Vad är en kommutator i en elmotor?

🚗 Typer av Elektromotorer

Bild 1 Typer av elmotorer

Elektriska motorer är enheter som omvandlar elektrisk energi till mekanisk rörelse. Det finns tre huvudtyper:

• DC-motorer (Direktström): Använder en kommutator för att bibehålla enriktad rotation genom att byta strömbrytningsriktning.
• AC-motorer (Växelström): Drivs av växelström, utan behov av mekanisk strömbrytning.
• Kamlosa DC-motorer (BLDC): Litar på elektronisk kommutation med sensorer istället för mekaniska kommutatorer.
• Synkronmotor: En typ av AC-motorer.
• Asynkronmotor: En typ av AC-motorer.
• Borstade DC-motorer (BDC): En typ av DC-motorer.
  

👉 Denna artikel fokuserar på DC-motorer, där kommutatören spelar en avgörande roll i drift.

⚙️ Hur Fungerar En Kommutator?

Pic. 2 Torsion i ett magnetfält

Kraftarmen för momentet som uppstår på armaturen varierar med vinkeln på spolen (cos α). Därför, när spolen är vinkelrät (lodrät) mot magnetfältet i statorn produceras inget moment. Detta är anledningen till att DC-motorer har flera spolar.
Bildkredit: Georgia State University

En kommutator är en delad kopparring som är monterad på rotorerna (också kallad armatur) i en DC-motor. Den fungerar tillsammans med kolborstar som levererar ström till rotorn.

Arbetsprincipen:

1.När ström flöder genom en spole, genereras ett moment (vrikhetskraft) i magnetfältet.
2.Som spolen roterar, om riktningen på strömmen inte ändras, kommer riktningen på elektromagnetiska kraften att ändras, vilket gör att motorn stannar eller vänder.
3.Kommutatorn växlar automatiskt strömmen en gång var 180° omröstning och håller vridmomentet i samma riktning.

Kort efter slår kommutatorn på och av spolarna för att kontrollera vilken riktning elektromagnetfält pekar.

Kärnkomponenter i en likströmmotor

Bilden. 3 Grundkonstruktion av en likströmmotor

Bilder från electrical4u.com

🧠 Nyckelinblick: Kommutatören och borrar bildar ett kontakt-system som säkerställer att den elektromagnetiska kraften alltid pekar i samma riktning, vilket möjliggör en jämn rotation.

🔌 Vad Gör en Kommutator?

• 💡 Håller rotationen enriktad: Förebygger att motorn stannar eller vänds varje 180°-rotation.
  
• 🔁 Byter spolström: Växlar polaritet precis vid rätt tillfälle.
  
• 🔥 Styr elektromagnetisk polaritet: Säkerställer korrekt flöde av elektricitet in och ut ur armaturspolen.

📷 Visuell tips: Tänk på kommutatören som en tidsbestämd växel som byter strömmen varje halvtur, vilket underhåller kontinuerlig rörelse.

📈 Varför är kommutatören viktig?

• ✅ Gör det möjligt att rotera kontinuerligt: Utan den skulle motorn svänga fram och tillbaka.
  
• ⚙️ Underhåller konstant rotationsmoment: Håller armaturkraften justerad med rotationsriktningen.
  
• 🧯 Förhindrar kortslutning och sparkning: Tack vare den ”neutrala zonen” där inducerad spänning är noll.
  
• 🧲 Förbättrar effektiviteten: Moderna kommutatorer använder högkvalitativa kopparsegment (och lite silver) och kolborstar för hållbarhet och låg friktion.

📝 Sammanfattning

Kommutatorn är en avgörande del av en DC-motor som byter strömbrytningsriktning inom armaturen, vilket möjliggör smidig och kontinuerlig rotation.