برای خیلی ها سوال هست که کموتاتور چیست و دقیقا چه کاری را انجام می دهد، وظیفه اصلی کموتاتور یا کلکتور یا اسلیپ رینگ انتقال جریان بین قسمت ثابت و متحرک دستگاه هست البته با کمک ذغال، جریان به زغال یا جاروبک ها منتقل شده و سپس به کموتاتور برای ایجاد یک میدان مغناطیسی و تعویض جهت جریان در روتور و یا ژنراتور ها انتقال پیدا می کند، کموتاتور به عنوان یک کلید و با توجه به تعداد انجام این عمل در عمر مفید خود، مسبب تغییر حالت AC به DC می شود، در واقع عمل یکسو سازی در ژنراتور را به عهده دارد.

در ماشین آلات چرخشی که با جریان مستقیم رو به رو هستیم از این سوئیچ برای تغییر جهت جریان در سیم پیچ آرمیچر یک موتور الکتریکی برای ایجاد گشتاور (نیرو) چرخشی مورد استفاده قرار می گیرد. البته کموتاتور در ژنراتور ها هم با معکوس کردن اتصال سیم پیچ جهت جریان را عوض می کند و جریانی یک طرفه به مدار خارجی متصل شده به دستگاه ارایه می دهد.

 

 

در نیرو گاه های هسته ای و حرارتی ژنراتور ها با کمک کموتاتور قادر به انتقال ایمن و مداوم جریان و تحریک بسیار زیاد به روتور می باشند.

کموتاتور ها باید موارد زیر را ارائه دهند:

1- تولید یا انتقال مداوم برق و قابلیت اطمینان بالا

2- حفاظت در برابر شرایط نامساعد محیط همانند گرد و غبار، بخار روغن، دمای بالا و ...

3- حداقل هزینه تعمیر و نگهداری در هنگام تولید برق

کموتاتورها معمولاً به شکل مجموعه ای از قطعات (تیغه ها) عنصر مس تشکیل شده اند که در اطراف بخشی از قسمت متحرک و دوار ماشین _ روتور و مجموعه ای از ذغال های الکتریکی که درون جا ذغالی در قسمت ثابت دستگاه متصل شده باشند و بر روی هم بلغزند.

 

• منبع خارجی جریان(برای موتور) یا بار الکتریکی (برای ژنراتور) به ذغال ها متصل می شوند، برای ساخت و تولید قطعات کوچک همانند کلکتور ابزار آلات یا لوازم خانگی برقی از قالب، و در تجهیزات بزرگ مانند اسلیپ رینگ و کموتاتور و کلکتور های دستگاه های صنعتی از ریخته گری مس استفاده می شود و سپس به شکل نهایی و سفارش تراش می خورند.

 

هر قسمت رسانای کموتاتور از قسمت های مجاور خود عایق بندی شده است، در ابتدا که این فناوری برای اولین بار شکل گرفت از میکا به عنوان عایق بین تیغه ها استفاده شد (که این روش همچنان هم مرسوم هست) ولی به مرور زمان و با پیشرفت تکنولوژی پلیمر ها باعث ایجاد فاصله های پلاستیکی که با دوام تر و کمتر در معرض ترک خوردگی هستند جایگزین شدند.

 

با استفاده از گوه های عایق در اطراف محیط هر بخش جابجایی، بخش ها با استفاده از یک شکل دمبل در لبه ها یا زیر هر قسمت بر روی شافت نگه داشته می شوند. به دلیل هزینه بالای تعمیرات، برای موتورهای کوچک همانند لوازم خانگی و ابزار، قسمتها به طور دائمی در محل خود چیده می شوند و قابل برداشت نیستند و زمانی که  موتور خراب شد به راحتی تعویض می شود، در صورتی که موتورهای صنعتی بسیار بزرگ امکان اقتصادی برای جایگزینی بخشهای آسیب دیده به صورت جداگانه مقرون به صرفه تر است، بنابراین می توان گوه انتهایی را باز کرده و بخش ها را به صورت جداگانه می توان جایگزین کرد.

 

تیغه های کموتاتور به تعداد سیم پیچها (و قطعات کموتاتور) وابسته به سرعت و ولتاژ دستگاه به سیم پیچهای آرمیچر متصل می شوند. موتورهای بزرگ ممکن است صدها قطعه و بخش سیم پیچی داشته باشند.

