कम्यूटेटर (बिजली)

एक क्रमविनिमेयक विद्युत् चालक और विद्युत जनित्र में एक घूर्णक विद्युत कुंजी होती है जो समय-समय पर घूर्णक और बाह्य परिपथ के मध्य वर्तमान दिशा को उलट देती है। इसके यंत्र में घूर्णन कवच पर कई धातु संपर्क खंडों से बना एक वेलनीय होता है। जहां दो या अधिक विद्युत संपर्क जिसे तूलिका कहा जाता है, क्रमविनिमेयक के विरुद्ध कार्बन आलिंगन जैसी नरम धाराकीय अन्तर्वस्तु से बने होते हैं, जो क्रमविनिमेयक के क्रमिक खंडों के साथ संपर्क बनाते हैं क्योंकि यह घूर्णन करता है। कवच पर कुंडलन (तार के कुण्डल) क्रमविनिमेयक खंड से जुड़े होते हैं।

क्रमविनिमेयक का उपयोग एकदिश धारा (DC) यंत्रो, डाइनेमो (DC जनित्र) और कई DC चालकों के साथ-साथ सार्वभौमिक चालक में किया जाता है। एक चालक क्रमविनिमेयक कुंडलन में धारा उपयोजित करता है। घुमावदार घुमावों में वर्तमान दिशा को उलट कर प्रत्येक आधा मोड़, और एक स्थिर घूर्णन बल (आघूर्ण बल) का उत्पादन करता है। एक जनित्र क्रमविनिमेयक कुंडलन में उत्पन्न धारा को चुनता है, जिसमें प्रत्येक आधे मोड़ के साथ धारा की दिशा को उलट देता है, और एक यांत्रिक सुधारक के रूप में कार्य करता है जो कुंडलन से वैकल्पिक धारा को बाह्य भार परिपथ में प्रत्यक्ष धारा में परिवर्तित करती है। आंद्रे मैरी एम्पीयर ने एक सुझाव के आधार पर, 1832 में हिप्ध्रुवीटे पिक्सी द्वारा पहली प्रत्यक्ष वर्तमान क्रमविनिमेयक प्रकार के यंत्र, डायनेमो का निर्माण किया गया था।

क्रमविनिमेयक अपेक्षाकृत अयोग्य हैं, और तूलिका प्रतिस्थापन जैसे आवधिक अनुरक्षण की भी आवश्यकता होती है। इसलिए, क्रमविनिमेयक यंत्रो के उपयोग में कमी आ रही है, जिन्हें वैकल्पिक धारा (AC) यंत्रो द्वारा प्रतिस्थापित किया जा रहा है, और हाल के वर्षों में तूलिकारहित DC विद्युत् चालक द्वारा अर्धचालक कुंजी का उपयोग किया जाता है।

संचालन का सिद्धांत
एक क्रमविनिमेयक में यंत्र के घूर्णन पिच्छाक्ष के लिए तय किये गए संपर्क सलाखों का एक समुच्चय होता है, और कवच कुंडलन से जुड़ा होता है। जैसे ही पिच्छाक्ष घूर्णन करता है, तब क्रमविनिमेयक कुंडलन में धारा के प्रवाह को उलट देता है। एकल कवच कुंडलन के लिए, जब पिच्छाक्ष ने एक-आधा पूर्ण मोड़ दिया है, तो कुंडलन को अब जोड़ा जाता है ताकि प्रारंभिक दिशा के विपरीत इसके माध्यम से धारा प्रवाहित हो। एक चालक में, कवच धारा निश्चित चुंबकीय क्षेत्र में घूर्णन करने के लिए कुंडलन पर एक घूर्णी बल, या आघूर्ण बल लगाने का कारण बनता है। एक जनित्र में, पिच्छाक्ष पर उपयोजित यांत्रिक आघूर्ण बल स्थिर चुंबकीय क्षेत्र के माध्यम से कवच कुंडलन की गति को बनाए रखता है, जिससे कुंडलन में धारा उत्पन्न होती है। चालक और जनित्र दोनों स्थितियों में, क्रमविनिमेयक समय-समय पर घुमाव के माध्यम से वर्तमान धारा की दिशा को उलट देता है ताकि यंत्र के बाह्य परिपथ में वर्तमान धारा मात्र एक दिशा में जारी रहे।

