کموتاتور چیست و تفاوت آن با کلکتور

کموتاتور با نام فارسی جابه جاگر در موتور ها و ژنراتور های الکتریکی وجود دارد. کموتاتور در سیم ‌پیچ‌ های روتور با تغییر جهت جریان الکتریکی، نیروی چرخشی (گشتاور) را ایجاد می‌کند. در موتور ها، این نیرو به چرخش روتور و در ژنراتور ها منجر به تولید جریان الکتریکی می‌ شود هم چنین در وسایل نقلیه، ابزارهای خانگی، دستگاه ‌های صنعتی و بسیاری از دستگاه‌ های الکتریکی دیگر همانند جاروبرقی، ماشین لباس‌شویی، پنکه، دریل، اره برقی استفاده می شود. برای اینکه به طور کامل بدانید کموتاتور چیست و نحوه کار آن چگونه است مطالب این مقاله را باید کامل بخوانید.

ساختار و اجزای کموتاتور چگونه است؟

در آرمیچر دستگاه های مختلف، یک استوانه تو خالی وجود دارد که توسط سیم پیچ های ارمیچر پر شده است و دور تا دور آن حلقه، استوانه ای از جنس مس وجود دارد هر بخش از حلقه ها به انتهای سیم پیچ های ارمیچر متصل می شود در دو طرف حلقه ها جاروبک یا ذغال وجود دارد و در زمان چرخش کموتاتور با آن در تماس هستند.

عملکرد کموتاتور

کموتاتور یک کلید الکترومکانیکی است که در موتورها و ژنراتورهای الکتریکی خاص به کار می‌رود. وظیفه اصلی کموتاتور، معکوس کردن دوره‌ ای جهت جریان الکتریکی در سیم‌ پیچ‌های آرمیچر (روتور) است. این کار به منظور حفظ چرخش مداوم موتور در یک جهت انجام می ‌شود. در ادامه به نحوه عملکرد کموتاتور در موتورهای الکتریکی می ‌پردازیم:

ایجاد میدان مغناطیسی:

موتورهای الکتریکی از دو بخش اصلی استاتور و روتور تشکیل شده‌اند. استاتور شامل سیم‌پیچ‌های ثابتی است که با عبور جریان الکتریکی از آنها، میدان مغناطیسی ایجاد می‌شود و روتور نیز شامل سیم ‌پیچ‌ هایی است که در داخل میدان مغناطیسی استاتور قرار می‌گیرند. با عبور جریان الکتریکی از سیم‌ پیچ‌ های روتور، میدان مغناطیسی در روتور ایجاد می ‌شود.

تولید نیروی گشتاور

بعد از آن در اثر بر همکنش میدان مغناطیسی روتور و استاتور، نیروی گشتاور تولید شده و باعث چرخش روتور می ‌شود. گشتاور نیرویی است که در دریل های شارژی نیز وجود دارد.

نقش کموتاتور

با چرخش روتور، جهت میدان مغناطیسی روتور نیز تغییر می‌ کند. اگر جهت جریان الکتریکی در سیم‌پیچ‌های روتور ثابت بماند، پس از نیم دور چرخش، جهت گشتاور نیز معکوس شده و موتور متوقف می ‌شود که کموتاتور با قطع و وصل کردن دوره ‌ای سیم‌پیچ ‌های روتور به منبع تغذیه، جهت جریان الکتریکی در آنها را معکوس می ‌کند. این کار باعث می‌شود که گشتاور در یک جهت حفظ شده و موتور به طور مداوم بچرخد.

خلاصه ای از نحوه کارکرد کموتاتور:

• با چرخش روتور، جاروبک ‌ها با قسمت هایی از کموتاتور تماس پیدا می ‌کنند.
• این اتصال باعث می‌شود که جریان الکتریکی از منبع تغذیه به سیم‌ پیچ روتور مربوطه عبور کند.
• با چرخش روتور، جز متصل به جاروبک‌ها نیز تغییر می‌کنند.
• این تغییر، جهت جریان الکتریکی در سیم‌پیچ روتور را معکوس می ‌کند.
• با معکوس شدن جهت جریان، جهت گشتاور نیز حفظ شده و موتور به طور مداوم در یک جهت می ‌چرخد.

انواع کموتاتور

انواع مختلفی از کموتاتور ها وجود دارد، اما رایج‌ ترین آن ها عبارتند از:

کموتاتور با جاروبک شینه بسته

در این کموتاتور از تعدادی تیغه مسی استفاده شده که به صورت دایره ای وجود دارند. تیغه ها توسط یک عایق از یکدیگر جدا می شوند. جاروبک ها از جنس کربن یا گرافیت هستند و به طور لغزنده روی تیغه ها حرکت می کنند.

کموتاتور با جاروبک شینه باز

این مدل کموتاتور شبیه به کموتاتور با جاروبک شینه بسته است؛ اما جاروبک ها به جای اینکه در یک قاب محصور شوند، در معرض هوا قرار دارند.

کموتاتور با جاروبک انگشتی

کموتاتور جاروبک انگشتی از تعدادی جاروبک انگشتی شکل استفاده می کند که به جای حرکت لغزنده روی تیغه ها، به آنها ضربه می زنند.

