Quins són els Mètodes per Millorar la Commutació?

Quins són els mètodes per millorar la commutació?

Definició de commutació

La commutació és el procés d'invertir la corrent en la bobina per mantenir el motor funcionant de manera eficient.

Hi ha tres mètodes principals per millorar la commutació.

• Commutació per resistència

• Commutació per F.E.M.

• Bobines compensadores

Commutació per resistència

En aquest mètode de commutació utilitzem escovines d'alta resistència elèctrica per obtenir una commutació sense espurnes. Això es pot aconseguir reemplaçant les escovines de baixa resistència de cobre amb escovines de carboni d'alta resistència.

Podem veure clarament de la imatge que la corrent IC de la bobina C pot arribar a l'escovina de dues maneres durant el període de commutació. Un camí és directament a través del segment del col·lectora b i a l'escovina, i el segon camí és primer a través de la bobina B en curt circuit i després a través del segment del col·lectora a i a l'escovina. Quan la resistència de l'escovina és baixa, la corrent IC de la bobina C seguirà el camí més curt, és a dir, el primer camí, ja que la seva resistència elèctrica és comparativament baixa perquè és més curt que el segon camí.

Quan s'utilitzen escovines d'alta resistència, a mesura que l'escovina es mou cap als segments del col·lectora, l'àrea de contacte entre l'escovina i el segment b disminueix i l'àrea de contacte amb el segment a augmenta. Ara, com la resistència elèctrica és inversament proporcional a l'àrea de contacte, la resistència Rb augmentarà i Ra disminuirà a mesura que l'escovina es mogui. Aleshores, la corrent preferirà el segon camí per arribar a l'escovina.

Aquest mètode assegura una inversió ràpida de la corrent en la direcció desitjada, millorant la commutació.

ρ és la resistivitat del conductor.

l és la longitud del conductor.

A és la secció transversal del conductor (en aquesta descripció s'utilitza com àrea de contacte).

 Commutació per F.E.M.

La raó principal del retard en la inversió de la corrent en la bobina en curt circuit durant el període de commutació és la propietat inductiva de la bobina. En aquest tipus de commutació, la tensió reactança produïda per la bobina deguda a la seva propietat inductiva, s'anul·la produint un F.E.M. invers en la bobina en curt circuit durant el període de commutació.

Tensió Reactança

El pujol de tensió en la bobina en curt circuit degut a la propietat inductiva de la bobina, que oposa la inversió de la corrent en ella durant el període de commutació, es coneix com a tensió reactança.

Podem produir un F.E.M. invers de dues maneres:

• Desplaçant les escovines.

• Utilitzant pols intermedis o pols de commutació.

 Mètode de commutació per desplaçament d'escovines

 En aquest mètode per millorar la commutació, les escovines es desplaçen en sentit horari per al generador de corrent contínua i en sentit antihorari per al motor per produir un F.E.M. invers suficient per eliminar la tensió reactança. Quan les escovines s'avança o retrocedeixen, això porta la bobina en curt circuit sota l'influència del pol següent, que té polaritat oposada. Llavors, els costats de la bobina tallaran el flux necessari dels pols principals de polaritat oposada per produir un F.E.M. invers suficient. Aquest mètode es fa servir poc sovint perquè, per aconseguir els millors resultats, cal desplaçar les escovines amb cada variació de càrrega.

Mètode d'utilitzar pols intermedis

 En aquest mètode, es fixen petits pols anomenats pols intermedis a la carcassa i es col·loquen entre els pols principals. Per als generadors, la seva polaritat coincideix amb la dels pols principals adjacents, i per als motors, coincideix amb la dels pols principals precedents. Els pols intermedis induixen un F.E.M. en la bobina en curt circuit durant el període de commutació, oposant la tensió reactança i assegurant una commutació sense espurnes.

Bobines compensadores

Aquest és el mitjà més eficaç per eliminar el problema de la reacció de l'armadura i les descàrregues electriques equilibrant el mmf de l'armadura. Les bobines compensadores es col·loquen en ranures proporcionades en les cares dels pols paral·leles als conductors de l'armadura.

El principal inconvenient de les bobines compensadores és el seu alt cost. S'utilitzen principalment en màquines grans subjectes a sobrecàrregues greus o travament, i en motors petits que requereixen inversió súbita i acceleració alta.