सबसे सरलतम व्यावहारिक क्रमविनिमेयक
क्रियात्मक क्रमविनिमेयक में कम से कम तीन संपर्क खंड होते हैं, जो "निष्क्रिय अवस्था" को रोकने के लिए जहां दो तूलिका एक साथ मात्र दो क्रमविनिमेयक खंड को पाटते हैं। तूलिका सदैव कवच कुण्डली के संपर्क में रहे यह सुनिश्चित करने के लिए उसे आवरण अंतराल से अधिक चौड़ा बनाया जाता है। हालांकि घूर्णक संभावित रूप से उस स्थिति में रुक सकता है जहां दो क्रमविनिमेयक खंड एक तूलिका को स्पर्श करते हैं, यह मात्र घूर्णक शस्त्र में से एक को विऊर्जक करता है जबकि अन्य अभी भी सही ढंग से कार्य करेंगे। शेष घूर्णक शस्त्र के साथ, एक चालक घूर्णक को प्रचक्रण करना प्रारंभ करने के लिए पर्याप्त आघूर्ण बल उत्पन्न कर सकती है, और जनित्र बाह्य परिपथ को उपयोगी ऊर्जा प्रदान कर सकता है।

वलय/खंड निर्माण
एक क्रमविनिमेयक में तांबे के खंडों का एक समुच्चय होता है, जो घूर्णन यंत्र या घूर्णक की परिधि के भाग के सामीप्य तय होता है, और यंत्र के स्थिर वृत्ति के लिए तय कमानीदार तूलिका का एक समुच्चय होता है। दो या अधिक निश्चित तूलिका बाह्य परिपथ से जुड़ते हैं, या तो चालक के लिए धारा स्रोत या जनित्र भार के लिए।

यंत्र की गति और वोल्टता के आधार पर कुण्डली (और क्रमविनिमेयक खंड) की संख्या के साथ क्रमविनिमेयक खंड कवच के कुण्डली से जुड़े होते हैं। बड़े चालकों में सैकड़ों खंड हो सकते हैं।

क्रमविनिमेयक का प्रत्येक चालक खंड आसन्न खंड से विद्युरोधी होते है। अभ्रक का उपयोग प्रारंभिक यंत्रो में किया जाता था और अब भी बड़े यंत्रो पर इसका उपयोग किया जाता है। सूक्ष्म यंत्रो को आवरणयुक्त करने के लिए कई अन्य आवरणयुक्त अन्तर्वस्तु का उपयोग किया जाता है; सुघट्य एक आवरणयुक्त के त्वरित निर्माण की अनुमति देता है, उदाहरण के लिए खंडों को किनारों पर या प्रत्येक खंड के नीचे एक सामंजस्य आकार का उपयोग करके पिच्छाक्ष पर रखा जाता है। प्रत्येक खंड की परिधि के चारों ओर रोधक खूंटी को दबाया जाता है ताकि क्रमविनिमेयक अपनी सामान्य प्रचालन परिसर में अपनी यांत्रिक स्थिरता बनाए रखे।

सूक्ष्म उपकरण और उपकरण चालक में खंड सामान्यतः स्थायी रूप से समेटा हुआ होता हैं और जिन्हें पृथक नहीं किया जा सकता है। जब चालक विफल हो जाता है तो उसे पृथक और प्रतिस्थापित कर दिया जाता है। बड़े औद्योगिक यंत्रो पर (उदाहरण, अनुमतांकन में कई किलोवाट से लेकर हजारों किलोवाट तक) यह पृथक-पृथक क्षतिग्रस्त खंडों को परिवर्तित करने के लिए अल्पव्ययी है, और इसलिए अंत-खूँटा को पृथक किया जा सकता है और पृथक-पृथक खंडों को पृथक कर प्रतिस्थापित किया जा सकता है।

तांबे और अभ्रक खंडों के प्रतिस्थापी को सामान्यतः पुनर्भरण के रूप में जाना जाता है। पुनर्भरण करने योग्य सामंजस्य क्रमविनिमेयक बड़े औद्योगिक प्रकार के क्रमविनिमेयक का सबसे सामान्य निर्माण है, परन्तु शीसे रेशा या जाली इस्पात के वलय (बाह्य और आंतरिक इस्पात सिकुड़ने वाली वलय प्रकार का निर्माण) से बने बाह्य पट्टी का उपयोग करके पुनर्भरण करने योग्य क्रमविनिमेयक भी बनाए जा सकते हैं)।

सामान्यतः सूक्ष्म DC चालकों में पाए जाने वाले प्रयोज्य, और संचित प्रकार के क्रमविनिमेयक बड़े विद्युत् चालकों में तीव्रता से सामान्य होते जा रहे हैं। संचित प्रकार के क्रमविनिमेयक सुधारित योग्य नहीं होते हैं और क्षतिग्रस्त होने पर उन्हें प्रतिस्थापित किया जाना चाहिए।

