بررسی کموتاسیون از دیدگاه مداری

بررسی کموتاسیون از دیدگاه مداری:
از دیدگاه ساده مداری می توان گفت جریان ها و ولتاژهایی که در کموتاسیون در یک موتور DC برقرار می شوند، جواب مداری با مقاومت R و اندوکتانس L هستند که در آن، R از مقاومت سیم پیچ ها و مقاومت جاروبک ها تشکیل می شود و L اندوکتانس سیم پیچی است.

تغییر جهت جریان در سیم پیچ ها باید در طول زمانی که فاصله بین بخش ها یا تیغه های لغزان کموتاتور از جاروبک عبور می کند رخ دهد.

شکل زیر، یک موتور DC را با چهار سیم پیچ متصل به چهار کنتاکت یا تیغه لغزان کموتاتور نشان می دهد که با دو جاروبک ثابت تماس دارند.

وقتی روتور - که در اینجا آرمیچر است - حرکت می کند، جهت جریان ها تغییر خواهد کرد. چگونگی این تغییر جریان را در یک چهارم دور چرخش بررسی می کنیم.

در ابتدا، مطابق شکل بالا، موتور در یک سرعت ثابت در حال چرخش است و سیم پیچی های روتور در یک موقعیت متقارن کاملاً انرژی دار شده اند.

جریان کل i از دو مجموعه سیم پیچی موازی عبور می کند. فرض می کنیم ثابت زمانی L/R انرژی دار شدن سیم پیچ ها به اندازه کافی کوچک بوده و حداکثر جریان در آن ها برقرار باشد.

اکنون، مطابق شکل زیر روتور کمی به سمت چپ چرخیده است.

هنوز هم حداکثر جریان در سیم پیچ ها برقرار است، اما فاصله بین بخش ها تیغه های لغزان کموتاتور در حال عبور از زیر جاروبک است.

در یک لحظه (شکل بالا)، سیم پیچ بالایی توسط جاروبک اتصال کوتاه می شود و جریان آن برای رسیدن به صفر شروع به کاهش می کند.

بعد از آنکه روتور اندکی دیگر بچرخد، سیم پیچ سمت چپ که در حال کشیدن جریان جاروبک بود، به دلیل تنجیدگی سطح تماسِ کنتاکت (تیغه) لغزان و سمت چپ جاروبک، با افزایش مقاومت روبه رو می شود.

البته سیم پیچ بالایی هنوز با مقاومت جاروبک بالایی متصل است. جریان سیم پیچ سمت چپ باید ثابت باشد (زیرا مانند یک سلف عمل است).

بنابراین، سیم پیچ سمت چپ برای افزایش جریان گذرنده از جاروبک، ولتاژ انتهای سمت چپ سیم پیچ بالا را تغییر می دهد.

این امر سبب شروع عبور جریان از سیم پیچ بالایی در جهتی عکس و نسبت به زمانی می شود که فاصله بین تیغه های حلقه لغزان ابتدا در زیر جاروبک قرار گرفته بود.

در شکل زیر، حلقه لغزان در سمت چپ بالا تماس خود با جاروبک را از دست می دهد و جریان سیم پیچی در سمت چپ باید تماماً از سیم پیچ بالایی بگذرد که سبب آرک و جرقه جریان از حلقه لغزان سمت چپ بالا به جاروبک می شود.

اگر مقاومت جاروبک زیاد باشد، ثابت زمانی L/R کمتر بوده و کموتاسیون بهبود می یابد. وقتی تماس تیغه سمت چپ بالایی با جاروبک قطع می شود، همه جریان سمت چپ اکنون از سیم پیچ بالایی می گذرد.

در نتیجه تغییر جهت کامل جریان حاصل شده و یک چهارم دور بعدی شروع می شود.