آلات التيار المستمر هي محركات كهربائية ومولدات تستخدم كهرباء التيار المباشر (DC) لتشغيل وتوليد الطاقة الميكانيكية. إنها النوع الأكثر استخداما من المحركات في الصناعة وتستخدم على نطاق واسع في مجموعة متنوعة من التطبيقات، من السيارات إلى الأجهزة المنزلية.
تتكون آلات التيار المستمر من جزأين رئيسيين: الجزء الثابت والدوار. الجزء الثابت هو مكون ثابت يضم مجموعة من المغناطيس الدائم، مما يخلق مجالا كهرومغناطيسيا. الدوار هو مكون دوار يحتوي على لف حديد التسليح، والذي يتكون من أسلاك نحاسية معزولة ومتصل بمبدل. عندما يتم تطبيق تيار التيار المستمر على الدوار، فإنه يخلق مجالا مغناطيسيا يتفاعل مع المجال المغناطيسي للجزء الثابت. ينتج التفاعل بين هذين المجالين المغناطيسيين قوة تتسبب في دوران الدوار، وبالتالي توليد الطاقة الميكانيكية.
يمكن تصنيف آلات التيار المستمر إلى نوعين أساسيين: المصقولة وبدون فرش. تستخدم محركات التيار المستمر المصقول زوجا من الفرش لتوفير جهد تخفيفي إلى لف حديد التسليح. يفصل هذا الجهد المتنقل التيار في لف حديد التسليح ويعكسه، مما يؤدي إلى دوران الدوار في الاتجاه المعاكس. من ناحية أخرى، تستخدم محركات التيار المستمر بدون فرش وحدة تحكم إلكترونية لتوفير الجهد المتنقل ولا تتطلب فرشا.
يمكن تصنيف آلات التيار المستمر بشكل أكبر وفقا لمبادئ التشغيل الخاصة بها. الأنواع الثلاثة الأكثر شيوعا من آلات التيار المستمر هي الآلات المتسلسلة وال التحويلة والمركبة. يتم إنشاء آلات السلسلة مع لفات حديد التسليح المتصلة في سلسلة مع لف الحقل. ينتج هذا النوع من الآلات عزم دوران عالي بسرعة منخفضة، مما يجعله مثاليا لتطبيقات مثل القاطرات الكهربائية. يتم إنشاء آلات التحويلة مع لف الحقل ولف حديد التسليح المتصل بالتوازي. إنها تعمل بسرعات أعلى وتوفر عزم دوران أقل، مما يجعلها مثالية لتطبيقات مثل المراوح الكهربائية. يتم بناء الآلات المركبة مع كل من لفات السلسلة وال التحويلة، مما يسمح لها بإنتاج مجموعة واسعة من عزم الدوران والسرعة.
تصنف آلات التيار المستمر أيضا وفقا لبنائها واستخدامها. الأنواع الأكثر شيوعا من آلات التيار المستمر هي المغناطيس الدائم وحقل الجرح والآلات العالمية. يتم إنشاء آلات المغناطيس الدائم بمغناطيس دائم في الدوار، مما يوفر مجالا مغناطيسيا ثابتا. يتم إنشاء آلات مجال الجرح بمغناطيس كهربائي في الدوار، مما يسمح بمجالات مغناطيسية قابلة للتعديل. يتم إنشاء الآلات العالمية باستخدام كل من المغناطيس الدائم والمغناطيس الكهربائي، مما يسمح بمجموعة واسعة من السرعة وإخراج عزم الدوران.
آلات التيار المستمر ذات كفاءة عالية وموثوقة وبسيطة نسبيا في الصيانة. يتم استخدامها في مجموعة واسعة من التطبيقات، من المحركات الصناعية الكبيرة إلى الأجهزة المنزلية. كما أنها تستخدم في مجموعة متنوعة من تطبيقات الطاقة المتجددة، مثل توربينات الرياح وأنظمة الطاقة الشمسية. مع استمرار تقدم التكنولوجيا، من المرجح أن يزداد استخدام آلات التيار المستمر.