Co je komutátor v elektromotoru?

🚗 Druhy elektrických motorů

Obr. 1 Druhy elektromotorů

Elektromotory jsou přístroje, které převádějí elektrickou energii na mechanické pohyby. Existují tři hlavní typy:

• DC motory (proud konstantní): Používají komutátor k udržování jednosměrné rotace střídáním směru proudu.
• AC motory (střídavý proud): Poháněné střídavým proudem, bez potřeby mechanického přepínání.
• Bezčtěrkové DC motory (BLDC): Spoléhají na elektronickou komutaci pomocí senzorů místo mechanických komutátorů.
• Synchronní motor: Jeden z typů AC motorů.
• Asynchronní motor: Jeden z typů AC motorů.
• Kontaktní DC motory (BDC): Jeden z typů DC motorů.
  

👉 Tento článek se soustřeďuje na DC motory, kde komutátor hraje klíčovou roli v provozu.

⚙️ Jak funguje komutátor?

Obr. 2 Moment v magnetickém poli

Rameno páky pro moment působící na rotory se mění s úhlem smyčky (cos α). Proto, když je smyčka kolmá (svislá) na magnetické pole statického pole, není vyprodukován žádný moment. To je důvod, proč mají přímotočivé motory více smyček.
Zdroj obrázku: Georgia State University

Kmutátor je rozdělený měděný prstenec připojený k rotoru (také nazývanému armaturu) přímotočivého motoru. Spolupracuje s uhlíkovými kartáči, které dodávají proud do rotoru.

Princip fungování:

1.Pokud proud proudí kotoučem, vzniká v magnetickém poli točivý moment (tvarovací síla).
2.Pokud se cívka otáčí, pokud se směr proudu nezmění, změní se směr elektromagnetické síly, což způsobí, že motor zastaví nebo obrátí.
3.Přepínač automaticky mění směr proudu jednou za 180° otáčení, přičemž se naopak udržuje stejný točivý moment.

Krátce poté komutátor zapíná a vypíná cívky, aby ovládal směr, kterým se elektromagnetické pole obracejí.

Jádrové součásti stejnosměrného motoru

Obr. 3 Základní struktura elektromotoru s přímým proudem

Zdroj obrázku: electrical4u.com

🧠 Hlavní poznatok: Komutátor a kartáče tvoří kontaktový systém, který zajistí, aby elektromagnetická síla vždy ukazovala ve stejném směru, čímž umožňuje hladké otáčení.

🔌 Co dělá komutátor?

• 💡 Udržuje jednosměrné otáčení: Zabrání motoru, aby se zastavil nebo obrátil každých 180° otáček.
  
• 🔁 Obrací proud v cívce: Přepíná polaritu právě v pravý moment.
  
• 🔥 Řídí elektromagnetickou polaritu: Zajišťuje správný tok elektriny do a z vodičů v armatuře.

📷 Vizuální tip: Představ si komutátor jako časované přepínač, který přepne proud každou poloobratem, udržujícím tak spojitý pohyb.

📈 Proč je komutátor důležitý?

• ✅umožňuje spojitou rotaci: Bez něj by motor kolísal dopředu a dozadu.
  
• ⚙️ Udržuje stálý výstupní točivý moment: Drží sílu v armatuře zarovnanou s směrem rotace.
  
• 🧯 Prevent short-circuiting and sparking: Díky „neutralní zóně“, kde je indukované napětí nulové.
  
• 🧲 Zvyšuje efektivitu: Moderní komutátory používají kvalitní měděné části (a malou dávku stříbra) a uhlíkové kartáče pro odolnost a nízký tření.

📝 Shrnutí

Komutátor je důležitou součástí DC motoru, která přepíná směr proudu v armatuře a umožňuje hladkou a spojitou rotaci.