الموسوعة الكهربائية التفاعلية

محاكاة محرك التيار المستمر

غيّر جهد التغذية وحمل المحرك وشاهد السرعة والعزم والتيار، وافهم دور القوة الدافعة العكسية.

المستوى: متقدمالآلات الكهربائيةبدون تسجيل دخول

ابدأ التجربة ↓ اقرأ الشرح النظري في الموسوعة

الهدف من التجربة

أن تفهم كيف تحدد القوة الدافعة العكسية تيار المحرك وسرعته، ولماذا يكون تيار البدء كبيرًا، وكيف يغيّر الحمل والتدفق السرعة.

الشرح النظري المختصر

في المحرك تتحرك لفات المنتج داخل مجال مغناطيسي فتتولد فيها قوة دافعة عكسية Ea تعاكس جهد التغذية. تشبيه: شخص يدفع عربة (الجهد) وكلما زادت سرعة العربة يقل الدفع الصافي عليها لأنها «تهرب» من يده؛ وكذلك كلما زادت السرعة زادت Ea وقل الفرق Va − Ea فيقل التيار.

عند التشغيل من السكون Ea = 0 فيكون التيار Va/Ra كبيرًا جدًا، ولذلك تُستخدم مقاومات أو دوائر بدء. يتوازن المحرك عندما يساوي عزمه الكهرومغناطيسي عزم الحمل مضافًا إليه الاحتكاك.

المعادلات المستخدمة

E_a = K_φ · ω
القوة الدافعة العكسية
V_a = E_a + I_a · R + L_a · dI_a/dt
معادلة الدائرة الكهربائية
T = K_φ · I_a
العزم الكهرومغناطيسي
J · dω/dt = T − T_L − B·ω
المعادلة الميكانيكية
ω_ss = (K_φ·V_a/R − T_L) / (K_φ²/R + B)
السرعة في الحالة المستقرة

تعريف المتغيرات والوحدات

الرمزالمعنىالوحدة
V_aجهد المنتجV
E_aالقوة الدافعة العكسيةV
I_aتيار المنتجA
R = R_a + R_extمقاومة المنتج (0.5 Ω) + الخارجيةΩ
L_aمحاثة المنتج (5 mH)H
K_φثابت التدفقV·s/rad
ωالسرعة الزاويةrad/s
T , T_Lعزم المحرك وعزم الحملN·m
J , Bالعطالة (0.05) والاحتكاك اللزج (0.01)kg·m² , N·m·s

التجربة التفاعلية

كيف أستخدم التجربة؟
  1. غيّر Va أو عزم الحمل وراقب انتقال السرعة والتيار على الرسوم الزمنية.
  2. اضغط «إعادة التشغيل من السكون» لترى قفزة تيار البدء، ثم أضف مقاومة بدء.
  3. قلّل Kφ لترى ارتفاع السرعة (إضعاف المجال).

لوحة التحكم

النموذج التفاعلي

النتائج المباشرة

السرعة المستقرة مقابل عزم الحمل عند الجهد والتدفق الحاليين.
Ea تتناسب مع السرعة (خط مستقيم)، والخط المتقطع هو جهد التغذية Va.
السرعة اللحظية مع الزمن (محاكاة ديناميكية).
تيار المنتج اللحظي مع الزمن؛ لاحظ الذروة عند البدء.

تفسير النتائج

الافتراضات وحدود النموذج

النتائج مأخوذة من معادلات فيزيائية معروفة تُحسب لحظيًا من المدخلات، وليست أرقامًا عشوائية. لكنها نماذج مبسطة للتعلم وليست بديلًا عن التصميم الهندسي.

اختبر نفسك (5 أسئلة)