ^ تاريخ التيار المتردد والجدول الزمني
  16. ^ الولايات المتحدة، مكتب شؤون الموظفين البحريين (1945). العمل المتقدم في كهرباء الطائرات. واشنطن: مطبعة حكومة الولايات المتحدة. ص 149-150.
  17. ^ إنتاج المجال المغناطيسي الدوار، | electricaleasy.com

المجال العامتتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، والذي يقع ضمن المجال العام : The Wireless Age . نيويورك، شركة ماركوني للنشر. 1918.

قراءة إضافية

  • C Mackechnie Jarvis (1970). "نيكولا تيسلا والمحرك الحثي". Phys Educ . 5 (5): 280–7. Bibcode :1970PhyEd...5..280M. doi :10.1088/0031-9120/5/5/306. S2CID  250845406.
  • أوين، إي إل (أكتوبر 1988). "التاريخ التاريخي للمحرك الحثي". إمكانات معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . 7 (3): 27-30. doi :10.1109/45.9969. S2CID  19271710.
  • بيكهارد، آرثر جيه، "العبقري الكهربائي نيكولا تيسلا". نيويورك، ميسنر، 1959. LCCN 59007009 /L/AC/r85 (المحرر 192 صفحة؛ 22 سم؛ سيرة ذاتية مع ملاحظات حول اختراعات محركات المجال المغناطيسي الدوار للتيار المتناوب).
  • كلاين، ر. (1987). "نظرية العلوم والهندسة في اختراع وتطوير المحرك الحثي، 1880-1900". التكنولوجيا والثقافة . 28 (2): 283-313. doi :10.2307/3105568. JSTOR  3105568.
  • سيبرز، أ. (13 ديسمبر 2002). "ديناميكيات القطرة المغناطيسية الطويلة في مجال دوار". Phys. Rev. E. 66 ( 6): 061402. Bibcode :2002PhRvE..66f1402C. doi :10.1103/PhysRevE.66.061402. PMID  12513280.
  • Cēbers, A. & I. Javaitis (2004). "ديناميكيات سلسلة مغناطيسية مرنة في مجال مغناطيسي دوار". Phys. Rev. E. 69 ( 2): 021404. Bibcode :2004PhRvE..69b1404C. doi :10.1103/PhysRevE.69.021404. PMID  14995441.
  • سيبرز، أ. و م. أوزولز (2006). "ديناميكيات جسيم مغناطيسي نشط في مجال مغناطيسي دوار". Phys. Rev. E. 73 ( 2): 021505. Bibcode :2006PhRvE..73b1505C. doi :10.1103/PhysRevE.73.021505. PMID  16605340.
  • تاو سونغ؛ وآخرون (يونيو 2004). "نظام تعريض المجالات المغناطيسية الدائمة الدوارة للدراسة في المختبر". معاملات معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات في الموصلية الفائقة التطبيقية . 14 (2): 1643-6. رمز Bibcode :2004ITAS...14.1643S. doi :10.1109/TASC.2004.831024.
  • لابزوفسكي، إل إن، إيه أو ميتروشينكوف، وإي إيه فرينكل، "تيار التكافؤ غير المحافظ في موصلات الكهرباء". 6 يوليو 1987. (المحرر، يوضح أن التيار المستمر ينشأ تحت تأثير المجال المغناطيسي الدوار).
  • سلسلة تدريب الهندسة الكهربائية البحرية، الوحدة 05 - مقدمة عن المولدات والمحركات، الفصل 4 محركات التيار المتردد، المجالات المغناطيسية الدوارة (نسخة مختلفة من كتاب NEETS متوفرة، نسخة خالية من الإضافات)
  • المجال المغناطيسي الدوار، eng.ox.ac.uk
  • السيرة الذاتية لتيسلا، الجزء الثالث: مساعيي اللاحقة؛ اكتشاف المجال المغناطيسي الدوار
  • نيكولا تيسلا والمحرك الكهرومغناطيسي، أرشيف مخترع الأسبوع.
  • جاليليو فيراريس: المجال المغناطيسي الدوار
  • محركات الحث أحادية الطور
  • HY Guo، AL Hoffman، D. Lotz، SJ Tobin، WA Reass، LS Schrank و GA Wurden، نظام مذبذب المجال المغناطيسي الدوار لدفع التيار في تجربة الترجمة والاحتواء والاستدامة، 22 مارس 2001.
  • بوتكو، ف. ف.، وف. س. سوبوليف، تأثير المجال المغناطيسي الدوار على خصائص مولد البلازما التيار المستمر.
  • بناء نموذج رياضي معمم وحسابات سريعة للحقول المغناطيسية الدوارة المتوازية المستوية في مفاعلات العمليات ذات التيارات الطولية للمحثات الأسطوانية على حاسبة رسومية. https://www.researchgate.net/publication/385877325
  • المجال المغناطيسي الدوار: محاضرة تفاعلية
  • رسوم متحركة للحقل الدوار (فيديو يوتيوب)
  • " الحقول المغناطيسية الدوارة ". النشر المتكامل.
  • " المحرك الحثي – المجالات الدوارة ".

براءات الاختراع

  • براءة اختراع أمريكية رقم 0,381,968 ، تسلا، "المحرك الكهرومغناطيسي".
  • براءة اختراع أمريكية رقم 3,935,503 ، ريس، "مسرع الجسيمات".
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=مجال_مغناطيسي_دوار&oldid=1258958169"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate