محرك التيار المتردد هو جهاز يُحوّل الطاقة الكهربائية المترددة إلى طاقة ميكانيكية، ويعتمد تشغيله على مبادئ كهرومغناطيسية أساسية. لفهم آلية عمله، دعونا نُفصّل مكوناته الرئيسية وتسلسل الأحداث التي تُمكّنه من الحركة.

 

أولاً، دعونا نحدد الأجزاء الرئيسية. تتكون معظم محركات التيار المتردد، وخاصةً محرك الحث الشائع، من مكونين رئيسيين: الجزء الثابت و ال الدوارالجزء الثابت هو الجزء الخارجي الثابت من المحرك، ويحتوي على مجموعة من المغناطيسات الكهربائية (تُسمى لفات الجزء الثابت) مرتبة بشكل دائري حول المحور المركزي. تتصل هذه اللفات بمصدر طاقة تيار متردد. أما الجزء الدوار، فهو الجزء الداخلي الدوار، وعادةً ما يكون قلبًا أسطوانيًا مصنوعًا من صفائح معدنية مغلفة بقضبان موصلة (غالبًا ما تكون من النحاس أو الألومنيوم) مدمجة في سطحه، تُشكل هيكلًا يشبه "قفص السنجاب" في العديد من المحركات الحثية. تُقصر هذه القضبان عند طرفيها بواسطة حلقات، مما يسمح بتدفق التيار الكهربائي عبرها.

 

يبدأ سحر محرك التيار المتردد بـ المجال المغناطيسي الدوار يُولّده الجزء الثابت. عندما يتدفق التيار المتردد عبر لفات الجزء الثابت، تُصبح كل لفّة مغناطيسًا كهربائيًا تنعكس قطبيته مع تناوب التيار (لأن التيار المتردد يُغيّر اتجاهه دوريًا). والأهم من ذلك، أن لفات الجزء الثابت مُباعدة بزوايا مُحددة (عادةً ما تكون 120 درجة في المحركات ثلاثية الطور) ومتصلة بأطوار مصدر التيار المتردد غير المتزامنة. يُؤدي هذا الاختلاف في الطور إلى دوران المجال المغناطيسي الناتج عن الجزء الثابت بسلاسة حول المحور بسرعة تُعرف باسم السرعة المتزامنةيعتمد ذلك على تردد التيار المتردد وعدد أقطاب لفائف العضو الثابت. على سبيل المثال، يُولّد مصدر طاقة بتردد 60 هرتز مع عضو ثابت رباعي الأقطاب سرعة دوران متزامنة قدرها 1800 دورة في الدقيقة.

 

التالي، الحث الكهرومغناطيسي يدخل المجال المغناطيسي الدوار من الجزء الثابت حيز التنفيذ، مما يدفع الدوار إلى الدوران. عندما يقطع المجال المغناطيسي الدوار من الجزء الثابت القضبان الموصلة للدوار، فإنه يُحفّز تيارًا كهربائيًا في قضبان الدوار (بفضل قانون فاراداي للحث). هذا التيار المُحفّز، بدوره، يُنشئ مجاله المغناطيسي الخاص حول الدوار (قانون أمبير). يُولّد التفاعل بين المجال المغناطيسي الدوار للجزء الثابت والمجال المغناطيسي للدوار عزم دوران - قوة التواء - يدفع الدوار إلى اتباع المجال الدوار.

 

في المحركات الحثية، لا يصل الدوار أبدًا إلى السرعة المتزامنة للمجال المغناطيسي للجزء الثابت. هذا الاختلاف، المعروف باسم ينزلق، ضروري للحفاظ على تحريض التيار في الدوار. إذا تطابق الدوار مع السرعة المتزامنة، فلن تكون هناك حركة نسبية بين الدوار والمجال المغناطيسي، وبالتالي لن يُستحث تيار، ولن يُنتج عزم دوران. بدلًا من ذلك، يدور الدوار بسرعة أقل قليلًا (عادةً ما تكون أقل بنسبة 2-5% من السرعة المتزامنة في المحركات القياسية)، مما يضمن تحريضًا مستمرًا للتيار وعزم الدوران.

 

باختصار، يعمل محرك التيار المتردد من خلال التأثير المنسق لحقل مغناطيسي دوار (تولده لفات الجزء الثابت المزوّدة بالتيار المتردد) والحث الكهرومغناطيسي (الذي يُحفّز تيارًا في الجزء الدوار، مُنشئًا مجالًا مغناطيسيًا يتفاعل مع مجال الجزء الثابت لتوليد عزم الدوران). تُحوّل هذه العملية الدقيقة الطاقة الكهربائية بكفاءة إلى حركة ميكانيكية، مما يجعل محركات التيار المتردد لا غنى عنها في تطبيقات لا حصر لها، من الأجهزة المنزلية إلى الآلات الصناعية.