Waarom wordt commutator gebruikt in DC-machines?

A commutatorwordt om verschillende belangrijke redenen gebruikt in DC-machines (gelijkstroom), zoals DC-motoren en DC-generatoren:

Omzetting van AC naar DC: In DC-generatoren dient de commutator om de in de ankerwikkelingen geïnduceerde wisselstroom (AC) om te zetten in gelijkstroom (DC). Terwijl het anker binnen het magnetische veld roteert, keert de commutator op het juiste moment de richting van de stroom in elke ankerspoel om, waardoor wordt verzekerd dat de gegenereerde uitgangsstroom consistent in één richting vloeit.

Behoud van de stroomrichting: Bij gelijkstroommotoren zorgt de commutator ervoor dat de richting van de stroom door de ankerwikkelingen constant blijft terwijl de rotor binnen het magnetische veld draait. Deze unidirectionele stroomstroom produceert een continu koppel dat de rotatie van de motor aandrijft.

Genereren van koppel: Door periodiek de richting van de stroom in de ankerwikkelingen om te keren, genereert de commutator een constant koppel in gelijkstroommotoren. Dankzij dit koppel kan de motor traagheid en externe belastingen overwinnen, wat resulteert in een soepele en continue rotatie.

Preventie van ankerkortsluitingen: De commutatorsegmenten, geïsoleerd van elkaar, voorkomen kortsluiting tussen aangrenzende ankerspoelen. Terwijl de commutator draait, zorgt deze ervoor dat elke ankerspoel elektrisch contact onderhoudt met het externe circuit via de borstels, terwijl contact met aangrenzende spoelen wordt vermeden.

Controle van snelheid en koppel: Het ontwerp van de commutator, samen met het aantal segmenten en de wikkelingsconfiguratie, maakt controle mogelijk over de snelheids- en koppelkarakteristieken van DC-machines. Door factoren zoals de toegepaste spanning en de sterkte van het magnetische veld te variëren, kunnen operators de snelheid en het koppel van de motor of generator aanpassen aan specifieke vereisten.

Over het geheel genomen decommutatorspeelt een cruciale rol bij de werking van DC-machines door de omzetting van elektrische energie in mechanische energie (in motoren) of omgekeerd (in generatoren) te vergemakkelijken, terwijl betrouwbare elektrische verbindingen en controle over de richting en omvang van de stroom behouden blijven.