Quali sono i Metodi per Migliorare la Commutazione?

Quali sono i Metodi per Migliorare la Commutazione?

Definizione di commutazione

La commutazione è il processo di inversione della corrente nella bobina per mantenere il motore in funzione in modo efficiente.

Ci sono tre principali metodi per migliorare la commutazione. 

• Commutazione a resistenza

• Commutazione a f.e.m.

• Avvolgimenti compensatori

Commutazione a Resistenza

In questo metodo di commutazione si utilizzano spazzole ad alta resistenza elettrica per ottenere una commutazione senza scintille. Questo può essere ottenuto sostituendo le spazzole di rame a bassa resistenza con spazzole di carbone ad alta resistenza.

Si può chiaramente vedere dalla figura che la corrente IC dalla bobina C può raggiungere la spazzola in due modi durante il periodo di commutazione. Un percorso è diretto attraverso il segmento del commutatore b e poi alla spazzola e il secondo percorso è prima attraverso la bobina B a cortocircuito e poi attraverso il segmento del commutatore a e alla spazzola. Quando la resistenza della spazzola è bassa, la corrente IC dalla bobina C seguirà il percorso più breve, cioè il primo percorso, poiché la sua resistenza elettrica è relativamente bassa perché è più corto del secondo percorso.

Quando si utilizzano spazzole ad alta resistenza, man mano che la spazzola si muove verso i segmenti del commutatore, l'area di contatto tra la spazzola e il segmento b diminuisce e l'area di contatto con il segmento a aumenta. Ora, poiché la resistenza elettrica è inversamente proporzionale all'area di contatto, la resistenza Rb aumenterà e Ra diminuirà man mano che la spazzola si muove. Quindi la corrente preferirà il secondo percorso per raggiungere la spazzola.

Questo metodo assicura una rapida inversione della corrente nella direzione desiderata, migliorando la commutazione.

ρ è la resistività del conduttore.

l è la lunghezza del conduttore.

A è la sezione trasversale del conduttore (qui viene utilizzato come area di contatto).

 Commutazione a f.e.m.

La principale ragione del ritardo nell'inversione della corrente nella bobina a cortocircuito durante il periodo di commutazione è la proprietà induttiva della bobina. In questo tipo di commutazione, la tensione reattiva prodotta dalla bobina a causa della sua proprietà induttiva, viene neutralizzata producendo un f.e.m. inverso nella bobina a cortocircuito durante il periodo di commutazione.

Tensione Reattiva

L'aumento di tensione nella bobina a cortocircuito a causa della proprietà induttiva della bobina, che oppone l'inversione della corrente durante il periodo di commutazione, è chiamato tensione reattiva.

Possiamo produrre un f.e.m. inverso in due modi

• Spostando le spazzole.

• Utilizzando poli intermedi o poli di commutazione.

 Metodo di Spostamento delle Spazzole per la Commutazione

 In questo metodo per migliorare la commutazione, le spazzole vengono spostate in avanti per il generatore a corrente continua e all'indietro per il motore per produrre un f.e.m. inverso sufficiente per eliminare la tensione reattiva. Quando alle spazzole viene dato uno spostamento in avanti o all'indietro, ciò porta la bobina a cortocircuito sotto l'influenza del polo successivo, che ha polarità opposta. Allora i lati della bobina taglieranno il flusso necessario dai poli principali di polarità opposta per produrre un f.e.m. inverso sufficiente. Questo metodo è raramente utilizzato perché, per ottenere i migliori risultati, con ogni variazione del carico, le spazzole devono essere spostate.

Metodo di Utilizzo dei Poli Intermedi

 In questo metodo, piccoli poli chiamati poli intermedi sono fissati al telaio e posizionati tra i poli principali. Per i generatori, la loro polarità corrisponde ai poli principali adiacenti, e per i motori, corrisponde ai poli principali precedenti. I poli intermedi inducono un f.e.m. nella bobina a cortocircuito durante il periodo di commutazione, opponendosi alla tensione reattiva e assicurando una commutazione senza scintille.

Avvolgimenti Compensatori

Questa è la misura più efficace per eliminare il problema della reazione dell'armatura e del flash over bilanciando il mmf dell'armatura. Gli avvolgimenti compensatori sono posizionati in scanalature fornite sulle facce dei poli parallele ai conduttori del rotore (armatura).

Il principale svantaggio degli avvolgimenti compensatori è il loro alto costo. Vengono utilizzati principalmente in macchine grandi soggette a sovraccarichi pesanti o a blocchi e in piccoli motori che richiedono inversioni repentine e accelerazioni elevate.