Co to jest komutator? Jak działa?
Komutator to element silnika elektrycznego (obok stojana i wirnika) prądu stałego i składa się z miedzianych segmentów zamocowanych na obracającym się wale. Jego główną funkcją jest zmiana kierunku prądu w uzwojeniach wirnika, co umożliwia ciągły obrót silnika elektrycznego. Pozwala to na przepływ prądu elektrycznego do wirnika synchronicznie z obrotem wirnika.
Działanie komutatora opiera się na współpracy z uzwojeniami wirnika oraz szczotkami (stykami). Szczotki, zazwyczaj wykonane z grafitu lub innego przewodzącego materiału, utrzymują stały kontakt z obracającymi się segmentami komutatora, co pozwala na przepływ prądu do uzwojeń wirnika. Komutator natomiast steruje uzwojeniem wirnika tak, aby zaczynał samodzielnie się kręcić.
Prąd dostarczany do uzwojeń wirnika przez szczotki przepływa przez segmenty komutatora. Każdy segment jest połączony z jednym końcem uzwojenia wirnika. Gdy ten się obraca, segmenty komutatora przesuwają się względem szczotek. W momencie, gdy jeden segment opuszcza szczotkę, a drugi wchodzi w kontakt, kierunek prądu w uzwojeniu wirnika zostaje odwrócony. To pozwala na utrzymanie stałego momentu obrotowego i ciągły obrót wirnika w jednym kierunku. Szczotki utrzymują stały kontakt z segmentami komutatora, zapewniając nieprzerwany przepływ energii do uzwojeń wirnika, co jest kluczowe dla stabilnej pracy silnika.
Kliknij tutaj i skorzystaj z naszej wyszukiwarki c
Zastosowanie komutatora w motoryzacji
Komutatory znajdują zastosowanie w różnych układach i komponentach samochodowych. W pojazdach elektrycznych oraz hybrydowych silniki prądu stałego z komutatorami są często stosowane ze względu na ich zdolność do dostarczania dużego momentu obrotowego przy niskich prędkościach obrotowych. Dzięki temu pojazdy te mogą szybko przyspieszać i efektywnie poruszać się w różnych warunkach drogowych.
W tradycyjnych samochodach rozrusznik, który uruchamia silnik spalinowy, jest zazwyczaj silnikiem prądu stałego wyposażonym w komutator. Rozrusznik musi dostarczyć duży moment obrotowy w krótkim czasie, co jest możliwe dzięki konstrukcji z komutatorem. Komutatory są również stosowane w różnych mniejszych silnikach elektrycznych używanych w samochodach, takich jak pompy paliwa, wycieraczki szyb, wentylatory chłodnicy oraz systemy podnoszenia szyb. Te urządzenia wymagają niezawodnej pracy i często pracują w trudnych warunkach, co czyni komutatory idealnym rozwiązaniem. Doskonale radzą sobie w wymagających sytuacjach, ponieważ charakteryzują się wysoką odpornością temperaturową.
Silniki i komponenty z komutatorami są stosunkowo proste w konstrukcji, co ułatwia ich produkcję, serwisowanie i naprawy. Komutatory i szczotki są narażone na zużycie mechaniczne, co wymaga regularnej konserwacji i wymiany tych elementów, aby zapewnić długotrwałą i niezawodną pracę.
Przyszłość komutatorów w motoryzacji
Mimo że komutatory są szeroko stosowane w wielu pojazdach, to coraz więcej producentów samochodów inwestuje w rozwój bezszczotkowych silników elektrycznych (BLDC), które eliminują potrzebę stosowania komutatorów. Silniki te oferują wyższą wydajność, mniejsze zużycie mechaniczne oraz lepszą kontrolę nad pracą silnika. Niemniej jednak komutatory nadal odgrywają ważną rolę w wielu obecnych aplikacjach motoryzacyjnych i prawdopodobnie będą używane jeszcze przez wiele lat.
