Language
Country/Area
No result found
سر المجال المغناطيسي الدوار: من اكتشف هذه الظاهرة المذهلة؟
المجال المغناطيسي الدوار (RMF) هو مجال مغناطيسي يتم توليده بواسطة نظام من الملفات الموضوعة بشكل متماثل والتي تعمل بواسطة تيار متعدد المراحل. يمكن توليد المجال المغناطيسي الدوار بواسطة تيار متعدد الطور (اثنين أو أكثر) أو، في حالة التيار أحادي الطور، بواسطة ملفين مصممين مع اختلاف الطور. تتمتع هذه الظاهرة بمجموعة واسعة من التطبيقات، وخاصة في مجال الآلات الكهربائية، مثل المحركات الحثية والمولدات ومنظمات الحث.
يعود تاريخ المجالات المغناطيسية الدوارة إلى القرن التاسع عشر، عندما قام العديد من العلماء بدراسة هذه الظاهرة. اكتشف التجريبيان البريطانيان تشارلز باباج وجون هيرشل أنهما يستطيعان جعل صفيحة أراجو النحاسية تدور ببساطة عن طريق تدوير مغناطيس حدوة حصان أسفلها. وفي وقت لاحق، أرجع العالم البريطاني مايكل فاراداي هذه الظاهرة إلى الحث الكهرومغناطيسي.في عام 1824، اقترح الفيزيائي الفرنسي فرانسوا أراجو لأول مرة وجود مجال مغناطيسي دوار في تجربة باستخدام قرص نحاسي دوار وإبرة، والتي أطلق عليها "دوران أراجو".
في عام 1879، قام الفيزيائي البريطاني والتر بيلي بإثبات محرك تحريض بدائي عن طريق استبدال مغناطيس حدوة الحصان بأربعة مغناطيسات كهربائية وتبديل المفتاح يدويًا. وقد أرسى هذا الابتكار الأساس لأبحاث لاحقة حول المجالات المغناطيسية الدوارة.تم استكشاف مفهوم المجال المغناطيسي الدوار في محرك التيار المتردد على نطاق واسع في ثمانينيات القرن الثامن عشر من قبل الفيزيائي الإيطالي والمهندس الكهربائي جاليليو فيراريس والمخترع الصربي الأمريكي نيكولا تيسلا. قام فيراريس ببناء نموذج تعليمي توضيحي في عام 1885، على الرغم من أنه لم يصف المبدأ علنًا حتى عام 1888. قام تسلا ببناء نموذج أولي ناجح في عام 1887 وحصل على براءة اختراع أمريكية في عام 1888.
استنادًا إلى مبدأ المجال المغناطيسي الدوار الذي وضعه فيراري، قام فريدريش أوغست هازلواند بتطوير أول مولد تيار متردد ثلاثي الطور في عام 1887. وفي وقت لاحق، قام ميخائيل دوليفو دوبروفولسكي بتطوير أول مصدر للطاقة ثلاثية الطور باستخدام مولد هازلواند، وفي عام 1891، قام ببناء أول محطة طاقة ثلاثية الطور في العالم في فرانكفورت، ألمانيا.
كيف يعمل المجال المغناطيسي الدوار
تعد المجالات المغناطيسية الدوارة المبدأ الأساسي وراء تشغيل الآلات الحثية. يتكون المحرك الحثي من الجزء الثابت والدوار. في الجزء الثابت، يتم ترتيب الملفات الثابتة بطريقة معينة بحيث يدور المجال المغناطيسي الناتج عن التيار ثنائي الطور بسرعة زاوية تحددها تردد التيار المتردد. يتكون الدوار من ملفات ملفوفة على طول فتحات، والتي تكون ذات دائرة كهربائية قصيرة ويتم فيها تحفيز التيار بواسطة التدفق المغناطيسي المتغير الذي ينتجه الجزء الثابت.
على الرغم من أن هناك حاجة فقط إلى ملفين مدفوعين بزاوية 90 درجة خارج الطور لإنتاج مجال مغناطيسي دوار متماثل، إلا أنه في الممارسة العملية يتم استخدام ثلاث مجموعات من الملفات دائمًا تقريبًا لاستيعاب نظام تيار متردد جيبي ثلاثي الطور متماثل. الفرق في الطور بين هذه المجموعات الثلاث من الملفات هو 120 درجة. في هذه الحالة، يتم التعامل مع المجال المغناطيسي كدالة خطية، ويتم تطبيق ثلاث موجات جيبية ذات فرق طور يبلغ 120 درجة لتشكيل متجه دوار بقيمة ثابتة.بالنسبة للدوار، فإن التدفق المغناطيسي الناتج في البداية سوف يتفاعل مع الأقطاب المغناطيسية للجزء الثابت، مما يتسبب في دوران الدوار في اتجاه معين.
في هذا المجال المغناطيسي الدوار، سيستمر الدوار في الحفاظ على مجال مغناطيسي ثابت وسيتحرك بشكل متزامن مع المجال المغناطيسي للجزء الثابت. عندما يتم وضع مغناطيس دائم في هذا المجال المغناطيسي، فإنه يحافظ على المحاذاة مع المجال الخارجي. لقد تم استخدام هذا التأثير في وقت مبكر في محركات التيار المتردد.
التطبيقات الحديثة والتطوير
لم تعد تطبيقات المجالات المغناطيسية الدوارة تقتصر الآن على المحركات الكهربائية. فاليوم غالبًا ما تحتوي محركات الحث على دوارات قصيرة الدائرة بدلاً من المغناطيسات، مما يسمح للدوار باتباع المجال المغناطيسي الدوار للستاتور متعدد اللفات. إن الملفات ذات الدائرة القصيرة على دوار هذا النوع من المحركات تخلق تيارات دوامية في المجال المغناطيسي الدوار للجزء الثابت، مما يؤدي بدوره إلى توليد قوة لورنتز لدفع الدوار. يجعل هذا التصميم الثوري محركات المجال المغناطيسي الدوارة الحديثة أكثر كفاءة وموثوقية.
على الرغم من أن مبادئ المجالات المغناطيسية الدوارة خالدة وأن التكنولوجيا مستمرة في التقدم، إلا أن المكتشفين ومساهماتهم في هذا المجال لا تزال محفوفة بالنقاش والجدل. عندما ننظر إلى هذا التاريخ المليء بالابتكار والعمل الجاد، هل يمكننا أن نحدد بوضوح من كان أول مكتشف كشف لغز المجال المغناطيسي الدوار؟