संशोषण क्रमविनिमेयक के सामान्यतः उपयोग की जाने वाली ऊष्मा, आघूर्ण बल और टन भार विधियों के अतिरिक्त, कुछ उच्च प्रदर्शन वाले क्रमविनिमेयक अनुप्रयोगों के लिए अधिक बहुमूल्य, और विशिष्ट प्रचक्रण संशोषण प्रक्रिया या गति से अधिक प्रचक्रण-परीक्षण की आवश्यकता होती है ताकि व्यक्तिगत खंड की स्थिरता की प्रत्याभूति दी जा सके और समय से पहले कार्बन तूलिका को विघर्षण से रोका जा सके। ऐसी आवश्यकताएं संकर्षण, सैन्य, अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी, परमाणु, खनन और उच्च गति अनुप्रयोगों के साथ सामान्य हैं जहां बंधन विफलता और खंड या विद्युतरोधी उत्क्षेपण से गंभीर नकारात्मक परिणाम हो सकते हैं।

खंड और तूलिका के मध्य घर्षण अंततः दोनों सतहों को नष्ट कर देता है। कार्बन तूलिका, एक नरम अन्तर्वस्तु से बने होते हैं, इसलिए तीव्रता से विघर्षण हो जाते हैं और यंत्र को पृथक किए बिना सरलता से प्रतिस्थापित करने के लिए अभिकल्पित किए जा सकते हैं। पुराने तांबे के तूलिका ने क्रमविनिमेयक को अधिक रगड़ दिया, जिससे समय के साथ सतह की गहरी खांचे और खांचन का कारण बनता है।

सूक्ष्म चालकों पर क्रमविनिमेयक (उदाहरण, एक किलोवाट से कम अनुमतांकन) के उपकरणों में आजीवन सुधार करने के लिए अभिकल्पित नहीं किया गया है। बड़े औद्योगिक उपकरणों पर, क्रमविनिमेयक को अपघर्षक के साथ पुनः सम्मुख लाया जा सकता है, या घूर्णक को वृत्ति से प्रतिस्थापित किया जा सकता है, और इसे एक बड़े धातु के खराद में लगाया जा सकता है, तथा क्रमविनिमेयक को एक सूक्ष्म व्यास में काटकर पुनः प्रारंभ किया जाता है। सबसे बड़े उपकरणों में स्पष्टतः क्रमविनिमेयक के ऊपर एक खराद मोड़ संबद्धता सम्मिलित हो सकता है।



तूलिका निर्माण
पारंपरिक यंत्र क्रमविनिमेयक की सतह से संपर्क करने के लिए तांबे के तार से बने तूलिकाओं का प्रयोग करती हैं। हालांकि, इन ठोस धातु तूलिकाओं में समतल क्रमविनिमेयक खंड को खरोंचने और खाँचा बनाने की प्रवृत्ति होती है, अंततः क्रमविनिमेयक के पुनरुत्थान की आवश्यकता होती है। जैसे ही तांबे के तूलिका रगड़ जाते हैं, तत्पश्चात धूल और तूलिका के टुकड़े क्रमविनिमेयक खंड के मध्य जा सकते हैं, और उन्हें सूक्ष्म और उपकरण की दक्षता को कम कर सकते हैं। महीन तांबे के तार की जाली या कम खंड विघर्षण के साथ श्रेष्ठतर सतह पर संपर्क प्रदान करती है, परन्तु पट्टी या तांबे के तार की तूलिका की तुलना में गाछ के तूलिका अधिक बहुमूल्य थे।

क्रमविनिमेयक के साथ आधुनिक घूर्णन यंत्र लगभग विशेष रूप से कार्बन तूलिका का उपयोग करती हैं, जिसमें चालकता में सुधार के लिए तांबे का चूर्ण मिलाया जा सकता है। धात्विक तांबे के तूलिका खिलौनों या बहुत सूक्ष्म चालकों में पाए जा सकते हैं, जैसे कि ऊपर दिखाया गया है, और कुछ चालक जो मात्र रुक-रुक कर कार्य करते हैं, जैसे स्वचालित आरंभक चालक।

चालक और जनित्र 'कवच अभिक्रिया' के रूप में जानी जाने वाली एक घटना से प्रभावित हैं, जिनमें से एक प्रभाव उस स्थिति को प्रतिस्थापित करना है जिस पर कुंडलन के माध्यम से वर्तमान उत्क्रमण आदर्श रूप से होना चाहिए क्योंकि उद्भारण भिन्न होता है। प्रारंभिक यंत्रो में तूलिका एक वलय पर लगे होते थे जिसे एक हत्था के साथ प्रदान किया जाता था। संचालन के समय, तूलिका पर स्कुलिंग को कम करने के लिए तूलिका वलय की स्थिति को समायोजित करना आवश्यक था। इस प्रक्रिया को 'तूलिका डोलन' के रूप में जाना जाता था।

