המנוע החשמלי משחק תפקיד מרכזי כמעט בכל מוצר המונע בידי חשמל, החל מהמגבים ברכב ועד לשואב האבק הביתי. מנוע חשמלי הינו למעשה מכשיר אשר מתרגם אנרגית חשמל לאנרגית תנועה. עקרון הפעולה של מנוע חשמלי מנוגד לעקרון הפעולה של תחנת כוח. במקום שתנועה תיצור חשמל, חשמל כאן יוצר תנועה. הסרטון שלפנינו מתאר כיצד מנוע חשמלי פועל. הסרטון מלווה בהסברים באנגלית, על כן הוספנו תרגום והסברים בהמשך העמוד.    

סרטון זה נלקח מהאתר של  Dr. Dan Izzo
 
כל המנועים החשמליים עובדים על אותו העיקרון. זרם חשמלי עובר דרך חוט חשמל לגוש גרפיט הנקרא "מברשת". המברשת מעבירה את הזרם ל"מחלף" אשר מכיל שתיים או יותר טבעות חצי מעגליות נפרדות. המחלף מחובר לסליל חוטי חשמל הנקרא "עוגן" ולציר היציאה.

הזרם עובר מהמחלף לעוגן וחזרה דרך מברשת נוספת לאלקטרומגנט המכיל סליל חוטי חשמל המלופפים סביב פיסת ברזל. הזרם דרך הסליל יוצר שדה מגנטי אשר לו קוטב צפוני וקוטב דרומי. הזרם בסליל העוגן המוצג כמלבן, מגיב עם השדה המגנטי ויוצר תנועה. כיוון התנועה נובע מכיוון השדה והזרם.

הטבעות של המחלף באות בממגע עם המברשת, על מנת לשמר את הזרם החשמלי באותו הכיוון ביחס לשדה המגנטי. מכאן שהסליל ממשיך להסתובב באותו הכיוון ומסובב את הציר אשר מייצר את התנועה במנוע.

על מנת לפשט את עיקרון הפעולה, יש כאן יצירת שדה מגנטי על ידי זרם חשמלי בסליל מלופף. השדה המגנטי יוצר כוח הגורם לציר להסתובב ובכך מייצר תנועה. אנרגיה חשמלית מומרת לאנרגיה קינטית (תנועתית).

ניתן לראות המחשה נוספת לפעולת מנוע חשמלי פשוט בתמונה שלפנינו:


התמונה נלקחה מוויקיפדיה

בתמונה ניתן לראות את הסטטור (חצאי העיגול החיצוניים), הרוטור (הטבעות עם הסלילים המלופפים) והמחלף (טבעת כתומה במרכז). ברגע שנכנס זרם (מדובר בDC - זרם ישר ולא חילופין) נוצר שדה מגנטי בעקבות החשמל שזורם בסלילים של הרוטור. הרוטור מתחיל להסתובב בעקבות כוחות משיכה-דחייה עם המגנטים של הסטטור. ההגיון אומר כי לאחר שיעבור הרוטור חצי סיבוב, כוחות המשיכה דחייה יתאזנו והמנוע יעצור. על מנת למנוע מצב כזה קיים המחלף (טבעת כתומה), אשר מחובר דרך המברשות (גושי גרפיט) אל מקור המתח. המחלף מקבל חשמל ומסתובב גם הוא, הסלילים של הרוטור מחוברים אליו. כל חצי סיבוב כיוון השדה המגנטי במחלף מתהפך, משום שמיקום הדיסקית הטעונה חיובים והדיסקית הטעונה שלילית משתנה ובעקבותיו גם כיוון השדה המגנטי בסליל של הרוטור, והוא ממשיך להסתובב באותו הכיוון. אחרי חצי סיבוב, שוב הכיוון מתהפך חזרה וחוזר חלילה. נוצר מצב שרוטור מסתובב ללא הרף ומאפשר פעולה של המנוע.

5 תגובות

  • עדי

    טבעות החלקה

    שלום, השאלה שלי היא למה צריך טבעות החלקה, אם המנוע בעצמו ממיר זרם לתנועה סיבובית? (הרי המנוע מסובב את הרוטור)

  • שמר שלו

    מנוע א-סינכרוני

    האם למנוע אסינכרוני ולגנרטוק א סינכרוני יש מברשות?

  • יואל

    מנוע חשמלי

    למה לפעמים קורה שמנוע חשמלי נתקע ולא זז מה הסיבה שגורמת לו להיתקע ?

  • גיא

    הסבר

    ההסבר אינו ברור צריך לבנות את זה בשלבים "אחרי חצי סיבוב, שוב הכיוון מתהפך חזרה וחוזר חלילה. נוצר מצב שרוטור מסתובב ללא הרף
    לא ברור כיצד הכיוון מתהפך ועדיין שומר על סיבוב לאותו כיוון

  • igal Pitchon