Dalam kehidupan seharian kita, penggunaan mesin DC untuk keperluan harian kita telah menjadi perkara biasa. Mesin DC adalah penukaran tenaga peranti yang membuat penukaran elektro-mekanikal . Terdapat dua jenis mesin DC - motor DC dan Penjana DC . Motor DC menukar daya elektrik DC menjadi gerakan mekanikal sedangkan generator DC menukar gerakan mekanikal menjadi daya DC. Tetapi tangkapannya, arus yang dihasilkan dalam generator DC adalah AC tetapi output penjana adalah DC !! Dengan cara yang sama, prinsip motor berlaku ketika arus di gegelung bergantian, tetapi kuasa yang dikenakan pada motor DC adalah DC !! Lalu bagaimana mesin ini berjalan? Jawapan untuk keajaiban ini adalah peranti kecil bernama 'Commutator'.
Apa itu Komutasi?
Pergantian dalam mesin DC adalah proses di mana pembalikan arus berlaku. Dalam generator DC proses ini digunakan untuk menukar AC yang diinduksi dalam konduktor ke output DC. Dalam motor DC pergantian digunakan untuk membalikkan arah Arus DC sebelum digunakan pada gegelung motor.
Bagaimana Proses Pergantian Berlaku?
Peranti yang dipanggil Commutator membantu dalam proses ini. Mari kita lihat fungsi motor DC untuk memahami proses pergantian. Prinsip asas di mana motor berfungsi adalah aruhan elektromagnetik. Apabila arus disalurkan melalui konduktor, ia menghasilkan garis medan magnet di sekelilingnya. Kita juga tahu bahawa apabila utara magnetik dan selatan magnetik saling berhadapan, garis daya magnet bergerak dari magnet Kutub Utara ke magnet Kutub Selatan seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah.
Garisan Magnetik Angkatan
Apabila konduktor dengan medan magnet yang diinduksi di sekelilingnya, diletakkan di jalur garis kekuatan magnet ini, ia menyekat jalan mereka. Jadi garis-garis magnet ini cuba menghilangkan halangan ini dengan menggerakkannya ke atas atau ke bawah bergantung pada arah arus di pemandu . Ini menimbulkan kesan motor.
Kesan Motor pada Gegelung
Apabila sebuah Gegelung elektromagnetik diletakkan di antara dua magnet dengan utara menghadap ke selatan magnet lain, garis magnet menggerakkan gegelung ke atas ketika arus berada dalam satu arah dan ke bawah ketika arus di gegelung berada dalam arah terbalik. Ini mewujudkan gerakan putaran gegelung. Untuk mengubah arah arus dalam gegelung, dua logam berbentuk setengah bulan dilampirkan pada setiap hujung gegelung yang disebut Commutator. Berus logam diletakkan dengan satu hujung melekat pada bateri dan hujung yang lain disambungkan ke komutator.
Motor DC
Pergantian dalam Mesin DC
Setiap gegelung Armature mengandungi dua komutator yang terpasang di hujungnya. Untuk transformasi arus, segmen dan berus Commutator harus mengekalkan hubungan yang sentiasa bergerak. Untuk mendapatkan nilai output yang lebih besar lebih dari satu gegelung digunakan dalam mesin DC. Jadi, bukannya satu pasangan, kita mempunyai beberapa pasang segmen Commutator.
Peralihan DC
Gegelung dilancarkan untuk jangka masa yang sangat singkat dengan bantuan berus. Tempoh ini dikenali sebagai tempoh pergantian. Mari kita perhatikan motor DC di mana lebar bar Commutator sama dengan lebar berus. Biarkan arus yang mengalir melalui konduktor menjadi Ia. Biarkan a, b, c menjadi segmen Komutator motor. Pembalikan arus di gegelung .i.e. proses komutasi dapat difahami dengan langkah-langkah di bawah.
Kedudukan-1
kedudukan 1
Biarkan Armature mula berputar, kemudian berus bergerak di atas segmen komutator. Biarkan kedudukan pertama kenalan komutator berus berada di segmen b seperti yang ditunjukkan di atas. Oleh kerana lebar komutator sama dengan lebar berus, di kedudukan di atas jumlah kawasan komutator dan sikat saling bersentuhan. Jumlah arus yang dilakukan oleh segmen komutator ke dalam sikat pada kedudukan ini adalah 2Ia.
Kedudukan-2
Kini angker berputar ke arah kanan dan berus bersentuhan dengan bar a. Pada kedudukan ini, arus yang dikendalikan akan menjadi 2Ia, tetapi arus dalam gegelung berubah. Di sini arus mengalir melalui dua jalur A dan B. 3/4 dari 2Ia berasal dari gegelung B dan selebihnya 1/4 berasal dari gegelung A. Ketika KCL diterapkan pada segmen a dan b, arus melalui gegelung B dikurangkan menjadi Ia / 2 dan arus yang ditarik melalui segmen a adalah Ia / 2.
kedudukan 2
Kedudukan-3
Pada kedudukan ini separuh berus, permukaan bersentuhan dengan segmen a dan separuh lagi dengan segmen b. Oleh kerana jumlah sikat palung arus yang dilukis adalah 2Ia, arus Ia ditarik melalui gegelung A dan Ia ditarik melalui gegelung B. Dengan menggunakan KCL kita dapat melihat bahawa arus dalam gegelung B akan menjadi sifar.
