هیدروستاتیکی ـ انتقال‌ها

سیال‌های تحت فشار نیز شکل انعطاف‌پذیری از انتقال قدرت را که ممکن است می‌سازند. ظهور و توسعهٔ این‌گونه سیستم‌های انتقال قدرت را ما مدیون پاسکال Pascal، دانشمند فرانسوی، هستیم …

سیال‌های تحت فشار نیز شکل انعطاف‌پذیری از انتقال قدرت را که ممکن است می‌سازند. ظهور و توسعهٔ این‌گونه سیستم‌های انتقال قدرت را ما مدیون پاسکال Pascal، دانشمند فرانسوی، هستیم که در سال ۱۶۴۸ ثابت کرد فشار سیالات به‌طور مساوی در جهت‌های مختلف انتقال می‌یابد. بیش از یک قرن بعد، براما Bramah نشان داد که می‌توان از سیالات برای تقویت نیرو و تغییر شکل قدرت استفاده کرد.

با استفاده از کوموتاتو به‌جای طوقه‌های لغزنده می‌توان ولتاژ متناوب حاصل از چرخش سیم‌پیچ را به جریان تک راستا یا مستقیم تبدیل کرد. کوموتاتور ساده عبارت است از طوقهٔ مسی شکافداری که دو نیمهٔ آن نسبت به یکدیگر عایقند و هر یک از آنها با یک سر سیم کویل در تماس است. زغال‌های دریافت‌کنندهٔ جریان سیم‌پیچ طوری قرار گرفته‌اند که تغییر تماس از یک نیمه به نیمهٔ دیگر کوموتاتور هنگامی رخ می‌دهد که صفحهٔ سیم‌پیچ به حالت عمود برخطوط نیروست. در همین حالت است که ولتاژ سیم‌پیچ تغییر علامت می‌دهد. بدین طریق، در یک زغال ولتاژ همیشه مثبت است و در زغال دیگر همیشه منفی. جریانی که در نتیجهٔ این تغییرات حاصل می‌شود نشان داده است.

عمل کوموتاتور از این اصل پیروی می‌کند که از دو منفی یک مثبت به‌دست می‌اید. دو شیء را به‌تصور درآورید که حرارتشان به‌طور مداوم از گرم به سرد تغییر کند، به‌طوری‌که وقتی یکی از آنها سرد است دیگری در همان زمان گرم باشد. اگر دست چپ خود را روی شیء گرم و دست راست خود را روی شیء سرد قرار دهیم و هر وقت دمای این اجسام تغییر می‌کند که ما هم موضع دست‌های خود را عوض کنیم، خواهیم دید که دست چپ ما عملاً همواره روی شیء گرم است و دست راست ما همواره رویء شی سرد و در بدن ما حرارت همیشه از چپ به راست جریان خواهد داشت.

در مولدهای جریان مستقیم (که اغلب دینامو نامیده می‌شوند) سیم‌پیچ‌های متعددی به فواصل منظم در اطراف یک قطعهٔ گردان (روتور) قرار گرفته‌اند. این روش نه فقط به تولید قدرت الکتریکی بیشتری می‌انجامد بلکه اختلاف فازهای جزئی بین ولتاژ تولید شده در هر سیم‌پیچ را نیز، در نهایت امر، به ولتاژ تقریباً ثابتی مبدل می‌کند. این‌گونه دیناموها که بیشتر در خودروها به‌کار می‌روند، به‌وسیلهٔ موتور خودرو به چرخش در می‌آیند و سیستم برقی و شارژ باتری را تأمین می‌کنند.

