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Conmutador

Conmutador

El conmutador o colector es un componente de un motor eléctrico formado por tiras de cobre electrolítico duro con material aislante en el medio (anteriormente micanita, hoy en día plástico ). El conjunto está aislado en el eje del rotor y las cuchillas de cobre están conectadas a los devanados de anclaje. Las escobillas de carbón instaladas permanentemente hacen contacto con el colector y proporcionan potencia a los devanados de anclaje.

Un conmutador es un interruptor eléctrico rotativo en ciertos tipos de motores eléctricos y generadores eléctricos que periódicamente cambia la dirección de la corriente entre el rotor y el circuito externo. En un motor, proporciona la energía a la mejor ubicación en el rotor, y en un generador, recibe la energía de forma similar. Como un interruptor, tiene una excepcional larga vida útil, tomando en cuenta el número de aperturas y cierres que ocurren en operación normal.

El conmutador fue utilizado por primera vez por Hippolyte Pixii en 1833, basado en una idea de André-Marie Ampère. Antonio Pacinotti construyó en Pisa en 1859 un prototipo de una máquina de CC para inducción con un anillo radial y un colector o colector radial. Él mejoró el conmutador al construirlo desde múltiples segmentos en lugar de los dos en Pixii. Este diseño se conoce con el nombre de "Anillo de Pacinotti".

Alrededor de 1869 Zénobe Gramme introdujo una serie de mejoras importantes. Logró producir un modelo que puede entregar una corriente continua suficientemente grande y constante a una capacidad relativamente importante para su uso en laboratorios.

Objetivo del conmutador

El conmutador es una parte importante en el funcionamiento de una máquina de corriente continua. Éste proporciona dos cosas:

Al igual que con un anillo deslizante, proporciona una conexión eléctrica entre las escobillas de carbón estacionarias y el eje giratorio con los devanados del rotor.

La corriente alterna generada al girar las bobinas del rotor más allá de los imanes de campo fijo se convierte en una tensión de CC (alternador) o invierte la dirección de la corriente en los devanados del rotor para que la armadura continúe girando (motor).

Un conmutador es en realidad un rectificador mecánico y un interruptor giratorio en uno. Invertir la dirección del flujo en el devanado se llama conmutación.

Principio de funcionamiento

Un conmutador consiste en un conjunto de barras de contacto fijadas al eje giratorio de una máquina, y conectadas a los devanados de la armadura. A medida que el eje gira, el conmutador invierte el flujo de corriente en un devanado. Para un devanado de armadura individual, cuando el eje ha completado media vuelta, el devanado ahora está conectado de modo que la corriente fluya a través de él en dirección opuesta a la inicial.

En un motor, la corriente de la armadura hace que el campo magnético fijo ejerza una fuerza de rotación o un par de torsión, en el bobinado para hacer que gire. En un generador, el par mecánico aplicado al eje mantiene el movimiento del devanado de la armadura a través del campo magnético estacionario, induciendo una corriente en el devanado. Tanto en el caso del motor como del generador, el conmutador invierte periódicamente la dirección del flujo de corriente a través del devanado, de modo que el flujo de corriente en el circuito externo a la máquina continúa en una sola dirección.

Conmutador práctico simplificado

Los conmutadores prácticos tienen al menos tres segmentos de contacto, para evitar un punto "muerto" donde dos cepillos puentean simultáneamente solo dos segmentos del colector. Los cepillos se hacen más anchos que el espacio aislado, para garantizar que las escobillas estén siempre en contacto con una bobina de armadura.

Para los conmutadores con al menos tres segmentos, aunque el rotor potencialmente puede detenerse en una posición donde dos segmentos del conmutador tocan un cepillo, esto solo desactiva uno de los brazos del rotor mientras que los otros seguirán funcionando correctamente. Con los brazos del rotor restantes, un motor puede producir suficiente par motor para comenzar a girar el rotor, y un generador puede proporcionar potencia útil a un circuito externo.

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Última revisión: 27 de agosto de 2018

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