La funzione di un commutatore in un generatore, in particolare in un generatore CC (corrente continua), è quella di convertire la corrente alternata (CA) generata negli avvolgimenti dell’indotto in corrente continua (CC). Mentre l’armatura ruota all’interno del campo magnetico, la tensione CA viene indotta nelle bobine dell’armatura a causa dell’induzione elettromagnetica. Il commutatore, costituito da segmenti di rame isolati tra loro e montati sull’albero del rotore, ruota con l’armatura. Inverte la direzione del flusso di corrente nelle bobine dell’armatura nel momento preciso in cui la tensione indotta cambia direzione, garantendo che l’uscita dal generatore sia CC. “Commutando” o commutando efficacemente le connessioni al circuito esterno, il commutatore mantiene un’uscita CC stabile nonostante la natura CA della tensione indotta negli avvolgimenti dell’armatura.
Un commutatore funziona come un raddrizzatore meccanico nei generatori CC. Il suo ruolo principale è quello di invertire la direzione del flusso di corrente negli avvolgimenti dell’armatura al momento giusto per produrre una tensione di uscita unidirezionale (CC). Questa azione di commutazione avviene quando i segmenti del commutatore passano sotto spazzole fisse che collegano l’armatura rotante al circuito di carico esterno. Garantendo che la corrente scorra sempre nella stessa direzione nel circuito esterno, il commutatore consente al generatore di produrre una tensione di uscita CC costante adatta ad alimentare dispositivi e sistemi elettrici.
L’armatura e il commutatore sono due componenti distinti all’interno di un generatore CC. L’armatura si riferisce alla parte rotante del generatore costituita da bobine di filo avvolte attorno a un nucleo. Quando l’armatura ruota all’interno del campo magnetico prodotto dai magneti del campo stazionario del generatore, la tensione CA viene indotta negli avvolgimenti dell’armatura a causa della legge di Faraday sull’induzione elettromagnetica. Il commutatore, invece, è montato sull’albero del rotore del generatore ed è costituito da segmenti di rame isolati tra loro. La sua funzione è convertire la tensione CA indotta negli avvolgimenti dell’armatura in tensione CC invertendo la direzione del flusso di corrente al momento giusto.
In un generatore DC, le spazzole svolgono un ruolo cruciale nel trasferimento della corrente elettrica tra il commutatore rotante e il circuito esterno stazionario. Posizionate contro i segmenti del commutatore, le spazzole sono generalmente realizzate in carbonio o grafite per fornire una buona conduttività elettrica e resistenza all’usura. La loro funzione è quella di mantenere un contatto elettrico continuo con i segmenti rotanti del commutatore consentendo allo stesso tempo all’armatura di ruotare liberamente. Le spazzole trasportano la corrente indotta negli avvolgimenti dell’indotto al circuito di carico esterno, consentendo al generatore di fornire energia elettrica. Contribuiscono inoltre a garantire una commutazione fluida fornendo un percorso a bassa resistenza per il flusso di corrente e aiutando a dissipare il calore generato durante il funzionamento.
Un interruttore decommutatore, noto anche come interruttore di commutazione o interruttore commutatore, è un dispositivo utilizzato in alcuni tipi di macchine elettriche, in particolare nei motori o generatori a commutatore. La sua funzione è quella di invertire le connessioni ai segmenti del commutatore, invertendo di fatto la direzione del flusso di corrente negli avvolgimenti dell’indotto. Questa inversione è fondamentale nelle applicazioni in cui è richiesto il funzionamento bidirezionale o il controllo reversibile del motore o del generatore. Invertendo la polarità dei collegamenti sul commutatore, l’interruttore del decommutatore consente un’inversione graduale e controllata della direzione del motore o della polarità della tensione generata, a seconda dei requisiti dell’applicazione. Questo dispositivo garantisce che il motore o il generatore possano funzionare in modo efficiente ed efficace sia in modalità avanti che in retromarcia, a seconda delle necessità.