Wiadomość

W maszynach prądu stałego służy do zmiany prądu zmiennego indukowanego w uzwojeniu twornika, na prąd jednokierunkowy w obwodzie zewnętrznym. Zjawiska związane ze zmianą kierunku prądu w zezwoju uzwojenia wirującego twornika, w czasie zwierania go przez szczotki, nazywamy komutacją. Połączenia zezwojów twornika z wycinkami komutatora i ze szczotką. Podczas obrotu wirnika sąsiednie wycinki komutatora, do których są przyłączone końce zezwoju uzwojenia twornika, zwiera przylegająca do wycinków szczotka. W czasie zwarcia zezwoju następuje zmiana kierunku prądu, przepływającego przez zezwój, który przechodzi z jednej gałęzi równoległej uzwojenia twornika do drugiej gałęzi. Czas, w ciągu którego następuje zmiana kierunku przepływu prądu, nazywa się okresem komutacji. Okres komutacji T zależy od szerokości szczotki oraz od prędkości obwodowej komutatora. W czasie komutacji, w zezwoju zwartym przez szczotkę wzbudzi się SEM indukcji własnej oraz indukcji wzajemnej, spowodowanej zmianami prądu w sąsiednim zezwoju, zwieranym przez drugą szczotkę. Wypadkowa SEM indukcji własnej oraz indukcji wzajemnej jest nazywana siłą elektromotoryczną indukcji własnej podczas komutacji. Istnienie SEM indukcji własnej jest przyczyną powstawania iskrzenia w momencie, gdy szczotka schodzi z wycinka komutatora, z którym jest połączony koniec zezwoju komutującego.

Przy komutacji prostoliniowej wszystkie SEM wzbudzane w zezwoju zwartym, kompensują się i gęstość prądu pod obu częściami szczotki jest stała i równa średniej gęstości przepływu prądu twornikowego przez szczotkę.

Komutacja opóźniona występuje wtedy, gdy istnieje SEM indukcji własnej zezwoju komutującego. Ten rodzaj komutacji wywołuje dużą gęstość prądu na szczotce w końcowym okresie komutacji i jest niekorzystny dla pracy maszyny.

Komutacja przyspieszona występuje wtedy, gdy pola magnetyczne biegunów zwrotnych nie tylko kompensuje SEM indukcji własnej zezwoju komutującego, ale daje pewną nadwyżkę przyspieszającą, która jest korzystna w końcowym momencie komutacji. Jednak komutacja przyspieszona wymaga zwiększonego natężenia prądu magnesującego biegunów zwrotnych, co powoduje zwiększenie strat magnesowania.

W małych maszynach prądu stałego, gdy nie ma biegunów zwrotnych, w celu skompensowania SEM indukcji własnej zezwoju komutującego należy przesunąć szczotki ze strefy magnetycznej obojętnej, przy czym w prądnicach — w kierunku wirowania twornika, zaś w silnikach — w kierunku przeciwnym. Przy tym sposobie SEM kompensacji nie będzie się zmieniała proporcjonalnie do prądu obciążenia twornika i każde obciążenie wymaga innego położenia szczotek.