سیستم‌های هیدرولیک و بادی چگونه وسیلهٔ انتقال رضایت‌خبش قدرت را فراهم می‌آورند. الکتریسیته حتی از آنها هم رضایت‌بخش‌تر است و شواهد این امر را به راحتی می‌بینیم. هر خانه دارای یک انشعاب برق است که به‌وسیلهٔ آن نیروی لازم برای روشن کردن چراغ‌ها و به‌کار انداختن جارو برقی و اتو و دیگر وسایل برقی تأمین می‌شود. توزیع این جریان برقی در سرتاسر کشور کاری پیچیده است. برای مثال، شبکهٔ سراسری برق در انگلستان مشتمل بر کابل‌هائی است که اغلب روی پایه‌های بلند و کوتاه استوار شده‌اند و بیش از ۲۰۰ نیروگاه را به یکدیگر می‌پیوندند. در بزرگ‌ترین نیروگاه، برق متناوتب با فشار ۲۵۰۰۰ ولت (۵۰ هرتز) تولید می‌شود و سپس برای توزیع در فواصل دور این ولتاژ را تا سطح ۲۷۵۰۰۰ یا ۴۰۰۰۰۰ ولت بالا می‌برند. بعد، در مقصد، دوباره این ولتاژ را برای مصارف محلی پائین می‌آورند تا ۲۴۰ ولت برای خانه‌ها، ۳۳۰۰۰ ولت برای صنایع سنگین، و ۱۱۰۰۰ ولت برای صنایع سبک.

موتور دی. سی درست برعکس طرز کار یک دینامو است. با نوعی شبیه‌سازی به راحتی می‌توان به این طرز کار پی برد. کل عملیات فقط و فقط براساس جذب متقابل قطب‌های ناهمنام و دفع متقابل قطب‌های همنام دو آهن‌ربا صورت می‌گیرد. این امر را می‌توان به سادگی با یک قطب‌نما و یک میلهٔ مغناطیسی را به‌سوی قطب شمال عقربهٔ قطب‌نما ببرید. عقربه به سرعت به‌سوی میله خواهد چرخید، ولی هنگامی‌که عقربه می‌خواهد در راستای میله قرار بگیرد، میله را به سرعت بگردانید و قطب شمال آن را در برابر عقربهٔ قطب‌نما قرار دهید. اینک قطب شمال میله قطب شمال عقربه را دفع می‌کند و عقربه در مسیر حلقوی خود به حرکت ادامه خواهد داد. بدین سان، با اندکی تمرین خواهید توان عقربهٔ قطب‌نما را عملاً به چرخش درآورد.

موتور دی. سی هم همین‌طور کار می‌کند، فقط به‌جای عقربهٔ قطب‌نما سیم‌پیچ متحرکی وجود دارد و به‌جای میلهٔ مغناطیسی هم یک آهن‌ربای الکتریکی بزرگ، البته گردان سریع و مداوم قطب‌های این آهن‌ربا کار ساده‌ای نیست، ولی با تغییر جهت جریان سیم‌پیچ به‌وسیلهٔ کوموتاتور نیز می‌توان همین نتیجه را به‌دست آورد.

رایج‌ترین شکل موتور دی.سی، موتور القائی است و طرز کارش بر این اصل استوار است که میدان مغناطیسی متحرک می‌تواند رسانای هم‌جوار خود را به حرکت درآورد. در موتورهای القائی بزرگ میدان مغناطیسی متحرک را به شرح زیر فراهم می‌آورند: سه جفت آهن‌ربای الکتریکی ثابت را به فواصل مساوی گرداگرد پوستهٔ موتور نصب می‌کنند، و هر جفت را به یکی از فازهای جریان سه فازه‌ای وصل می‌کنند. این جریان عملاً کار یک میدان مغناطیسی متحرک را انجام می‌دهد، و روتور نیز چاره‌ای جز پیروی از تغییرات این میدان نخواهد داشت. یکی از خواص جالب موتورهای القائی این است که می‌تواند به شکل خطی باشد. برای این‌کار می‌توان سیم‌پیچ‌های استاتور Stator، سیم‌پیچ‌های ثابت موتور را به طور خطی ردیف کرد، و نه دایره‌وار. در این حالت، حرکت میدان مغناطیسی در امتداد ردیف سیم‌پیچ‌ها خواهد بود و هر نوع رسانائی هم که در جوار آن باشد لزوماً در همین امتداد حرکت خواهد کرد. از موتورهای خطی بیش از پیش در سیستم‌های حمل و نقل استفاده می‌کنند.