Komutátor (elektrotechnika)

Z Multimediaexpo.cz

Verze z 12. 9. 2011, 10:34

Princip činnosti jednoduchého komutátoru. Ukázka přepínání polarity během otačení rotoru.

Komutátor je mechanický rotační usměrňovač (respektive mechanický rotační přepínač), který je používán zejména u elektrických stejnosměrných motorů. Zajišťuje přepínání směru proudu vedeného do rotorových cívek tak, aby byla napájena vždy cívka pod aktivním pólem a byla dosažena co největší účinnost stroje.

Komutátor bývá částí jak u stejnosměrných rotačních elektrických strojů (stejnosměrný motor, dynamo), tak i u univerzálních motorků fungujících na stejnosměrný i střídavý proud (ve vrtačkách, mixérech atd.). Je umístěn vždy na rotoru stroje, skládá se z řady vzájemně izolovaných vodivých lamel, na něž doléhají kartáče (obvykle grafitové, nazývané proto uhlíky).

Komutátor jako poměrně složitá mechanická součást přenášející velké proudy bývá zdrojem nežádoucích mechanických poruch či elektromagnetického rušení, jež vzniká vlivem nežádoucího jiskření. To nastavává především vlivem vzniku vzduchových mezírek mezi sběračem proudu a povrchem komutátoru. Vzhledem k tomuto jiskření mezi kartáči a komutátorem nejsou stroje vybavené komutátory vhodné do prostředí s možností výskytu hořlavých či výbušných plynů (např. hlubinné doly, kde se často vysktyuje výbušný plyn metan).

Kartáče i komutátor se vlivem tření a jiskření obrušují a proto mají komutátorové motory krátkou životnost (nebo servisní periodu). To nevadí u motorů používaných občasně, jak je tomu např. u fénů, ručního elektrického nářadí a pohonu stěračů automobilu. Vadí to ale u zařízení s trvalým provozem, např. větráků. U takových konstrukcí se používají bezkomutátorové motory, např. asynchronní motor na střídavý proud. Pro použití stejnosměrného proudu je ale komutace nezbytná. Mechanický komutátor lze nahradit bezkontaktním elektronickým. Například k chlazení polovodičů v počítačích se používají miniaturní větráčky se stejnosměrným napájením. Je v nich vestavěn elektronický komutátor, napájející stator. Rotor motorku je tvořen trvalým magnetem. Směr proudu vinutí dvou fází přepíná elektronika na základě Hallova senzoru, měřícího orientaci magnetického pole rotoru. V angličtině je pro takový motor výraz BLDC (Brushless DC) nebo též ECM (Electronically Commutated Motor).

Stejnosměrné stroje s mechanickým komutátorem byly díky snadné regulaci prakticky nezbytnou součástí elektrických pohonů až téměř do konce 20. století. Pak ale umožnil vývoj levných polovodičů nahradit jeho funkci silnoproudou elektronikou. Dynamo pak bylo možno nahradit spolehlivějším a levnějším alternátorem a stejnosměrný motor asynchronním motorem s elektronickým řízením.

Související články

• Stejnosměrný motor
• Dynamo
• Ward Leonardovo soustrojí