Un conmutador es un interruptor eléctrico rotatorio que invierte periódicamente la corriente entre el rotor y el circuito externo. El conmutador fue descubierto por William Ritchie e Hippolyte Pixii en 1832.
¿Qué es un conmutador?
Los conmutadores se utilizan en máquinas de CC (motores de CC y generadores de CC) y motores universales.
- En un motor, un conmutador aplica una corriente eléctrica a los devanados. Se produce un par de torsión rotatorio constante invirtiendo la dirección de la corriente en los devanados giratorios cada media vuelta.
- En un generador, el conmutador invierte la dirección de la corriente y cada vuelta actúa como un rectificador mecánico para convertir la corriente alterna de los devanados en corriente continua unidireccional en el circuito de carga externo.
Definición de conmutador:
Un conmutador es un interruptor eléctrico rotatorio que invierte periódicamente la dirección de la corriente entre el rotor y el circuito externo.
Construcción de un conmutador
Un conmutador se construye con un conjunto de barras de contacto y se coloca en el eje giratorio de una máquina de CC junto al devanado de la armadura.
El conmutador invierte el flujo de corriente dentro de un devanado cuando el eje gira. Una vez que el eje completa media vuelta, los devanados se conectan de manera que la corriente pasa a través de él en sentido inverso a la primera dirección.
En un motor de corriente continua, el campo magnético utiliza una fuerza rotatoria o un par sobre el devanado para que gire. Por otro lado, en un generador de corriente continua, se aplica un par mecánico en la dirección del eje para mantener el movimiento del devanado de la armadura. En ambos casos, los conmutadores invierten la dirección del flujo de corriente a lo largo del devanado. El flujo de corriente dentro del circuito que es externo a la máquina es en una sola dirección.
Conmutación en máquinas de CC
En una máquina de CC, cada bobina de armadura contiene dos conmutadores unidos a su extremo. Los segmentos del conmutador y las escobillas deben mantener un contacto móvil continuo para una mejor transformación de la corriente. En las máquinas de CC se utiliza más de una bobina para obtener valores de salida mayores.
Ahora, consideremos un motor de CC en el que el ancho de las barras del conmutador es igual al ancho de las escobillas. Sea Ia la corriente a través del conductor. Sean a, b y c los segmentos del conmutador del motor. Los pasos de conmutación en la bobina se pueden entender mediante los siguientes pasos:
Posición 1
A medida que la armadura comienza a girar, las escobillas se mueven sobre los segmentos del conmutador. Supongamos que la primera posición del contacto de la escobilla del conmutador está en b, como se muestra en la figura. Como el ancho del conmutador y de la escobilla es igual, todo el segmento del conmutador y toda la escobilla están en contacto entre sí. La corriente total conducida por el segmento del conmutador hacia la escobilla en esta posición es igual a 2Ia.
Posición 2
A medida que la armadura gira hacia la derecha, la escobilla entra en contacto con la barra del conmutador a. En esta posición, la corriente total es 2Ia. La corriente en la bobina cambia a medida que fluye corriente a través de dos caminos A y B. 3/4 de los 2Ia provienen de la bobina B y 1/4 restante proviene de la bobina A. Cuando se aplica LCK (Ley de Corrientes de Kirchhoff) al segmento a y b, la corriente a través de la bobina B se reduce a Ia/2 y la corriente que pasa por el segmento a es Ia/2.
Posición 3
En esta posición, cada mitad de la escobilla está en contacto con el segmento a y el segmento b, como se muestra en la figura. Utilizando la LCK, observamos que la corriente en la bobina B será cero.
Posición 4
En esta posición, una cuarta parte de la escobilla está en contacto con el segmento b y tres cuartas partes con el segmento a, como se muestra en la figura. La corriente que pasa por la bobina B es de: Ia/2. Observamos que la corriente en la bobina B está invertida.
Posición 5
En esta posición, la escobilla está en pleno contacto con el segmento a y la corriente de la bobina B es Ia pero en dirección inversa a la dirección de la corriente de la posición 1. De esta forma, el proceso de conmutación se completa para el segmento b.
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Los anillos colectores y los conmutadores son dispositivos eléctricos que se utilizan para mantener la continuidad del circuito eléctrico entre un sistema giratorio y uno estático. La diferencia más importante entre ellos es que los conmutadores pueden convertir corriente alterna en corriente continua, pero los anillos colectores no.
A diferencia de los conmutadores, los anillos colectores tienen una sola función, que es permitir la conexión entre un conductor fijo y un conductor giratorio.
Preguntas más frecuentes
¿Cuándo se inventó el conmutador?
Los conmutadores fueron inventados en 1832 por William Ritchie e Hippolyte Pixii.
¿Dónde se utiliza el conmutador?
Los conmutadores se utilizan en motores de corriente continua y motores universales para garantizar que la corriente en los devanados del rotor fluya siempre en la misma dirección.
¿Cómo funcionan los conmutadores?
Un conmutador es un interruptor eléctrico rotatorio que invierte la dirección de la corriente entre el rotor y el circuito externo periódicamente. La inversión de la corriente cada media vuelta da lugar a un par de torsión rotatorio constante.
¿De qué están hechos los conmutadores?
Los conmutadores están formados por un conjunto de segmentos de cobre que se fijan alrededor del rotor.
¿El conmutador y el anillo colector son lo mismo?
Aunque ambos se utilizan para mantener la continuidad del circuito eléctrico entre un sistema giratorio y uno estático, son distintos entre sí. Los anillos colectores son anillos continuos que proporcionan una transferencia constante de señal, potencia o datos. Por otro lado, los conmutadores se utilizan en motores de corriente continua para invertir la polaridad de la corriente en los devanados del inducido.