Un conmutador es una parte esencial de una máquina de CC y se comporta como un interruptor inversor.
En el caso de un generador de CC, el conmutador se utiliza para convertir la corriente alterna (CA) en corriente continua (CC).
En el caso de un motor de CC, se utiliza para invertir la corriente disponible del suministro de CC y ayuda a mantener un par unidireccional.
El conmutador está hecho de alambres de cobre estirados duros en forma de cuña. (Alambre duro estirado significa que el alambre se estira de tal manera que proporciona más fuerza a la máquina).
Se utiliza en máquinas de CC (motor de CC, generador de CC, dínamo) y motores universales.
Generalmente, se utiliza junto con los pinceles. Y las escobillas son partes estacionarias, y el conmutador es una parte giratoria.
Papel del conmutador
El conmutador conecta el circuito del inducido giratorio al circuito estacionario.
Como sabemos, la armadura es una pieza giratoria. Y la carga o fuente conectada con la máquina de CC debe estar conectada con los terminales estacionarios.
Por lo tanto, el conmutador y las escobillas ayudan a conectar los conductores del inducido giratorio a las terminales estacionarias.
Un generador de CC convierte la entrada mecánica en la salida eléctrica de corriente continua (CC). Si una bobina gira en un campo magnético, generará una corriente alterna. Por lo tanto, el conmutador convierte la corriente alterna en corriente continua.
Una fuente de CC alimenta un motor de CC. El suministro de CC ingresa a la máquina a través del cepillo y el conmutador. Y el conmutador aplica corriente eléctrica al devanado del inducido. En cada media vuelta, invierte el sentido de la corriente en el devanado giratorio. Y ayuda a producir una fuerza de rotación constante.
¿Cómo funciona el conmutador en el generador de CC?
Para comprender el funcionamiento de un conmutador, tomamos un ejemplo de un bucle único.
Primero, consideramos la operación sin un conmutador en un solo lazo. El diagrama de circuito de un bucle simple sin conmutador se muestra en la siguiente figura.
Aquí se coloca un solo bucle (ABCD) entre el campo magnético generado por los imanes permanentes. Los terminales de las bobinas están conectados con el anillo colector y el conjunto de escobillas.
La dirección de un campo magnético es siempre de polo N a polo S. Entonces, consideremos este arreglo para una acción de generador. Y por medios externos, el bucle gira en el sentido de las agujas del reloj.
En esta condición, la EMF se induce en los conductores del bucle. Y debido a EMF, la corriente comienza a fluir hacia los conductores.
La dirección de la corriente en el conductor-1 es de A a B. De manera similar, la dirección de la corriente en el conductor-2 es de C a D. Por lo tanto, la dirección de la corriente a través de la carga es de F a H.
Después de la media rotación, el arreglo anterior se parece a la figura de abajo.
Ahora, en esta condición, la dirección de un campo magnético no cambia. Pero se cambia la posición de los conductores.
Por lo tanto, la corriente que fluye a través del conductor-1 es de B a A. Y la corriente que fluye a través del conductor-2 es de D a C.
Entonces, podemos ver que la dirección actual cambia a la condición anterior.
La forma de onda de salida de este arreglo se muestra en la siguiente figura.
La forma de onda de salida cambia la polaridad (positiva a negativa) en este arreglo. Por lo tanto, este arreglo produce corriente alterna. Pero necesitamos corriente directa.
Para hacerlo, necesitamos reemplazar los anillos colectores con el conmutador. Y el arreglo se muestra en la siguiente figura.
Los terminales de una bobina (conductores) están conectados con los conmutadores. Y el conmutador gira con la bobina.
Los conmutadores están conectados con escobillas. Y los cepillos son estacionarios. La carga está conectada a través de los cepillos.
Ahora, la dirección de un campo magnético es de polo N a polo S. Y la corriente que pasa por el conductor-1 es de A a B. La corriente que pasa por el conductor-2 es de C a D.
Por lo tanto, la corriente que pasa a través de la carga es de F a G.
Después de la mitad de la rotación, el arreglo se parece a la figura de abajo.
En esta condición, la corriente que pasa a través del conductor-1 es de B a A. Y la dirección de la corriente a través del conductor-2 es de D a C. Por lo tanto, la dirección de la corriente a través de la carga es de F a g
Por lo tanto, la dirección de la corriente a través de la carga no cambia después de la mitad de la rotación. Aún más, la bobina gira en el sentido de las agujas del reloj. Pero la corriente que pasa a través de la carga permanece en una dirección.
El gráfico de este arreglo se muestra en la siguiente figura.
Aquí, podemos ver los flujos de corriente en una sola dirección. Por lo tanto, podemos obtener la salida de CC pulsante de este arreglo con la ayuda de un conmutador.