Что такое контактное кольцо?

Что такое контактное кольцо?

Токовое кольцо — это вращающийся соединитель, который может передавать мощность или электрические сигналы извне вращающегося тела.

Мощность и сигналы передаются через металлическое кольцо, размещенное на вращающемся теле, и щетку на неподвижной стороне. Он используется для измерения вибрации, напряжения и осевой силы вращающегося тела, а также для передачи мельчайших сигналов в целях управления. Они часто используются в качестве подводящих проводов, которые подают питание на вращающееся тело.

Существует два основных типа контактных колец: монтируемые на конце вала и полые. Тип с концом вала крепится к концу вращающегося элемента. Полый тип представляет собой кольцевой блок, который вставляется во вращающийся вал. Существует также два типа: один, в котором кольцо и щетка интегрированы, и один, в котором кольцо и щетка разделены.

Применение контактных колец

Токосъемные кольца доступны для низкоскоростных вращающихся применений и высокоскоростных применений 20 000 об/мин. Некоторые токосъемные кольца могут выдерживать высокие токи 3 000 А и более и широко используются в различных областях применения: от экспериментов и разработок до оборудования.

Они используются для подачи питания на ветрогенераторы, станки, центрифуги, агитаторы, роботизированные манипуляторы, краны, камеры наблюдения, вертолеты, поворотные столы, нагреватели барабанов, радиолокационные антенны и другие нагреватели вращающегося тела и двигатели.

Они также имеют широкий спектр применения в оборудовании для производства полупроводников, медицинском оборудовании, таком как КТ-сканирование, неразрушающем контроле и акустическом оборудовании. Они также используются для измерения температуры, деформации и крутящего момента вращающихся тел.

Принцип работы контактных колец

Кольцевая электродная часть (кольцевой блок) прикреплена к вращающемуся валу, такому как поворотный стол вращающегося тела. Щеточные электродные части контактируют с периферией и сторонами кольцевого блока, а мощность и сигналы передаются с использованием точек контакта в качестве контактных точек.

Даже если кольцевой блок вращается, он всегда имеет точку контакта со щеткой, что обеспечивает стабильную подачу питания и передачу сигнала. Кольцевой блок имеет подшипники для поддержки стороны щетки.

Драгоценные металлы, такие как медь и серебро, используются для точек контакта между кольцом и щеткой в ​​контактном кольце, чтобы стабилизировать контактное сопротивление без риска утечки. Бронза, серебро и золото используются для кольца, в то время как сплавы углерода, меди и серебра используются для части щетки.

Контактные кольца неизбежно больше, когда есть много проводов для питания или сигналов. Они также изнашиваются в определенной степени, поэтому требуется регулярное обслуживание.

Другая информация о контактных кольцах

1. Роль щеток в контактном кольце

Контактные кольца передают и принимают от электрооборудования на вращающемся теле к неподвижной стороне, при этом щетки действуют как контакты. Поскольку щетки всегда находятся в контакте с вращающимся телом, передача и прием могут происходить в любом месте в положении 360° без перегибов или спутывания проводов на валу.

Количество щеток (контактов) варьируется в зависимости от количества сигналов, которые необходимо передать и получить между вращающимся телом и неподвижной стороной. Следовательно, чем больше устройств связи, тем больше требуется щеток, в результате чего общее контактное кольцо становится огромным.

В этом случае количество щеток можно уменьшить, используя последовательную связь или связь CAN, используемую в автомобилях.

2. Недостатки контактных колец

Недостатком контактных колец является возможность выхода из строя контакта из-за износа щеток. Поскольку щетки находятся в физическом контакте с вращающимися частями, выход из строя контакта может произойти из-за износа с течением времени.

Особенно в оборудовании, используемом на открытом воздухе, щетки могут быть преждевременно повреждены песком, пылью или проникновением воды, если они не защищены герметичным корпусом. Поэтому общепринятой практикой является продление срока службы щеток путем их очистки и смазки раз в несколько лет.

Используемая в это время смазка должна быть токопроводящей. Обратите внимание, что если она не является токопроводящей, существует риск плохого тока в секции щетки, что приведет к плохой связи между стороной ротора и неподвижной стороной.

Срок службы секции щетки обычно составляет от 10 до 100 миллионов об/мин и примерно до 500 миллионов об/мин в зависимости от производителя. При использовании в долговечном оборудовании секцию щетки необходимо периодически обслуживать.