اصطکاک بین تیغه ها و ذغال در نهایت باعث سایش هر دو سطح می شود، ذغال های الکتریکی از ماده نرم تری نسبت به کموتاتور ساخته می شوند، زودتر تمام شده و به راحتی تعویض می گردند، ذغال های بی کیفیت یا با آلیاژ نامناسب باعث سایش بیشتر کموتاتور می شوند که این امر باعث ایجاد شیارهای عمیق و بریدگی سطح کلکتور با گذشت زمان می شود، کموتاتور یا کلکتور در دستگاه های مثلا کمتر از یک کیلو وات قابلیت تعمیر ندارند بلکه همانطور که قبلا هم گفته شد مانند لوازم خانگی و ابزار آلات تعویض می گردند اما در کموتاتور های صنعتی بزرگ در صورت بروز مشکل و ساییدگی و یا حتی وجود خطوط، کموتاتور از قاب داخلی و آرمیچر جدا شده و عملیات تراشکاری بر روی آن انجام خواهد شد، این عملیات باید به صورت دقیق انجام گیرد تا بتوان دوباره از کموتاتور استفاده نمود، در غیر این صورت باعث اتصال کوتای بین بخش های دیگر کموتاتور شده و آسیب های جدی به سیستم وارد می کند.

 

 

در ابتدا بر روی کموتاتور ها از نوار های مسی استفاده می شد که این نوع برس ها با توجه به نوع سایش و درجه سختی بالا باعث خراشیدن و ایجاد شیار بر روی سطح کموتاتور می شدند و پس از کوتاه شدن آن، گرد و غبار و تکه های برس بین تیغه های کلکتور و لایه میکا رفته و عیوبی را که در بالا گفته شد ایجاد می کرد( البته امروزه شرکت های سازنده ماشین آلات صنعتی بر اساس آلیاژ کموتاتور برس های کربنی خود را انتخاب می کنند)، بعد از بررسی های فراوان و پیشرفت تکنولوژی نوار های مسی جای خود را به ذغال های صنعتی امروزی داده اند.

ذغال های گرافیتی به طور مساوی تر نسب به ذغال های متال دار خورده می شوند و کربن نرم به مراتب آسیب کمتری به قطعات کموتاتور وارد می کند. جرقه زدن کربن در مقایسه با مس کمتر است و با از بین رفتن کربن، مقاومت بالاتر کربن گرافیت منجر به مشکلات کمتری از گرد و غبار جمع شده در بخشهای کموتاتور می شود.

مس و کربن هر کدام برای ماشین آلات خاص خود مناسب ترند، ذغال های مسی با ولتاژ کم و عبور جریان بالا عملکرد بهتری دارند در حالی که ذغال های گرافیتی برای ولتاژ بالا و جریان کم بهتر هستند. برس های مسی به طور معمول 150 تا 200 آمپر در هر اینچ مربع سطح تماس دارند، در حالی که کربن فقط 40 تا 70 آمپر در اینچ مربع را حمل می کند. مقاومت بالاتر کربن همچنین منجر به افت ولتاژ بیشتر 0.8 تا 1.0 ولت در هر تماس، یا 1.6 تا 2.0 ولت در سراسر کموتاتور می شود.

البته ذغای های صنعتی امروزی بر اساس نیاز دستگاه ها فراوری شده تا بتوانند آمپر مورد نظر را به طور مداوم از خود عبور دهند. گروه صنعتی دایا می تواند در امر انتخاب نوع جنس ذغال صنعتی برای مشتریان عزیز مشاوره ارائه دهد.

 

 

به طور معمول از یک فنر برای برقراری تماس مداوم ذغال با کموتاتور استفاده می شود، همزمان با فرسودگی ذغال و کموتاتور، فنر زغال را به سمت پایین_ به سمت کموتاتور فشار می دهد، در نهایت زغال آنقدر ریز و نازک می شود که دیگر امکان تماس ثابت وجود ندارد بنابراین باید برس کربنی تعویض شود. این فنر ها و محفظه آن را در اصطلاح holder brush یا جا ذغالی (پایه ذغال) نام گذاری کرده اند.

زاویه تماس ذغال

در ذغال هایی با آلیاژ مس با توجه به درصد سختی همانند قطعات کموتاتور و خورندگی بالا نمی توان به صورت مستقیم از آن ها استفاده کرد بلکه باید زاویه تماس بین ذغال و کموتاتور را برقرار کرد تا آسیب کمتری به دستگاه و کلکتور وارد شود، اما در ذغال گرافیتی با توجه به نرم بودن کربن امکان تماس مستقیم ذغال در شعاع کموتاتور فراهم است،

► به طور معمول ذغال صنعتی به قدری پهن است که بتواند 2.5 بخش کموتاتور را در بر گیرد، این به بدان معنی است که وقتی دو بخش مجاور با ذغال تماس پیدا می کنند، توسط برق به هم متصل می شوند.