क्रमविनिमेयक को समायोजित करने और तूलिका पर स्कुलिंग को कम करने की प्रक्रिया को स्वचालित करने के लिए कई विकास हुए। इनमें से एक 'उच्च प्रतिरोध तूलिका', या तांबे के चूर्ण और कार्बन के मिश्रण से बने तूलिका का विकास था। यद्यपि उच्च प्रतिरोध तूलिका के रूप में वर्णित किया गया है, ऐसे तूलिका का प्रतिरोध मिलिओम्स के क्रम का था, जोकि यंत्र के आकार और कार्य पर निर्भर सटीक मूल्य पर था। इसके अतिरिक्त, उच्च प्रतिरोध वाले तूलिका को तूलिका की तरह नहीं बल्कि क्रमविनिमेयक के आकार से अनुकूल घुमावदार छोर के साथ कार्बन विभाग के रूप में बनाया गया था।

उच्च प्रतिरोध या कार्बन तूलिका को इतना विशाल बनाया जाता है कि यह रोधक खंड की तुलना में पर्याप्त व्यापक होता है (और बड़ी यंत्रो पर प्राय: दो रोधक खंड हो सकते हैं)। इसका परिणाम यह है कि जैसे ही क्रमविनिमेयक खंड तूलिका के नीचे से गुजरता है, उसमें से गुजरने वाली धारा शुद्ध तांबे की तूलिका के स्थितियों की तुलना में अधिक सुचारू रूप से नीचे चला जाता है, जहां संपर्क एकाएक टूट जाता है। इसी तरह तूलिका के संपर्क में आने वाले खंड में धारा का एक समान अपेक्षाओं से होता है। इस प्रकार, हालांकि तूलिका के माध्यम से गुजरने वाली धारा कम या ज्यादा स्थिर थी, दो क्रमविनिमेयक खंडों से गुजरने वाली तात्कालिक धारा तूलिका के संपर्क में सापेक्ष क्षेत्र के समानुपाती थी।

कार्बन तूलिका की समावेशन के सुविधाजनक दुष्प्रभाव थे। तांबा तूलिका की तुलना में कार्बन तूलिका अधिक समान रूप से विघर्षण होती हैं, और नरम कार्बन क्रमविनिमेयक खंड को बहुत कम क्षति पहुंचाता है। तांबे की तुलना में कार्बन के साथ स्कुलिंग कम होती है, और जैसे-जैसे कार्बन रगड़ता है, कार्बन के उच्च प्रतिरोध के परिणामस्वरूप क्रमविनिमेयक खंड पर धूल इकट्ठा होने से कम समस्याएं उत्पन्न होती हैं।

किसी विशेष उद्देश्य के लिए तांबे से कार्बन के अनुपात को प्रतिस्थापित किया जा सकता है। उच्च तांबे की अन्तर्वस्तु वाले तूलिका बहुत कम वोल्टता और उच्च धारा के साथ श्रेष्ठतर प्रदर्शन करते हैं, जबकि उच्च कार्बन अन्तर्वस्तु वाले तूलिका उच्च वोल्टता और निम्न धारा के लिए श्रेष्ठतर होते हैं। उच्च तांबे की अन्तर्वस्तु वाले तूलिका सामान्यतः संपर्क सतह के प्रति वर्ग इंच में 150 से 200 एम्पीयर तक ले जाते हैं, जबकि उच्च कार्बन अन्तर्वस्तु मात्र 40 से 70 एम्पीयर प्रति वर्ग इंच तक होती है। कार्बन के उच्च प्रतिरोध के परिणामस्वरूप प्रति संपर्क 0.8 से 1.0 वोल्ट या क्रमविनिमेयक में 1.6 से 2.0 वोल्ट की अधिक वोल्टता मात्रा होती है।

तूलिका धारक
क्रमविनिमेयक के साथ निरंतर संपर्क बनाए रखने के लिए सामान्यतः तूलिका के साथ स्प्रिंग का उपयोग किया जाता है। जैसे ही तूलिका और क्रमविनिमेयक रगड़ते हैं, स्प्रिंग धीरे-धीरे तूलिका को क्रमविनिमेयक को नीचे की ओर आग्रह करता है। अंततः तूलिका इतना सूक्ष्म और पतला हो जाता है कि स्थिर संपर्क संभव नहीं रह जाता है या यह अब तूलिका धारक में सुरक्षित रूप से नहीं रखा जाता है, और इसलिए तूलिका को प्रतिस्थापित करना होगा।

एक नरम विद्युत् तार को स्पष्टतः तूलिका से जोड़ा जाना सामान्य है, क्योंकि संगत स्प्रिंग के माध्यम से प्रवाह होने वाली धारा गर्म हो सकती है, जिससे धातु का तापमान और स्प्रिंग का विभव कम हो सकता है।

