Ce este un comutator într-un motor electric?

🚗 Tipuri de motoruri electrice

Imag. 1 Tipuri de motoare electrice

Motorii electrice sunt dispozitive care convertește energia electrică în mișcare mecanică. Există trei tipuri principale:

• Motor DC (Curent Direct): Folosește un comutator pentru a menține rotația într-o singură direcție prin schimbarea direcției curentului.
• Motor AC (Curent Alternativ): Alimentat cu curent alternativ, fără nevoia de comutare mecanică.
• Motor DC Fără Burte (BLDC): Se bazează pe comutare electronică folosind senzori în loc de comutatoare mecanice.
• Motor Sincron: Unul dintre tipurile motorilor AC.
• Motor asincron: Unul dintre tipurile de motoare AC.
• Motoare DC cu perite (BDC): Unul dintre tipurile de motoare DC.
  

👉 Acest articol se concentrează pe motoarele DC, unde comutatorul joacă un rol crucial în funcționare.

⚙️ Cum Funcționează Comutatorul?

Foto. 2 Cuplu într-un câmp magnetic

Bratul de forță al momentului generat pe armatura variază în funcție de unghiul bobinei (cos α). Prin urmare, când bobina este perpendiculară (verticală) la câmpul magnetic al rotorului, nu se generează niciun moment. De aceea, motoarele cu curent continuu au mai multe bobine.
Credit foto: Universitatea din Georgia State

Un comutator este un inel de cupru desprins montat pe rotor (de asemenea numit armatură) al unui motor cu curent continuu. Funcționează împreună cu perne de carbon care furnizează curent la rotor.

Principiul de Funcționare:

1.Când curge curent prin o bobină, se generează un moment (forță de rotație) în câmpul magnetic.
2.Pe măsură ce bobina se roteşte, dacă direcţia curentului rămâne neschimbată, direcţia forţei electromagnetice se va schimba, determinând oprirea sau inversarea motorului.
3.Comutatorul schimbă automat direcţia curentului o dată la fiecare 180° de rotaţie, menţinând cuplul în aceeaşi direcţie.

La scurt timp, comutatorul porneşte şi opreşte bobinele pentru a controla direcţia în care se îndreaptă câmpurile electromagnetice.

Componentele de bază ale unui motor DC

O poză. 3 Structura de bază a unui motor DC

Credit imagine: electrical4u.com

🧠 Punct cheie: Comutatorul și carbonile formează un sistem de contact care asigură că forța electromagnetică indică întotdeauna în aceeași direcție, permițând o rotație fluidă.

🔌 Ce face comutatorul?

• 💡 Menține rotația într-o singură direcție: Previne motorul să se oprească sau să se inverseze la fiecare rotație de 180°.
  
• 🔁 Inversează curentul în bobină: Comută polaritatea exact în momentul potrivit.
  
• 🔥 Controlează polaritatea electromagnetică: Asigură curgerea corectă a electricității în și din înfășurăturile armaturii.

📷 Sfat vizual: Gândiți-vă la comutator ca pe un interruptor programat care inversează curentul la fiecare jumătate de rotație, menținând mișcarea continuă.

📈 De ce Este Comutatorul Important?

• ✅ Permite rotație continuă: Fără aceasta, motorul ar oscila în sensul ceasornicului și invers.
  
• ⚙️ Menține un cuplu constant: Păstrează forța armaturii aliniată cu direcția de rotație.
  
• 🧯 Previne scurt-circuitarea și scârbenele: Grâce la „zona neutrală” unde tensiunea indusă este zero.
  
• 🧲 Îmbunătățește eficiența: Comutatorii moderni folosesc segmente de cupru de înaltă calitate (și o cantitate mică de argint) și carbone pentru durabilitate și frictie redusă.

📝 Rezumat

Comutatorul este o parte vitală a motorului electric DC care inversează direcția curentului în armatura, permițând o rotație fluentă și continuă.