Какво е комутатор в електромотор?

🚗 Видове електродвигатели

Заред. 1 Видове електромотори

Електромоторите са устройства, които преобразуват електрическа енергия в механичен движение. Има три основни вида:

• ДС мотори (Постоянен ток): Използват комутатор, за да поддържат еднонасочен врътеж чрез промяна на посоката на тока.
• АС мотори (Намален ток): Подхранвани от намален ток, без нужда от механическа промяна.
• Безщетникови ДС мотори (BLDC): Ползват електронна комутация с усещатели вместо механични комутатори.
• Синхронен мотор: Един от видовете АЦ мотори.
• Асинхронен мотор: Един от видовете АЦ мотори.
• Мотори с щетки на ДЦ (BDC): Един от видовете ДЦ мотори.
  

👉 Тази статия се фокусира върху ДЦ моторите, където комутаторът играе ключова роля в функциониранието.

⚙️ Как работи комутаторът?

Сл. 2 Момент в магнитно поле

Размахът на моментът, произведено върху арматурата, се променя с ъгъла на койлата (cos α). Затова, когато койлата е перпендикулярна (вертикална) на магнитното поле на статора, не се произвежда момент. Поради това ДК моторите имат множество койли.
Изображение посветено: Университета в Джорджия

Комутаторът е разделен меден пръстен, прикрепен към ротора (също наричан арматура) на ДК мотор. Той работи заедно с въглеродни щетки, които доставят ток до ротора.

Принципът на работа:

1.Когато токът тече през намотка, в магнитното поле се генерира въртящ момент (сила на изкривяване).
2.Когато намотката се върти, ако посоката на тока остане непроменена, посоката на електромагнитната сила ще се промени, което ще накара двигателя да спре или да се обърне.
3.Коммутаторът автоматично превключва посоката на тока веднъж на всеки 180° въртене, като поддържа въртящия момент в една и съща посока.

След малко, комутаторът включва и изключва намотката, за да контролира посоката, в която се насочват електромагнитните полета.

Основни компоненти на двигателя с постоянно ток

Заред. 3 Основна структура на ДС мотор

Източник на изображението: electrical4u.com

🧠 Ключово наблюдение: Комутаторът и щетките образуват контактна система, която гарантира, че електромагнитната сила винаги сочи в една и съща посока, което позволява плавно въртене.

🔌 Какво прави комутаторът?

• 💡 Поддържа еднонаправено въртене: Предпази мотора от спиране или обръщане на 180°.
  
• 🔁 Обръща тока в зацика: Превключва полярността точно в правилния момент.
  
• 🔥 Контролира електромагнитната полярност: Гарантира правилния поток на електричество в и из арматурните витки.

📷 Визуален съвет: Помислете за комутатора като за таймерски превключвач, който променя полярността на тока всеки половин завърт, поддържайки непрекъснатото движение.

📈 Защо Комутаторът е Важен?

• ✅ Позволява непрекъснат завъртане: Без него моторът би осцилирал напред и назад.
  
• ⚙️ Поддържа стабилна изходна моментна сила: Поддържа силата на арматура в съответствие с посоката на завъртането.
  
• 🧯 Предпазва от коротко замикване и искряне: Благодарение на „нейтралната зона“, където индуцираното напрежение е нула.
  
• Подобрява ефективността: Съвременните комутатори използват висококачествени медни сегменти (и малко сребро) и въглеродни четки за трайност и ниско триене.

Резюме

Коммутаторът е жизненоважна част от едновременния двигател, който превключва посоката на тока в арматурата, което позволява гладка и непрекъсната ротация.