जब एक क्रमविनिमेयक चालक या जनित्र एक तूलिका की तुलना में अधिक ऊर्जा का उपयोग करने में सक्षम होते है, तो बहुत बड़े क्रमविनिमेयक की सतह पर समानांतर में कई तूलिका धारकों की समन्वायोजन लगाई जाती है। यह समांतर धारक सभी तूलिकाओं में समान रूप से वितरित करता है, और सचेत प्रचालक को नष्ट तूलिका को हटाने और इसे एक नए से प्रतिस्थापित करने की अनुमति देता है, तथापि यंत्र पूरी तरह से संचालित और भार के अंतर्गत घूमती रहती है।

उच्च ऊर्जा और उच्च धारा क्रमविनिमेयक उपकरण अब असामान्य है, प्रत्यावर्ती धारा जनित्र के कम जटिल प्रारुप के कारण, जो धीमी धारा, उच्च वोल्टता प्रचक्रण क्षेत्र कुण्डली को उच्च धारा की निश्चित स्थिति स्थिरक कुण्डली को सक्रिय करने की अनुमति देता है। यह प्रत्यावर्तित्र अभिकल्पित में बहुत सूक्ष्म अद्वितीय तूलिका के उपयोग की अनुमति देता है। इस उदाहरण में, घूर्णन करने वाले संपर्क निरंतर वलय होते हैं, जिन्हें सर्पी वलय कहा जाता है और जिसमें कोई स्विचन नहीं होता है।

कार्बन तूलिका का उपयोग करने वाले आधुनिक उपकरणों में सामान्यतः एक संभरण मुक्त अभिकल्पित होता है जिसके लिए उपकरण के आजीवन में समायोजन की आवश्यकता नहीं होती है, एक निश्चित स्थिति में तूलिका धारक व्याकरणिक स्थान और संयुक्त तूलिका-स्प्रिंग-तार समन्वायोजन जो व्याकरणिक स्थान में समुचित होती है। रगड़े हुए तूलिका को बाहर निकाला जाता है और नयी तूलिका अन्तर्स्थापित की जाती है।

तूलिका संपर्क कोण


विभिन्न तूलिका प्रकार क्रमविनिमेयक के साथ पृथक-पृथक माध्यमों से संपर्क करते हैं। क्योंकि तांबा तूलिका में क्रमविनिमेयक खंड के समान ठोसता होती है, इसलिए घूर्णक को तांबा तूलिका के सिरों के विरुद्ध पीछे की ओर नहीं चलाया जा सकता है, क्योंकि तांबा खंड में खनन करता है और गंभीर क्षति पहुंचाता है। इसके परिणाम स्वरूप, पट्टी/पटलित वस्तु तांबा तूलिका मात्र क्रमविनिमेयक के साथ स्पर्श रेखा संपर्क बनाते हैं, जबकि तांबा जाल और तार तूलिका क्रमविनिमेयक के खंडों में अपने किनारे को छूने वाले एक झुकाव वाले संपर्क कोण का उपयोग करते हैं जो मात्र एक दिशा में घूम सकता है।

कार्बन तूलिकाओं की नरमी खंडों को क्षति पहुंचाए बिना क्रमविनिमेयक के साथ स्पष्टतः बहिः प्रकोष्ठिका अंत-संपर्क और घूर्णक दिशा के आसान उत्क्रमण की अनुमति देता है,और विपरीत दिशा में संचालन के लिए आवश्यकता के बिना तूलिका धारकों को पुन: प्रस्तुत करने की अनुमति देता है। हालांकि कभी उत्क्रमी नहीं हुआ, सामान्य उपकरण चालक जो कुंडलित घूर्णक, क्रमविनिमेयक और तूलिका का उपयोग करते हैं, जिसमें बहिः प्रकोष्ठिका-संपर्क तूलिका होते हैं। प्रतिक्रिया-प्रकार के कार्बन तूलिका धारक के स्थितियों में, कार्बन तूलिका को क्रमविनिमेयक के साथ उल्टा झुकाया जा सकता है ताकि क्रमविनिमेयक दृढ़ संपर्क के लिए कार्बन के विरुद्ध प्रेरित कर सके।

संचारक तल
संपर्क बिंदु जहां एक तूलिका क्रमविनिमेयक को स्पर्श करता है उसे संचारक तल कहा जाता है। क्रमविनिमेयक से या उसके लिए पर्याप्त धारा का संचालन करने के लिए, तूलिका संपर्क क्षेत्र एक पतली रेखा नहीं है, बल्कि खंडों में एक आयताकार पट्टी है। सामान्यतः तूलिका 2.5 क्रमविनिमेयक खंड फैलाने के लिए पर्याप्त चौड़ा होता है। इसका अर्थ यह है कि दो आसन्न खंड तूलिका द्वारा विद्युत रूप से जुड़े होते हैं जब यह दोनों से संपर्क करता है।

