Les courants induits dans les conducteurs d’armature d’un générateur DC sont de nature alternée. Le changement d’un courant alternatif généré au courant direct appliqué implique le processus de Commutation. Lorsque les conducteurs de l’armature sont sous le pôle Nord, le courant qui est induit se déroule dans une direction. Tandis que le courant circule dans la direction opposée lorsqu’elles sont sous le pôle Sud.
Lorsque le conducteur passe par l’influence du pôle Nord et entre dans le pôle Sud, le courant en eux est inversé. L’inversion du courant a lieu le long de l’axe de mNA ou de brosse. Lorsque la durée de la brosse a deux segments de commutateurs, l’élément d’enroulement connecté à ces segments est court-circuité.
Le terme Commutation signifie le changement qui se déroule dans un élément sinueux pendant la période d’un court-circuit par une brosse.
Comprenons plus clairement la commutation en considérant un simple enroulement annulaire illustré ci-dessous dans la figure A.
Dans la position illustrée à la figure A, le courant i s’écoulant vers la brosse du côté gauche passe autour de la bobine dans le sens horaire.
Considérez maintenant l’autre figure B ci-dessous:
Dans la figure ci-dessus, la position de la bobine montre que la même quantité de courant est transportée par toutes les bobines, et la direction du courant est également similaire, mais la bobine est trop court-circuitée par la brosse.
Dans la figure C montrée sous le pinceau entre en contact avec les barres A et B, la bobine à court-circuit 1. Le courant est toujours I du côté gauche et I du côté droit. On voit que ces deux courants peuvent atteindre la brosse sans passer par la bobe 1.
Dans la figure D indiquée ci-dessous, la barre (b) vient de quitter la brosse et le court-circuit de la bobine est terminé. Il est désormais nécessaire pour le courant que j’atteigne la brosse du côté droit dans le sens antihoraire.
D’après toute la discussion ci-dessus, on voit que pendant la période de court-circuit d’une bobine d’armature par une brosse, le courant dans la bobine doit être inversé et également élevé à sa pleine valeur dans le sens inverse. Le temps du court-circuit est appelé le période de commutation.
La figure ci-dessous montre comment le courant dans la bobine court-circuite varie pendant l’intervalle bref du court-circuit. La courbe B montre que le courant passe de + i à –i linéairement dans la période de commutation. Une telle commutation est appelée Commutation idéale ou Commutation en ligne droite.
Si le courant à travers la bobine 1 n’a pas atteint sa pleine valeur dans la position de la figure D, alors, puisque la bobine 2 portant un courant complet, la différence entre les courants à travers les éléments 2 et 1 doit sauter de la barre de commutateur à la brosse la forme d’une étincelle.
Ainsi, la cause de l’étincelle auprès du commutateur est la défaillance du courant dans les éléments court-circuités pour atteindre la pleine valeur dans le sens inverse à la fin du court-circuit. Ceci est connu comme sous la commutation ou Commutation retardée.
La courbe de courant contre le temps dans un tel cas est illustrée à la figure E par la courbe A. Dans la courbe de commutation idéale B, le courant des bobines de commutation change linéairement de + i à –i pendant la période de commutation.
Dans la pratique réelle, le courant de la bobine court-circuité après la période de commutation n’atteint pas sa pleine valeur. Cela est dû au fait que la bobine court-circuitée offre une auto-inductance en plus de la résistance. Le taux de variation du courant est si élevé que l’auto-inductance de la bobine met en place un EMF arrière, qui s’oppose à l’inversion.
Étant donné que le courant dans la bobine doit passer de + i à –i, la variation totale est de 2i. Si tc est le temps de court-circuit et L est l’inductance de la bobine (= auto-inductance de la bobine court-circuitée + inductances mutuelles des bobines voisines), alors la valeur moyenne de la tension auto-induite est:
C’est ce qu’on appelle le tension de réactance.
La grande tension apparaissant entre les segments de commutateurs auxquels la bobine est connectée provoque des étincelles aux brosses de la machine. L’épargne du commutateur est très nocif et endommagera à la fois la surface du commutateur et les pinceaux. Son effet est cumulatif, ce qui peut conduire à un court-circuit de la machine avec un arc autour du commutateur de la brosse à la brosse.