کموتاتور الکترونیکی

این نوع کموتاتور از قطعات الکترونیکی برای انجام وظایف کموتاتور مکانیکی استفاده می کند. کموتاتور های الکترونیکی جرقه زنی و نویز کمتری دارند و عمر مفید آنها بیشتر است.

چرا باید از کموتاتور استفاده کنیم؟

کموتاتور یک جزء اساسی در موتورها و ژنراتورهای الکتریکی است و به دو دلیل اصلی مورد استفاده قرار می‌ گیرد:

تغییر جهت جریان در سیم‌پیچ‌ها:

در موتور های DC، تغییر مداوم جهت جریان در سیم ‌پیچ ‌ها برای ایجاد چرخش پیوسته ضروری است. کموتاتور این تغییر جهت را با اتصال سیم‌ پیچ‌ ها به جاروبک ‌ها فراهم می ‌کند.

جمع‌آوری جریان الکتریکی:

در ژنراتور های DC، کموتاتور برای جمع‌آوری جریان الکتریکی ایجاد شده در سیم ‌پیچ‌ها و تبدیل آن به یک جریان DC خروجی واحد استفاده می‌ شود.

کاربرد های کموتاتور چیست؟

کموتاتور ها در انواع مختلفی از موتور ها و ژنراتور ها، از جمله موارد زیر کاربرد دارند.

موتورهای DC:

• موتورهای استارت خودرو
• موتورهای بالابر
• موتورهای جرثقیل
• موتورهای پمپ
• موتورهای پنکه
• موتورهای ماشین لباسشویی
• موتورهای جاروبرقی

ژنراتورهای DC:

• ژنراتورهای خودرو
• ژنراتورهای بادی
• ژنراتورهای خورشیدی
• ژنراتورهای دیزل

علاوه بر این، کموتاتور ها در برخی از دستگاه های دیگر مانند:

• دریل های برقی
• اره های برقی
• فرز های برقی
• چرخ خیاطی
• پمپ های آب

مزایای کموتاتور:

• کنترل آسان سرعت: با تغییر ولتاژ ورودی به موتور، می‌توان سرعت چرخش آن را به راحتی کنترل کرد. این امر به دلیل عملکرد کموتاتور در تغییر جهت جریان در سیم‌ پیچ‌ها است.
• گشتاور بالا: موتورهای DC با استفاده از کموتاتور می ‌توانند گشتاور بالایی در سرعت‌ های پایین تولید کنند. این امر برای بسیاری از کاربردها، مانند جرثقیل ‌ها و بالابر ها، بسیار مفید است.
• قابلیت ترمزگیری: موتورهای DC می‌ توانند به راحتی با معکوس کردن جریان، ترمزگیری کنند. این امر به دلیل عملکرد کموتاتور در تغییر جهت جریان در سیم‌پیچ‌ها است.
• سادگی تعمیر: کموتاتورها از نظر ساختاری، ساده هستند و به راحتی قابل تعمیر و نگهداری هستند.
• هزینه: کموتاتورها به طور کلی ارزان‌تر از کلکتور ها هستند.
• تنوع: کموتاتور ها در انواع مختلفی با کاربردهای مختلف موجود هستند.
• راندمان: با وجود اصطکاک بین جاروبک‌ ها و کموتاتور، راندمان موتورهای DC با کموتاتور بالا است.
• طول عمر بالا: کموتاتورها در صورت استفاده و نگهداری صحیح، عمر طولانی دارند.
• سازگاری: کموتاتورها با انواع مختلفی از موتورها و ژنراتورها سازگار هستند.

معایب کموتاتور

• جرقه‌زنی و ایجاد نویز: اصطکاک بین جاروبک ‌ها و کموتاتور می‌تواند باعث جرقه‌زنی و ایجاد نویز می شود که می ‌تواند به مرور زمان به کموتاتور و جاروبک‌ ها آسیب برساند
• نیاز به نگهداری: کموتاتور ها به طور دوره‌ ای نیاز به تمیز کردن و تعویض جاروبک‌ ها دارند.

کلکتور چیست؟

به نوع خاصی از کموتاتور که در ژنراتور های الکتریکی برای جمع‌آوری جریان الکتریکی از سیم ‌پیچ‌های آرمیچر به کار می‌رود؛ کلکتور می‌ گویند. ساختار آن کاملاً مشابه کموتاتور است .

تفاوت کموتاتور و کلکتور

تفاوت این دو در واقع جزئی است. به طور کلی به هر دو نوع آن ها سیستم جابجاگر الکتریکی گفته می شود که در موتور ها و ژنراتور ها برای تغییر جهت جریان الکتریکی به کار می ‌رود. کموتاتور اصطلاحی عمومی‌تر است، در حالی که کلکتور نوع خاصی از کموتاتور است. ساختار و عملکرد کموتاتور و کلکتور مشابه هم است. تفاوت اصلی بین کموتاتور و کلکتور در کاربرد آنها است. البته گاها تفاوت های جزیی زیر را نیز دارند.