स्थिरक क्षेत्र विरूपण के लिए तूलिका का घूर्णन
चालक और जनित्र प्रारुप के लिए अधिकांश परिचय सामान्य दो-ध्रुव उपकरण के साथ प्रारंभ होता है जिसमें तूलिका क्षेत्र से 90 डिग्री के कोण पर व्यवस्थित होते हैं। यह आदर्श यह समझने के लिए एक प्रारंभिक बिंदु के रूप में उपयोगी है कि क्षेत्र कैसे परस्पर क्रिया करते हैं परन्तु यह नहीं है कि वास्तविक अभ्यास में चालक या जनित्र कैसे कार्य करता है।

एक वास्तविक चालक या जनित्र में, घूर्णक के चारों ओर का क्षेत्र कभी भी पूरी तरह से एक समान नहीं होता है। इसके स्थान पर, घूर्णक का घूर्णन क्षेत्र प्रभाव उत्पन्न करता है जो बाह्य गैर-घूर्णन स्थिरक की चुंबकीय रेखाओं को खींचता और विकृत करता है।

घूर्णक जितनी तीव्रता से घूर्णन है, क्षेत्र विरूपण की यह डिग्री उतनी ही अधिक होती है। क्योंकि एक चालक या जनित्र घूर्णक क्षेत्र के साथ स्थिरक क्षेत्र के समकोण पर सबसे अधिक कुशलता से संचालित होता है, घूर्णक के क्षेत्र को सही स्थिति में रखने के लिए तूलिका की स्थिति को या तो मंद करना या आगे बढ़ाना आवश्यक है ताकि विकृत क्षेत्र के समकोण पर हो।.

प्रचक्रण की दिशा उलट जाने पर ये क्षेत्र प्रभाव उलट जाते हैं। इसलिए एक कुशल प्रतिवर्ती क्रमविनिमेयक डायनेमो बनाना कठिन है, क्योंकि उच्चतम क्षेत्र की ताकत के लिए तूलिका को सामान्य तटस्थ तल के विपरीत दिशा में ले जाना आवश्यक है। इन प्रभावों को कवच धारा वहन करने वाले क्षेत्र ध्रुव के सामने एक प्रतिकर घुमावदार द्वारा कम किया जा सकता है।

प्रभाव को आंतरिक दहन यंत्र में समय अग्रिम के अनुरूप माना जा सकता है। सामान्यतः एक डायनेमो जिसे एक निश्चित गति से चलाने के लिए अभिकल्पित किया गया है, उसके तूलिका उस गति पर उच्चतम दक्षता के लिए क्षेत्र को संरेखित करने के लिए स्थायी रूप से तय किए जाएंगे।

स्वप्रेरण के लिए और प्रतिकर
स्वप्रेरण तार के प्रत्येक कुंडल में चुंबकीय क्षेत्र बनाने के लिए एक साथ जुड़ते हैं और जो वर्तमान में परिवर्तन का विरोध करते हैं, जिसे वर्तमान में जड़ता के साथ तुलना की जा सकती है।

घूर्णक के कुण्डली में, तूलिका के पहुंचने के बाद भी, धाराएं एक संक्षिप्त क्षण के लिए प्रवाहित होती रहती हैं, जिसके परिणामस्वरूप कई क्रमविनिमेयक खंड में फैले तूलिका और वर्तमान सूक्ष्म-परिपथ के कारण गर्मी के रूप में ऊर्जा नष्ट होती है।

भ्रामक प्रतिरोध कवच कुंडलन में प्रतिरोध में एक स्पष्ट वृद्धि है, जो कवच की गति के समानुपाती होती है, और वर्तमान के पिछड़ने के कारण होता है।

इस सूक्ष्म-परिपथ के कारण तूलिका पर स्कुलिंग को कम करने के लिए, तूलिका को कुछ डिग्री आगे उन्नत किया जाता है, क्षेत्र विकृतियों के लिए अग्रिम से परे। यह घूर्णक कुंडलन को क्रमविनिमेयक से गुजरते हुए स्थिरक क्षेत्र में थोड़ा आगे ले जाता है जिसमें विपरीत दिशा में चुंबकीय रेखाएँ होती हैं और जो स्थिरक में क्षेत्र का विरोध करती हैं। यह विरोधी क्षेत्र स्थिरक में स्व-प्रेरक धारा को उलटने में मदद करता है।

तो यहां तक ​​​​कि एक घूर्णक के लिए जो स्थिर पर है और शुरुआत में प्रचक्रण क्षेत्र विकृतियों के लिए प्रतिकर की आवश्यकता नहीं है, तूलिका को अभी भी 90 डिग्री के कोण से परे उन्नत किया जाना चाहिए जैसा कि कई प्रारंभिक पाठ्यपुस्तकों में सिखाया गया है, स्व-प्रेरण की क्षतिपूर्ति के लिए।

