Comutação é o processo mecânico em máquina CC que inverte corrente bobina induzido no instante preciso que bobina passa pelo plano neutro magnético, garantindo torque unidirecional.
Por Que Necessária
Condutores induzido sob polo norte conduzem corrente uma direção; sob polo sul, torque requer corrente oposta. Conforme rotor gira, cada bobina deve inverter direção corrente cada meia volta. Sem comutação, torque inverteria → motor trava.
Hardware: Comutador e Escovas
- Comutador: Cilindro segmentos cobre isolados (um por extremidade bobina), montado eixo.
- Escovas: Blocos estacionários carbono/grafite pressionando comutador. Conduzem corrente entre terminais estacionários e segmentos rotativos.
- Posição Escovas: Ajustada eixo neutro magnético (neutro geométrico ± compensação) para comutação sem faíscas.
Processo Comutação (Ideal vs Real)
- Ideal: Corrente inverte instantaneamente (linha diagonal) durante período curto-circuito escova. Tensão reatância zero.
- Real (Prático): Indutância bobina L opõe di/dt → tensão reatância induzida e = −L(di/dt) atrasa inversão → corrente não totalmente invertida quando escova deixa segmento → faíscas borda traseira.
Técnicas Melhoria
- Interpólos (Polos Comutadores): Polos estreitos entre polos principais, enrolados série com induzido. Produzem fluxo ∝ Ia cancelar tensão reatância. Padrão todas máquinas HP integral.
- Enrolamentos Compensadores: Nas faces polos, série com induzido. Cancelam distorção reação induzido. Motores grandes, duty severo.
- Seleção Grau Escovas: Eletrografite (alta corrente), metal-grafite (baixa tensão), carbono (alta velocidade).
- Pressão Escovas: 1,5–2,5 psi típico. Baixa → bounce/faísca; alta → desgaste.
Tipos
- Comutação Ideal: Teórica, zero faísca.
- Comutação Reta (Resistência): Escovas/bobinas alta resistência aumentar constante tempo L/R.
- Comutação Atrasada/Acelerada: Deslocamento escovas (obsoleto; causa enfraquecimento fluxo).
- Comutação Compensada: Interpólos + enrolamentos compensadores → sem faíscas faixa carga.
Boa comutação = longa vida escovas, baixo EMI, alta eficiência. Má comutação = comutador picado, pó escovas, ruído rádio, risco flashover.
