Quais são os Métodos de Melhoria da Comutação?

Quais são os Métodos de Melhoria da Comutação?

Definição de comutação

A comutação é o processo de inversão da corrente no enrolamento para manter o motor funcionando de forma eficiente.

Existem três métodos principais de melhoria da comutação.

• Comutação por resistência

• Comutação por E.M.F.

• Enrolamentos compensadores

Comutação por Resistência

Neste método de comutação, usamos escovas de alta resistência elétrica para obter uma comutação sem faíscas. Isso pode ser obtido substituindo escovas de cobre de baixa resistência por escovas de carvão de alta resistência.

Podemos ver claramente na imagem que a corrente IC do enrolamento C pode chegar à escova de duas maneiras durante o período de comutação. Um caminho é direto através do segmento b do coletor e para a escova, e o 2º caminho é primeiro através do enrolamento B em curto-circuito e depois através do segmento a do coletor e para a escova. Quando a resistência da escova é baixa, a corrente IC do enrolamento C seguirá o caminho mais curto, ou seja, o 1º caminho, pois sua resistência elétrica é comparativamente baixa, sendo mais curto que o 2º caminho.

Quando são usadas escovas de alta resistência, conforme a escova se move em direção aos segmentos do coletor, a área de contato da escova e do segmento b diminui e a área de contato com o segmento a aumenta. Agora, como a resistência elétrica é inversamente proporcional à área de contato, a resistência Rb aumentará e Ra diminuirá conforme a escova se move. Então, a corrente preferirá o 2º caminho para chegar à escova.

Este método garante a rápida inversão da corrente na direção desejada, melhorando a comutação.

ρ é a resistividade do condutor.

l é o comprimento do condutor.

A é a seção transversal do condutor (neste caso, é usada como área de contato).

 Comutação por E.M.F.

A principal razão para o atraso na inversão da corrente no enrolamento em curto-circuito durante o período de comutação é a propriedade indutiva do enrolamento. Neste tipo de comutação, a tensão reativa produzida pelo enrolamento devido à sua propriedade indutiva é neutralizada pela produção de um E.M.F. reverso no enrolamento em curto-circuito durante o período de comutação.

Tensão Reativa

O aumento de tensão no enrolamento em curto-circuito devido à propriedade indutiva do enrolamento, que opõe a inversão da corrente nele durante o período de comutação, é chamado de tensão reativa.

Podemos produzir E.M.F. reverso de duas maneiras:

• Pelo deslocamento das escovas.

• Usando interpolos ou polos de comutação.

 Método de Deslocamento de Escovas para Comutação

 Neste método de melhoria da comutação, as escovas são deslocadas na direção à frente para o gerador DC e na direção para trás para o motor, para produzir o E.M.F. reverso suficiente para eliminar a tensão reativa. Quando as escovas são deslocadas para a frente ou para trás, isso coloca o enrolamento em curto-circuito sob a influência do próximo polo, que tem polaridade oposta. Então, os lados do enrolamento cortarão o fluxo necessário dos polos principais de polaridade oposta para produzir o E.M.F. reverso suficiente. Este método é raramente usado porque, para obter os melhores resultados, com cada variação de carga, as escovas precisam ser deslocadas.

Método de Uso de Interpolos

 Neste método, pequenos polos chamados interpolos são fixados ao yoke e colocados entre os polos principais. Para geradores, sua polaridade coincide com a dos polos principais adjacentes, e para motores, coincide com a dos polos principais anteriores. Os interpolos induzem um E.M.F. no enrolamento em curto-circuito durante o período de comutação, opondo-se à tensão reativa e garantindo a comutação sem faíscas.

Enrolamentos Compensadores

Esta é a medida mais eficaz para eliminar o problema de reação do armadura e flash-over, equilibrando o m.m.f. do armadura. Os enrolamentos compensadores são colocados em ranhuras fornecidas nas faces dos polos, paralelas aos condutores do rotor (armadura).

A principal desvantagem dos enrolamentos compensadores é seu alto custo. Eles são principalmente usados em máquinas grandes sujeitas a sobrecargas pesadas ou travamento e em pequenos motores que requerem reversão súbita e aceleração alta.