En kommutator er en viktig del av en DC-maskin og oppfører seg som en reverseringsbryter.
Når det gjelder en DC-generator, brukes kommutatoren til å konvertere vekselstrømmen (AC) til likestrøm (DC).
Når det gjelder en DC-motor, brukes den til å reversere strømmen som er tilgjengelig fra DC-forsyningen og bidrar til å opprettholde ensrettet dreiemoment.
Kommutatoren er laget av kileformede hardtrukne kobbertråder. (Hardt trukket ledning betyr at ledningen er trukket på en slik måte at de gir mer styrke til maskinen.)
Den brukes i DC-maskiner (DC-motor, DC-generator, Dynamo) og universalmotorer.
Vanligvis brukes den sammen med børstene. Og børstene er stasjonære deler, og kommutatoren er en roterende del.
Rollen som kommutator
Kommutatoren kobler den roterende ankerkretsen til den stasjonære kretsen.
Som vi vet er ankeret en roterende del. Og lasten eller kilden som er koblet til DC-maskinen må kobles til de stasjonære terminalene.
Derfor hjelper kommutatoren og børstene til å koble de roterende armaturlederne til de stasjonære terminalene.
En DC-generator konverterer den mekaniske inngangen til den elektriske likestrømutgangen (DC). Hvis en spole roterer i et magnetfelt, vil den generere en vekselstrøm. Derfor konverterer kommutatoren vekselstrømmen til en likestrøm.
En DC-kilde forsyner en DC-motor. DC-forsyningen kommer inn i maskinen via børste og kommutator. Og kommutatoren tilfører elektrisk strøm til armaturviklingen. Ved hver halve omdreining reverserer den gjeldende retning i roterende vikling. Og det bidrar til å produsere en jevn roterende kraft.
Hvordan fungerer kommutator i DC-generator?
For å forstå hvordan en kommutator fungerer, tar vi et eksempel på en enkelt sløyfe.
Først vurderer vi operasjonen uten en kommutator i en enkelt sløyfe. Kretsskjemaet for en enkelt sløyfe uten kommutator er vist i figuren nedenfor.
Her er en enkelt sløyfe (ABCD) plassert mellom magnetfeltet som genereres av permanentmagnetene. Terminalene på spoler er koblet til slipringen og børsteenheten.
Retningen til et magnetfelt er alltid N-pol til S-pol. Så la oss vurdere denne ordningen for en generatorhandling. Og med eksterne midler roterer løkken med klokken.
I denne tilstanden induseres EMF i sløyfelederne. Og på grunn av EMF begynner strømmen å flyte til lederne.
Strømretningen i leder-1 er fra A til B. På samme måte er strømretningen i leder-2 fra C til D. Derfor er strømretningen gjennom lasten fra F til H.
Etter halvrotasjonen ser arrangementet ovenfor ut som figuren nedenfor.
Nå, i denne tilstanden, endres ikke retningen til et magnetisk felt. Men konduktørenes stilling endres.
Derfor er strømmen som flyter gjennom lederen-1 fra B til A. Og strømmen som flyter gjennom lederen-2 er fra D til C.
Så vi kan se at gjeldende retning er endret til den forrige tilstanden.
Utgangsbølgeformen til dette arrangementet er vist i figuren nedenfor.
Utgangsbølgeformen endrer polariteten (positiv til negativ) i dette arrangementet. Derfor produserer dette arrangementet vekselstrøm. Men vi trenger likestrøm.
For å gjøre det, må vi erstatte sleperingene med kommutatoren. Og arrangementet er vist i figuren nedenfor.
Terminalene til en spole (ledere) er forbundet med kommutatorene. Og kommutatoren roterer med spolen.
Kommutatorene er forbundet med børster. Og børstene er stasjonære. Lasten kobles på tvers av børstene.
Nå er retningen til et magnetisk felt fra N-pol til S-pol. Og strømmen som går gjennom lederen-1 er fra A til B. Strømmen som går gjennom lederen-2 er fra C til D.
Derfor er strømmen som går gjennom lasten fra F til G.
Etter halvrotasjon ser arrangementet ut som på figuren under.
I denne tilstanden er strømmen som går gjennom lederen-1 fra B til A. Og retningen til strømmen gjennom lederen-2 er fra D til C. Derfor er strømretningen gjennom lasten fra F til G.
Derfor endres ikke strømretningen gjennom lasten etter halvrotasjonen. Enda lenger roterer spolen med klokken. Men strømmen går gjennom lasten forblir i én retning.
Grafen for dette arrangementet er vist i figuren nedenfor.
Her kan vi se strømmen flyter bare i én retning. Derfor kan vi få den pulserende DC-utgangen fra dette arrangementet ved hjelp av en kommutator.