क्षेत्र विकृतियों को ठीक करने के लिए अंतराध्रुव का उपयोग
क्रमविनिमेयक के साथ आधुनिक चालक और जनित्र उपकरण अंतराध्रुव के उपयोग के माध्यम से कवच अभिक्रिया का चिंतन करने में सक्षम हैं, जो सूक्ष्म क्षेत्र कुण्डली और ध्रुव के टुकड़े हैं जो स्थिरक के प्राथमिक ध्रुवों के मध्य लगभग आधे रास्ते में स्थित हैं।

भार, RPM, या उपकरण के घूर्णन की दिशा में परिवर्तन के रूप में अंतराध्रुव में एक गतिशील भिन्न क्षेत्र को उपयोजित करके, कवच प्रतिक्रिया से क्षेत्र की विकृतियों को संतुलित करना संभव है ताकि तूलिका की स्थिति स्थिर रह सके और खंडों में स्कुलिंग कम से कम हो।

सीमाएं और विकल्प
हालांकि प्रत्यक्ष धारा चालक और डायनेमो एक बार उद्यम पर प्रभावी थे, क्रमविनिमेयक के क्षति ने पिछली सदी में क्रमविनिमेयक यंत्रो के उपयोग में गिरावट का कारण बना। ये क्षति हैं:
 * तूलिका और क्रमविनिमेयक के मध्य सर्पण घर्षण ऊर्जा की खपत करता है, जो कम ऊर्जा के यंत्र में महत्वपूर्ण हो सकता है।
 * घर्षण के कारण, तूलिका और तांबा क्रमविनिमेयक खंड रगड़ जाते हैं, जिससे धूल पैदा होती है। ऊर्जा उपकरण और उपकरणों जैसे सूक्ष्म उपभोक्ता उत्पादों में तूलिका उत्पाद के रूप में लंबे समय तक चल सकते हैं, परन्तु बड़े यंत्रो को तूलिका के नियमित प्रतिस्थापन और क्रमविनिमेयक के कभी-कभी पुनरुत्थान की आवश्यकता होती है। इसलिए क्रमविनिमेयक यंत्रो का उपयोग कम कण या मुद्रित अनुप्रयोगों में या उन उपकरणों में नहीं किया जाता है जो रखरखाव के बिना लंबे समय तक कार्य करते हैं।
 * तूलिका और क्रमविनिमेयक के मध्य सर्पण संपर्क का विद्युत प्रतिरोध "तूलिका मात्रा" नामक वोल्टता मात्रा का कारण बनता है। यह कई वोल्ट का हो सकता है, इसलिए यह धीमी वोल्टता, उच्च धारा यंत्रो में बड़े ऊर्जा क्षति का कारण बन सकता है। प्रत्यावर्ती धारा चालक, जो क्रमविनिमेयक का उपयोग नहीं करते हैं, अधिक कुशल हैं।
 * अधिकतम वर्तमान घनत्व और वोल्टता की एक सीमा होती है जिसे क्रमविनिमेयक के साथ कुंजी किया जा सकता है। बहुत बड़ी प्रत्यक्ष धारा वाले यंत्रो, जैसे कई मेगावाट अनुमतांकन से अधिक, क्रमविनिमेयक के साथ नहीं बनाई जा सकतीं। सबसे बड़ी चालकें और जनित्र सभी प्रत्यावर्ती-धारा यंत्र हैं।
 * क्रमविनिमेयक की स्विचन क्रिया संपर्कों पर विद्युत चाप का कारण बनती है, विस्फोटक वातावरण में आग का खतरा और विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप पैदा करती है।

प्रत्यावर्ती धारा की व्यापक उपलब्धता के साथ, DC चालक को अधिक कुशल एसी तुल्यकालिक चालक या अनुगम चालक द्वारा बदल दिया गया है। हाल के वर्षों में, ऊर्जा अर्धचालकों की व्यापक उपलब्धता के साथ, कई शेष अनुप्रयोगों में क्रमविनिमेयक DC चालक को तूलिकारहित DC चालक से बदल दिया गया है। इनमें क्रमविनिमेयक नहीं है; इसके स्थान पर धारा की दिशा को विद्युत रूप से कुंजी किया जाता है। एक संवेदक घूर्णक की स्थिति की पट्टी रखता है और अर्धचालक कुंजी जैसे प्रतिरोधान्तरित्र धारा को उलट देता है। इन यंत्रो का परिचालन जीवन बहुत लंबा है, मुख्य रूप से प्रभाव विघर्षण से सीमित है।

