Komutator je bitan dio DC mašine i ponaša se kao prekidač za vožnju unazad.
U slučaju DC generatora, komutator se koristi za pretvaranje naizmjenične struje (AC) u jednosmjernu (DC).
U slučaju DC motora, koristi se za preokret struje dostupne iz DC napajanja i pomaže u održavanju jednosmjernog momenta.
Komutator se sastoji od klinastih tvrdo vučenih bakrenih žica. (Tvrdo izvučena žica znači da je žica izvučena na takav način da daju veću snagu mašini.)
Koristi se u DC mašinama (DC motor, DC generator, Dynamo) i univerzalnim motorima.
Uglavnom se koristi zajedno sa četkicama. I četke su stacionarni dijelovi, a komutator je rotirajući dio.
Uloga komutatora
Komutator povezuje rotirajući krug armature sa stacionarnim krugom.
Kao što znamo, armatura je rotirajući dio. A opterećenje ili izvor povezan sa DC mašinom mora biti povezan sa stacionarnim terminalima.
Dakle, komutator i četke pomažu u povezivanju rotirajućih provodnika armature sa stacionarnim terminalima.
DC generator pretvara mehanički ulaz u električni izlaz istosmjerne struje (DC). Ako se zavojnica rotira u magnetskom polju, generiraće naizmjeničnu struju. Stoga komutator pretvara izmjeničnu struju u jednosmjernu.
DC izvor napaja DC motor. DC napajanje ulazi u mašinu preko četke i komutatora. A komutator primjenjuje električnu struju na namotaj armature. Na svakom pola okreta, on obrće smjer struje u rotirajućem namotu. I pomaže u stvaranju stabilne rotacijske sile.
Kako komutator radi u DC generatoru?
Da bismo razumjeli rad komutatora, uzimamo primjer jedne petlje.
Prvo, razmatramo operaciju bez komutatora u jednoj petlji. Šema strujnog kruga jedne petlje bez komutatora prikazana je na donjoj slici.
Ovdje je jedna petlja (ABCD) smještena između magnetnog polja koje stvaraju trajni magneti. Terminali namotaja su povezani kliznim prstenom i sklopom četkice.
Smjer magnetskog polja je uvijek od N-pola do S-pola. Dakle, razmotrimo ovaj aranžman za akciju generatora. A vanjskim sredstvima, petlja se rotira u smjeru kazaljke na satu.
U ovom stanju, EMF se indukuje u provodnicima petlje. A zbog EMF-a, struja počinje teći do vodiča.
Smjer struje u provodniku-1 je od A do B. Slično, smjer struje u provodniku-2 je od C do D. Prema tome, smjer struje kroz opterećenje je od F do H.
Nakon polurotacije, gornji raspored izgleda kao na slici ispod.
Sada, u ovom stanju, smjer magnetskog polja se ne mijenja. Ali pozicija konduktera je promenjena.
Dakle, struja koja teče kroz provodnik-1 je od B do A. A struja koja teče kroz provodnik-2 je od D do C.
Dakle, možemo vidjeti da je trenutni smjer promijenjen u prethodni uvjet.
Izlazni talasni oblik ovog aranžmana prikazan je na donjoj slici.
Izlazni valni oblik mijenja polaritet (pozitivan na negativan) u ovom aranžmanu. Dakle, ovaj raspored proizvodi naizmjeničnu struju. Ali trebamo jednosmernu struju.
Da bismo to učinili, moramo zamijeniti klizne prstenove sa komutatorom. A raspored je prikazan na slici ispod.
Priključci zavojnice (provodnici) su spojeni sa komutatorima. I komutator se rotira sa zavojnicom.
Komutatori su povezani četkicama. A četke su nepomične. Opterećenje je povezano preko četkica.
Sada, smjer magnetskog polja je od N-pola do S-pola. A struja koja prolazi kroz provodnik-1 je od A do B. Struja koja prolazi kroz provodnik-2 je od C do D.
Dakle, 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 provodnik-1 je od B do A. A smjer struje kroz provodnik-2 je od D do C. Prema tome, smjer struje kroz opterećenje je od F do G.
Dakle, smjer struje kroz opterećenje se ne mijenja nakon pola rotacije. Čak i dalje, zavojnica se rotira u smjeru kazaljke na satu. Ali struja koja prolazi kroz opterećenje ostaje u jednom smjeru.
Grafikon ovog rasporeda je prikazan na slici ispod.
Ovdje možemo vidjeti da struja teče samo u jednom smjeru. Dakle, možemo dobiti pulsirajući DC izlaz iz ovog aranžmana uz pomoć komutatora.