Скользящее кольцо представляет собой электромеханическое устройство , которое позволяет передавать мощности и электрических сигналов от стационарного к вращающейся конструкции. Контактное кольцо может использоваться в любой электромеханической системе, которая требует вращения при передаче энергии или сигналов. Он может улучшить механические характеристики, упростить работу системы и исключить возможность повреждения проводов, свисающих с подвижных соединений.
Также называемые вращающимися электрическими интерфейсами , вращающимися электрическими соединителями , коллекторами , вертлюгами или электрическими вращающимися соединениями , эти кольца обычно встречаются в электродвигателях с контактным кольцом , электрических генераторах для систем переменного тока и генераторах переменного тока, а также в упаковочном оборудовании, кабельных барабанах и ветряных установках турбины . Их можно использовать на любом вращающемся объекте для передачи энергии, цепей управления или аналоговых или цифровых сигналов, включая данные, такие как те, что находятся на аэродромных маяках , вращающихся баках , экскаваторах с электроприводом и т. Д.радиотелескопы , телеметрические системы, гелиостаты или колеса обозрения .
Контактное кольцо (в терминологии электротехники ) - это метод электрического соединения через вращающийся узел. Формально это электрическое передающее устройство, которое обеспечивает поток энергии между двумя электрическими вращающимися частями, например, в двигателе.
Состав
Обычно контактное кольцо состоит из неподвижного графитового или металлического контакта (щетки), который трется о внешний диаметр вращающегося металлического кольца. Когда металлическое кольцо вращается, электрический ток или сигнал проходит через неподвижную щетку к металлическому кольцу, обеспечивающему соединение. Дополнительные узлы кольцо / щетка укладываются друг на друга вдоль оси вращения, если требуется более одной электрической цепи. Либо щетки, либо кольца неподвижны, а другой компонент вращается. [1] [2] Эта простая конструкция десятилетиями использовалась в качестве элементарного метода пропускания тока во вращающееся устройство.
Альтернативные названия и варианты использования
Некоторые другие названия, используемые для контактного кольца, - это коллекторное кольцо, вращающийся электрический контакт и электрическое контактное кольцо. Некоторые люди также используют термин коммутатор ; однако коммутаторы несколько отличаются и предназначены для использования на двигателях и генераторах постоянного тока. В то время как коммутаторы сегментированы, контактные кольца непрерывны, и термины не являются взаимозаменяемыми. Вращающиеся трансформаторы часто используются вместо контактных колец в высокоскоростных средах или средах с низким коэффициентом трения. [3]
Контактное кольцо может использоваться в ротационном соединении для одновременной работы с устройством, обычно называемым ротационным соединением. Контактные кольца делают то же самое для электроэнергии и сигнализируют о том, что ротационные соединения делают для жидких сред. Они часто интегрируются в роторные соединения для передачи энергии и данных к вращающемуся оборудованию и от него в сочетании со средой, которую обеспечивает роторный блок. [4]
Типы контактных колец
Контактные кольца бывают различных типов и размеров; в одном устройстве, например, для освещения театральной сцены, было 100 проводников. [5] Контактное кольцо допускает неограниченное вращение подключенного объекта, тогда как провисший трос можно скрутить только несколько раз, прежде чем он застрянет и ограничит вращение.
Контактные кольца, контактирующие с ртутью
Контактные кольца, смачиваемые ртутью, отличающиеся низким сопротивлением и стабильным соединением, используют другой принцип, который заменяет скользящий щеточный контакт с жидким металлом, молекулярно связанным с контактами. [6] Во время вращения жидкий металл поддерживает электрическую связь между неподвижным и вращающимся контактами. Однако использование ртути создает проблемы с безопасностью, поскольку это токсичное вещество. Если контактные кольца применяются в производстве или переработке пищевых продуктов, в фармацевтическом оборудовании или в любом другом использовании, где загрязнение может представлять серьезную угрозу, следует выбирать контакты из драгоценных металлов . Утечка ртути и связанное с этим загрязнение могут быть очень серьезными. Устройство с контактным кольцом также ограничено температурой, так как ртуть затвердевает примерно при -40 ° C. [7]
Кольца скольжения для блинов
Блинное контактное кольцо [8] имеет проводники, расположенные на плоском диске в виде концентрических колец, центрированных на вращающемся валу. Эта конфигурация имеет больший вес и объем для тех же цепей, большую емкость и перекрестные помехи, больший износ щеток и более легко собирает частицы износа на своей вертикальной оси. Однако блин предлагает уменьшенную осевую длину для количества контуров, и поэтому может быть уместным в некоторых приложениях.
Беспроводные контактные кольца
Беспроводные контактные кольца не основываются на типичных методах контакта металлических и угольных щеток на основе трения, которые использовались контактными кольцами с момента их изобретения, например, рассмотренных выше. Вместо этого они передают энергию и данные по беспроводной сети через магнитное поле , которое создается катушками, которые размещены во вращающемся приемнике, и стационарном передатчике. [9] Беспроводные контактные кольца считаются обновлением или альтернативой традиционным контактным кольцам, поскольку отсутствие в них стандартных механических вращающихся частей означает, что они, как правило, более устойчивы в суровых условиях эксплуатации и требуют меньшего количества обслуживания и ремонта. Однако количество мощности, которое может передаваться между катушками, ограничено; обычно традиционное контактное кольцо контактного типа может передавать на порядки большую мощность в том же объеме.
Рекомендации
- ^ "Cobham plc :: Аэрокосмическая промышленность и безопасность, аэрокосмические коммуникации, Аннемасс" . Cobham.com. 2011-02-13 . Проверено 2 сентября 2011 .
- ^ «как работают контактные кольца» . Uea-inc.com . Проверено 2 сентября 2011 .
- ^ «Глоссарий контактных колец» . PeterLaper . Проверено 24 января 2013 .
- ^ «Определение контактного кольца» . Проверено 1 марта 2013 .
- ^ Алан Хендриксон, Колин Бакхерст Механический дизайн для сцены Focal Press, 2008 ISBN 0-240-80631-X , стр. 379 с иллюстрацией контактных колец в форме блинчика и барабана.
- ^ "меркотак" .
- ^ «Часто задаваемые вопросы о контактных кольцах» . Moog.com. 2009-06-23 . Проверено 2 сентября 2011 .
- ^ Питер У. Фортескью, Джон Старк, Грэм Суинерд Системная инженерия космических кораблей John Wiley and Sons, 2003 ISBN 0-470-85102-3 стр. 521
- ^ «Контактные кольца | Как работает контактное кольцо • PowerbyProxi» . PowerbyProxi . Проверено 24 ноября 2016 .
Внешние ссылки
- Видео, изображающее внутреннюю часть контактного кольца в движении