प्रतिकर्षण प्रेरण चालक
उच्च-धारिता (गैर-ध्रुवीय, अपेक्षाकृत उच्च-वर्तमान विद्युत् अपघटनी) प्रारंभ करने वाले संधारित्र के व्यावहारिक होने से पहले, ये एक कलीय AC-चालक हैं, जो विभाजन चरण पारंपरिक कुंडलन और उच्च आघूर्ण बल के साथ प्राप्त की जा सकती हैं। उनके पास एक पारंपरिक कुंडलित स्थिरक है जैसा कि किसी भी प्रेरण चालक के साथ होता है, परन्तु तार-कुंडलित घूर्णक एक पारंपरिक क्रमविनिमेयक के समान होता है। जो एक दूसरे के विपरीत तूलिका एक दूसरे से जुड़े होते हैं (बाह्य परिपथ से नहीं), और परिवर्तक की क्रिया घूर्णक में धाराओं को प्रेरित करती है जो प्रतिकर्षण द्वारा आघूर्ण बल विकसित करती है।

एक विभिन्न प्रकार, जो समायोज्य गति के लिए उल्लेखनीय है, और संपर्क में तूलिका के साथ निरन्तर चलती है, जबकि दूसरी मात्र उच्च प्रारंभिक आघूर्ण बल के लिए प्रतिकर्षण का उपयोग करती है और कुछ स्थितियों में तूलिका को तब आह्लादित करती है जब चालक पर्याप्त तीव्रता से चल रही हो। पश्चात की स्थितियों में, चालक चलने की गति प्राप्त करने से पहले, सभी क्रमविनिमेयक खंड एक साथ जुड़े हुए हैं।

एक बार गति पर, घूर्णक कुंडलन कार्यात्मक रूप से पारंपरिक प्रेरण चालक की पिंजरी संरचना के बराबर हो जाती है, और चालक इस तरह चलती है।

प्रयोगशाला क्रमविनिमेयक
भौतिकी प्रयोगशालाओं में विद्युत प्रयोगों के लिए क्रमविनिमेयक का उपयोग सरल अग्रसर-बंद-उत्क्रम कुंजी के रूप में किया जाता था। इसके दो प्रसिद्ध ऐतिहासिक प्रकार हैं:

रुहमकोर्फ क्रमविनिमेयक
यह चालक और डायनेमो में उपयोग किए जाने वाले क्रमविनिमेयक के प्रारुप के समान है। यह सामान्यतः तांबा और गजदंत (बाद में एबोनाइट) से बना था।

पोहल क्रमविनिमेयक
इसमें चार कूपो के साथ एक लकड़ी या एबोनाइट का विभाग सम्मिलित था, जिसमें एक पारा (तत्व) था, जो तांबे के तारों से जुड़ा हुआ था। बहिर्वेश घुमावदार तांबे के तारों के एक समूह से लिया गया था, जिसे पारा कूपो के एक या दूसरे समूहों में डुबाने के लिए ले जाया गया था।

पारे के स्थान पर आयनिक द्रव या अन्य द्रव धातुओं का प्रयोग किया जा सकता है।

यह भी देखें

 * कवच (विद्युत् अभियांत्रिकी )
 * भूतल संग्रह प्रणाली (FPU)
 * सर्पी वलय
 * उत्क्रमी कुंजी
 * चक्रीय कुंजी
 * चक्रीय परिवर्तक
 * पारा भ्रामी क्रमविनिमेयक
 * तूलिकारहित चालक

पेटेंट

 * एलीहु थॉमसन -  - डायनेमो विद्युत् यंत्रो के लिए क्रमविनिमेयक - 1881 जून 7।
 * हेनरी जैकब्स - - चुंबकीय विद्युत् यंत्रो के लिए क्रमविनिमेयक - 1881 सितंबर 6।
 * फ्रैंक बी राय और क्लेरेंस एल हीली - - डायनेमो या चुंबकीय विद्युत् यंत्रो के लिए क्रमविनिमेयक - 1884 फरवरी 26।
 * निकोला टेस्ला -  - डायनेमो विद्युत् यंत्रो के लिए क्रमविनिमेयक - 1886 जनवरी 26।
 * थॉमस ई. एडम्स - - डायनेमो-विद्युत् यंत्रो के लिए क्रमविनिमेयक - 1886 अप्रैल 27।
 * निकोला टेस्ला - - डायनेमो विद्युत् यंत्रो के लिए क्रमविनिमेयक - 1888 मई 15।

बाह्य कड़ियाँ

 * "Commutator and Brushes on DC Motor". HyperPhysics, Physics and Astronomy, Georgia State University.
 * "PM तूलिकारहित Servo Motor Feedback Commutation Series – Part 1 Commutation Alignment – Why It Is Important." Mitchell Electronics.
 * "PM तूलिकारहित Servo Motor Feedback Commutation Series – Part 2 Commutation Alignment – How It Is Accomplished." Mitchell Electronics.