kedudukan 3
Kedudukan-4
Dalam kedudukan ini, seperempat permukaan berus akan bersentuhan dengan segmen b dan tiga keempat dengan segmen a. Berikut arus yang dilancarkan melalui gegelung B adalah - Ia / 2. Di sini kita dapat melihat bahawa arus dalam gegelung B terbalik.
kedudukan 4
Kedudukan-5
Pada kedudukan ini, sikat bersentuhan penuh dengan segmen a dan arus dari gegelung B adalah Ia tetapi arah terbalik ke arah semasa dari kedudukan 1. Oleh itu, proses penggantian selesai untuk segmen b.
kedudukan 5
Kesan Pergantungan
Pengiraan disebut Pergantian Ideal apabila pembalikan arus selesai pada akhir tempoh pergantian. Sekiranya pembalikan semasa diselesaikan dalam tempoh pergantian, percikan berlaku pada sentuhan berus dan pemanasan berlebihan berlaku merosakkan permukaan komutator. Kecacatan ini dipanggil Mesin yang tidak berfungsi dengan baik.
Untuk mengelakkan kecacatan jenis ini terdapat tiga jenis kaedah untuk meningkatkan pergantian.
- Pergantungan rintangan.
- Pergantian EMF.
- Menggulung penggulungan.
Pergerakan Rintangan
Untuk mengatasi masalah pergantian yang buruk Kaedah penukaran daya tahan digunakan. Dalam kaedah ini, berus tembaga dengan rintangan yang lebih rendah diganti dengan berus karbon dengan rintangan yang lebih tinggi. Rintangan meningkat dengan penurunan luas keratan rentas. Jadi, rintangan segmen komutator trailing meningkat ketika berus bergerak menuju segmen terkemuka. Oleh itu, segmen terkemuka sangat digemari untuk laluan semasa dan arus yang besar mengambil jalan yang disediakan oleh segmen terkemuka untuk mencapai sikat. Ini dapat difahami dengan baik dengan melihat gambar kita di bawah.
Pada rajah di atas arus dari gegelung 3 boleh mengambil dua jalan. Laluan 1 dari gegelung 3 ke gegelung 2 dan segmen b. Laluan 2 dari gegelung litar pintas 2 kemudian gegelung 1 dan segmen a. Apabila berus tembaga digunakan arus akan mengambil jalan 1 kerana rintangan yang lebih rendah yang ditawarkan oleh jalan. Tetapi apabila berus karbon digunakan, arus lebih memilih Jalur 2 kerana ketika kawasan hubungan antara sikat dan segmen berkurang maka rintangan meningkat. Ini menghentikan pembalikan arus awal dan mencegah percikan pada mesin DC.
Pergantian EMF
Harta aruhan gegelung adalah salah satu sebab untuk pembalikan arus yang perlahan semasa proses penggantian. Masalah ini dapat diatasi dengan meneutralkan voltan reaktansi yang dihasilkan oleh gegelung dengan menghasilkan e.m.f terbalik dalam gegelung litar pintas semasa tempoh penggantian. Pergantian EMF ini juga dikenali sebagai voltan commutation.
Ini boleh dilakukan dalam dua kaedah.
- Dengan kaedah Brush Shifting.
- Dengan Menggunakan kutub bergantian.
Dalam kaedah pergeseran berus, sikat dialihkan ke hadapan untuk penjana DC dan ke belakang dalam motor DC. Ini mewujudkan fluks di zon neutral. Semasa gegelung bergerak memotong fluks, voltan kecil disebabkan. Oleh kerana kedudukan berus harus dialihkan untuk setiap variasi beban, kaedah ini jarang disukai.
Dalam kaedah kedua, kutub berganti digunakan. Ini adalah tiang magnet kecil yang diletakkan di antara tiang utama yang dipasang ke stator mesin. Ini dilampirkan secara bersambung dengan angker. Kerana arus beban menyebabkan kembali e.m.f. , kutub bergerak ini meneutralkan kedudukan medan magnet.
Tanpa kutub peralihan ini, slot komutator tidak akan selaras dengan bahagian medan magnet yang ideal kerana kedudukan medan magnet berubah kerana belakang. Sepanjang tempoh pergantian, kutub peralihan ini menyebabkan e.m.f pada gegelung litar pintas yang menentang voltan reaktansi dan memberikan pergantian tanpa percikan.
Polaritas kutub bergerak sama dengan tiang utama yang terletak di sebelahnya untuk penjana sedangkan kutub kutub bergerak bertentangan dengan kutub utama di motor.
Belajar mengenai komutator kami mendapati bahawa peranti kecil ini memainkan peranan penting dalam kerja mesin DC yang betul. Bukan hanya sebagai penukar semasa tetapi juga untuk fungsi mesin yang selamat tanpa kerosakan akibat percikan api, komutator adalah alat yang sangat berguna. Tetapi dengan peningkatan teknologi, komutator digantikan dengan teknologi baru. Bolehkah anda menamakan teknik baru yang menggantikan komutator dalam beberapa hari terakhir?