► به طور معمول و استاندارد ذغال ها باید با یک زاویه 90 درجه نسبت به زمین قرار گیرند.

► در یک سیم پیچ، میدان مغناطیسی هر سیم با هم ترکیب شده و یک میدان مغناطیسی را تشکیل می دهد که تمایل دارد در برابر تغییرات جریان مقاومت کند، مثل اینکه جریان دارای اینرسی باشد، این عمل به عنوان خود القایی نیز شناخته می شود.

► در سیم پیچ های روتور این تمایل وجود دارد که جریان برای لحظه ای کوتاه پس از رسیدن به ذغال ادامه یابد. این انرژی به دلیل گستردگی زغال در چندین بخش کموتاتور و اتصال کوتاه جریان در بین بخشها، به صورت گرما هدر می رود.

 

 

در حالی که کموتاتورها به طور گسترده در ماشین های جریان مستقیم، تا چند هزار کیلووات درجه بندی اعمال می شوند، محدودیت هایی نیز دارند.

► با توجه به نیاز تعویض ذغال ها و بررسی کموتاتور و حتی تعمیر آن ها در صورت بروز مشکل از این نوع تکنولوژی در برای سرویس های طولانی مانند تجهیزات هوا و فضا که امکان تعمیر و نگهداری وجود ندارد مناسب نیستند.

► چگالی جریان در ذغال محدود است و حداکثر ولتاژ در هر بخش از کموتاتور نیز محدود می شود، ماشین های جریان مستقیم بسیار بزرگ، مثلاً بیش از چندین مگاوات، نمی توانند با کموتاتور ساخته شوند. بزرگترین موتورها و ژنراتورها، همه ماشین های جریان متناوب هستند.

 

 

1- دایا تنها مجموعه ای است که به همه موارد مختلف در حوزه ذغال های الکتریکی اعم از گرافیتی و متال دار، ذغال های مکانیکی اعم از آبند های مکانیکی_مکانیکال سیل و بوش های گرافیتی، تیغه های گرافیتی و ...، جاذغالی ها _ هولدر براش ها، کموتاتور _  اسلیپ رینگ و اقلام وابسته دقت دارد و فناوری لازم برای طراحی و ساخت موارد بالا را داراست.

 

2- دایا ذغال به عنوان یک تامین کننده یک پارچه توانایی طراحی، ساخت، پشتیبانی و ارائه تعمیر و نگهداری محصولات تولید شده خود را داراست.

 

3- گروه صنعتی دایا راهکار های سریع را می داند و همیشه آن ها را به مشتریان خود ارائه می دهد، راه حل  های الکترو مکانیکی با کیفیت اختصاصی.

 

4- ما به طور مداوم در گروه صنعتی دایا به دنبال توسعه فناوری های جدید و ارائه آن ها هستیم و همچنین پیش بینی نیاز مشتریانمان هم در اولویت ماست.

 

سیستم های نرم افزاری جداگانه دایا که به طور منحصر به فرد هستند اجازه می دهند جایگزین مطمئن و ساده ای برای ذغال های تحت بار خود پیدا کنید، آلیاژ ذغال الکتریکی یا مکانیکی_ضریب اصطکاک کم و عمر بیشتر این محصولات از اولویت های ما هستند.

جا ذغالی ها که از اجزای مقاوم در برابر قالب ریخته گری به صورت دقیق با آلیاژ مس یکی از محصولات منحصر به فرد ماست که ثبات و مقاومت در برابر خورندگی را فراهم می کند، باید بتوانند فشار طولانی مدت دقیق را داشته باشند تا بتوان انتقال انرزی توسط ذغال های صنعتی را تضمین کرد.

 

کموتاتور - اسلیپ رینگ های دایا صنعت به خوبی ثابت شده اند و طوری طراحی شده اند که بتوانند با دقت و تعادل بالا انرژی ثابت را به سیستم چرخشی منتقل کنند، در برابر خورندگی و عدم تعادل گرمایی بسیار مقاوم هستند و در پایان باید افزود که همه اجزای تولیدی به طور صد در صد تست اولتراسونیک می شوند.

در پایان هم باید گفت این محصول به دست نیکولا تسلا داشنمند، مخترع، مهندس برق و .... بزرگ کروات آمریکایی ساخته شده است.