La fonction d’un collecteur dans un générateur, en particulier dans un générateur à courant continu (courant continu), est de convertir le courant alternatif (AC) généré dans les enroulements d’induit en courant continu (DC). Lorsque l’induit tourne dans le champ magnétique, une tension alternative est induite dans les bobines d’induit en raison de l’induction électromagnétique. Le collecteur, constitué de segments de cuivre isolés les uns des autres et montés sur l’arbre du rotor, tourne avec l’induit. Il inverse le sens du flux de courant dans les bobines d’induit au moment précis où la tension induite change de direction, garantissant ainsi que la sortie du générateur est en courant continu. En « commutant » ou en commutant efficacement les connexions vers le circuit externe, le collecteur maintient une sortie CC constante malgré la nature CA de la tension induite dans les enroulements d’induit.
Un commutateur fonctionne comme un redresseur mécanique dans les générateurs à courant continu. Son rôle principal est d’inverser le sens du flux de courant dans les enroulements d’induit au bon moment pour produire une tension de sortie unidirectionnelle (CC). Cette action de commutation se produit lorsque les segments du collecteur passent sous les balais fixes qui relient l’armature rotative au circuit de charge externe. En garantissant que le courant circule toujours dans la même direction dans le circuit externe, le commutateur permet au générateur de produire une tension de sortie CC constante adaptée à l’alimentation des appareils et systèmes électriques.
L’induit et le collecteur sont deux composants distincts dans un générateur CC. L’induit fait référence à la partie rotative du générateur constituée de bobines de fil enroulées autour d’un noyau. Lorsque l’induit tourne dans le champ magnétique produit par les aimants du champ stationnaire du générateur, une tension alternative est induite dans les enroulements de l’induit en raison de la loi de Faraday sur l’induction électromagnétique. Le collecteur, quant à lui, est monté sur l’arbre du rotor du générateur et est constitué de segments de cuivre isolés les uns des autres. Sa fonction est de convertir la tension alternative induite dans les enroulements d’induit en tension continue en inversant le sens du flux de courant au bon moment.
Dans un générateur CC, les balais jouent un rôle crucial dans le transfert du courant électrique entre le collecteur rotatif et le circuit externe fixe. Positionnés contre les segments du collecteur, les balais sont généralement en carbone ou en graphite pour offrir une bonne conductivité électrique et une bonne résistance à l’usure. Leur fonction est de maintenir un contact électrique continu avec les segments rotatifs du collecteur tout en permettant à l’induit de tourner librement. Les balais transportent le courant induit dans les enroulements d’induit vers le circuit de charge externe, permettant au générateur de fournir de l’énergie électrique. Ils contribuent également à garantir une commutation fluide en fournissant un chemin à faible résistance pour le flux de courant et en aidant à dissiper la chaleur générée pendant le fonctionnement.
Un commutateur de décommutateur, également appelé commutateur de commutation ou commutateur à collecteur, est un dispositif utilisé dans certains types de machines électriques, notamment dans les moteurs ou générateurs à collecteur. Sa fonction est d’inverser les connexions vers les segments du collecteur, inversant ainsi efficacement le sens du flux de courant dans les enroulements d’induit. Cette inversion est cruciale dans les applications où un fonctionnement bidirectionnel ou une commande réversible du moteur ou du générateur est requis. En changeant la polarité des connexions au niveau du collecteur, le commutateur décommutateur permet une inversion douce et contrôlée de la direction du moteur ou de la polarité de la tension générée, en fonction des exigences de l’application. Ce dispositif garantit que le moteur ou le générateur peut fonctionner efficacement en mode marche avant et marche arrière selon les besoins.