کموتاتور

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
یک کموتاتور ریز ۵ قسمته که قطری کمتر از ۲ میلیمتر دارد و روی یک موتور جریان مستقیم در یک ماشین اسباب‌بازی کنترل رادیویی نصب شده.

کوموتاتور یا جابه‌جاگر، به یک سوئیچ الکتریکی در بعضی از موتورها یا ژنراتورهای الکتریکی اطلاق می‌شود که دائماً جهت جریان را میان روتور و مدار خارجی عوض می‌کنند. کوموتاتور در موتورها برای انتقال توان الکتریکی به روتور و در ژنراتورها برای جمع‌آوری توان به روشی مشابه استفاده می‌شود. کوموتاتور به عنوان یک کلید و با توجه به تعداد کلیدزنی‌هایی که در عمر مفید خود انجام می‌دهد، دارای عمر بسیار طولانی است.

این سوئیچ از ویژگی‌های ماشین‌های گردانی است که با جریان مستقیم کار می‌کنند. کموتاتور با تغییر جهت جریان در سیم‌پیج آرمیچر یک موتور الکتریکی، موجب ایجاد یک نیروی (گشتاور) چرخشی می‌شود. به طور مشابه، در ژنراتورها با معکوس کردن اتصال سیم‌پیچ به مدار خارجی، جهت جریان را حفظ می‌کند و جریانی یک‌سویه را به مدار خارجی تحویل می‌دهد. نخستین ماشین دی‌سی کموتاتوری توسط هیپولیت پیکسی (به انگلیسی: Hippolyte Pixii) و بر پایهٔ پیشنهاد آندره ماریا آمپر در سال ۱۸۳۲ میلادی ساخته شد.

اصول کارکرد[ویرایش]

Collecteur commutateur rotatif.png

با چرخش روتور، جریان داخل سیم‌پیچ پس از هر نیم‌دور چرخش کوموتاتور، معکوس می‌شود. این تغییر جهت جریان در سیم‌پیچ، با تغییر جهت میدان ثابت نسبت به سیم‌پیچ همراه است. جریان داخل سیم‌پیچ موجب اعمال گشتاور از طرف میدان ثابت به سیم‌پیچ می‌شود و آن را به چرخش وا می‌دارد. با چرخش روتور، میدان روتور رفته‌رفته با میدان استاتور همسو می‌شود و در اینجا کموتاتور جهت میدان را در روتور معکوس می‌کند. بنابراین موتور دائماً در حال تلاش برای رسیدن به حالت سکون است.

ساده‌ترین کموتاتور عملی[ویرایش]

Simplest Possible Commutator - Rotor View.JPG Simplest Possible Commutator - Brushes.JPG Simplest Possible Commutator - Motor Body.JPG

در عمل کوموتاتورها باید دست کم دارای سه قسمت روتوری باشند تا مانع از ایجاد نقطهٔ مرده در چرخش کموتاتور شوند.

در کوموتاتورهای دو قسمته، دو حالت وجود دارد که به حالت مرده می‌رسیم. این حالت‌ها زمانی رخ می‌دهند که جاروبک‌ها در حال عبور از انتهای یک بخش و رفتن به بخش دیگر هستند.

  1. اگر پهنای جاروبک‌ها باریکتر از فاصلهٔ عایقی میان قسمت‌ها باشد، هنگام عبور جاروبک از روی این فاصله، تماس جاروبک‌ها با هر دو قسمت قطع شده و انتقال توان بازمی‌ایستد. در چنین حالتی ژنراتور نمی‌تواند توان تولید کند و یک موتور دوقطبی نمی‌تواند آغاز به کار نماید.
  2. اگر پهنای جاروبک‌ها از پهنای فضای عایق بیشتر باشد، هنگام تماس جاروبک‌ها با هر دو قسمت اتصال‌کوتاه رخ می‌دهد و در چنین حالتی کل توان تولیدشده توسط ژنراتور از این اتصال کوتاه تخلیه می‌شود یا جریان تغذیهٔ موتور در آنجا اتصالی پیدا می‌کند. هر دو حالت منجر به اتلاف توان شدید و گرم‌شدن شدید کوموتاتور و جاروبک‌ها می‌شود.

اگر کوموتاتوری دارای سه قسمت یا بیشتر باشد، با وجود اینکه احتمال ایستادن روتور در حالتی که قسمتی از کوموتاتور یک جاروبک را لمس می‌کند وجود دارد، این امر تنها موجب تخلیهٔ انرژی یکی از بازوهای روتور خواهد شد در حالی که سایرین (در این یک بازوی باقی‌مانده) به درستی کار می‌کنند. همین بازوهای باقی‌مانده برای تولید گشتاور کافی در موتور و شروع چرخش روتور کافیست، و ژنراتور می‌تواند توان مفیدی را به مدار خارجی منتقل کند.

ساختار حلقه/قسمت[ویرایش]

سطح مقطع یک کوموتاتور که می‌توان برای تعمیر آن را باز کرد.[۱]

هر کوموتاتور به طور معمول از چندین قسمت مسی تشکیل شده‌است که روی محیط خارجی قسمت گردان ماشین (آرمیچر) نصب شده‌اند. همچنین یک مجموعه از جاروبک‌های پشتیبانی‌شده با فنر به بخش ایستای ماشین متصل می‌شوند. منبع خارجی جریان (در یک موتور) یا بار الکتریکی (در ژنراتور) به جاروبک‌ها متصل می‌شود. برای وسایل کوچک، قسمت‌های کوموتاتور را می‌توان از جنس ورقه‌های فلزی ساخت. برای تجهیزات بسیاربزرگ، این قسمت‌ها را با ریخته‌گری مس و ماشین‌کاری آن به شکل نهایی می‌سازند.

منابع[ویرایش]

  1. Hawkins Electrical Guide, Theo. Audel and Co. , 2nd ed. 1917, vol. 1, ch. 21: Brushes and the Brush Gear, p. 300, fig. 327