Komutator je bitan dio istosmjernog stroja i ponaša se kao sklopka za vožnju unazad.
U slučaju istosmjernog generatora, komutator se koristi za pretvaranje izmjenične struje (AC) u istosmjernu struju (DC).
U slučaju istosmjernog motora, koristi se za preokret struje dostupne iz istosmjernog napajanja i pomaže u održavanju jednosmjernog momenta.
Komutator se sastoji od klinasto izvučenih bakrenih žica. (Tvrdo izvučena žica znači da je žica izvučena na takav način da daje veću čvrstoću stroju.)
Koristi se u istosmjernim strojevima (istosmjerni motor, istosmjerni generator, dinamo) i univerzalnim motorima.
U pravilu se koristi zajedno s četkicama. I četke su nepokretni dijelovi, a komutator je rotirajući dio.
Uloga komutatora
Komutator povezuje krug rotirajuće armature sa stacionarnim krugom.
Kao što znamo, armatura je rotirajući dio. I opterećenje ili izvor spojen na istosmjerni stroj mora biti spojen na stacionarne stezaljke.
Dakle, komutator i četkice pomažu spojiti rotirajuće armaturne vodiče na stacionarne stezaljke.
DC generator pretvara mehanički ulaz u istosmjernu struju (DC) električni izlaz. Ako zavojnica rotira u magnetskom polju, stvarat će izmjeničnu struju. Stoga komutator pretvara izmjeničnu struju u istosmjernu.
Istosmjerni izvor napaja istosmjerni motor. DC napajanje ulazi u stroj preko četke i komutatora. A komutator primjenjuje električnu struju na namot armature. Na svakom poluokretu mijenja smjer struje u rotirajućem namotu. I pomaže u stvaranju stabilne rotacijske sile.
Kako komutator radi u DC generatoru?
Da bismo razumjeli rad komutatora, uzet ćemo primjer jedne petlje.
Prvo, razmatramo rad bez komutatora u jednoj petlji. Dijagram strujnog kruga jedne petlje bez komutatora prikazan je na donjoj slici.
Ovdje je jedna petlja (ABCD) postavljena između magnetskog polja koje stvaraju trajni magneti. Priključci zavojnica povezani su s kliznim prstenom i sklopom četkica.
Smjer magnetskog polja uvijek je N-pol prema S-polu. Dakle, razmotrimo ovaj raspored za djelovanje generatora. I vanjskim sredstvima, petlja se okreće u smjeru kazaljke na satu.
U ovom stanju, EMF se inducira u vodičima petlje. A zbog EMF-a, struja počinje teći prema vodičima.
Smjer struje u vodiču -1 je od A do B. Slično, smjer struje u vodiču -2 je od C do D. Stoga je smjer struje kroz opterećenje od F do H.
Nakon pola rotacije, gornji raspored izgleda kao slika ispod.
Sada, u ovom stanju, smjer magnetskog polja nije promijenjen. Ali položaj vodiča je promijenjen.
Dakle, struja koja teče kroz vodič -1 je od B do A. A struja koja teče kroz vodič -2 je od D do C.
Dakle, možemo vidjeti da je trenutni smjer promijenjen u prethodno stanje.
Izlazni valni oblik ovog rasporeda prikazan je na donjoj slici.
Izlazni valni oblik mijenja polaritet (pozitivan u negativan) u ovom rasporedu. Dakle, ovaj raspored proizvodi izmjeničnu struju. Ali trebamo istosmjernu struju.
Da bismo to učinili, moramo zamijeniti klizne prstenove s komutatorom. A raspored je prikazan na slici ispod.
Stezaljke zavojnice (vodiči) spojene su s komutatorima. I komutator se okreće zajedno sa zavojnicom.
Komutatori su spojeni četkicama. I kistovi miruju. Opterećenje je povezano preko četkica.
Sada, smjer magnetskog polja je od N-pola prema S-polu. A struja koja prolazi kroz vodič-1 je od A do B. Struja koja prolazi kroz vodič-2 je od C do D.
Prema tome, struja koja prolazi kroz opterećenje je od F do G.
Nakon pola rotacije, raspored izgleda kao na slici ispod.
U ovom stanju, struja koja prolazi kroz vodič-1 je od B do A. A smjer struje kroz vodič-2 je od D do C. Stoga je smjer struje kroz opterećenje od F za G.
Dakle, smjer struje kroz opterećenje se ne mijenja nakon pola rotacije. Štoviše, zavojnica se okreće u smjeru kazaljke na satu. Ali struja koja prolazi kroz opterećenje ostaje u jednom smjeru.
Grafikon ovog rasporeda prikazan je na donjoj slici.
Ovdje možemo vidjeti da struja teče samo u jednom smjeru. Dakle, možemo dobiti pulsirajući istosmjerni izlaz iz ovog rasporeda uz pomoć komutatora.