Электрический коллектор: что это такое?

Что такое коллекторное кольцо?

Коллекторное кольцо — это электромеханическое устройство, используемое для соединения неподвижной системы с вращающейся системой. Оно применяется в устройствах, где требуется вращение при передаче энергии или электрических сигналов.

Коллекторное кольцо также известно как электрический вращающийся шарнир, вращающийся электрический разъем или электрический поворотный механизм. Оно используется в различных электрических машинах для улучшения механической производительности и упрощения эксплуатации.

Если устройство вращается на фиксированное количество оборотов, возможно использование электрического кабеля достаточной длины. Однако это довольно сложная установка, и она невозможна, если компоненты вращаются непрерывно. Такая установка не практична и надежна для такого типа применения.

Как работает коллекторное кольцо?

Коллекторные кольца состоят из двух основных компонентов: металлического кольца и щеточного контакта. В зависимости от применения и конструкции машины определяется количество колец и щеток.

Щетки изготавливаются из графита или фосфористой бронзы. Графит является экономичным вариантом, но фосфористая бронза обладает лучшей проводимостью и более долговечна.

В зависимости от числа оборотов в минуту (об/мин) щетки могут быть закреплены на вращающихся кольцах, либо кольца вращаются, а щетки остаются неподвижными. В обоих случаях щетки поддерживает контакт с кольцом за счет давления пружин.

Обычно кольца устанавливаются на роторе, который вращается, а щетки закреплены и установлены в щеточном домике.

Кольца изготавливаются из проводящего металла, такого как латунь и серебро. Они устанавливаются на вал, но изолированы от центрального вала. Кольца изолированы друг от друга нейлоном или пластиком.

При вращении колец электрический ток передается через щетки, обеспечивая непрерывное соединение между кольцами (вращающейся системой) и щетками (неподвижной системой).

Коллекторное кольцо vs Коммутатор

Коллекторное кольцо и коммутатор используются для поддержания соединения между вращающейся системой и электрической системой. Однако функции этих устройств различны. Оба устройства изготовлены из проводящего материала.

В таблице ниже представлены различия между коллекторным кольцом и коммутатором.

Типы коллекторных колец

Коллекторные кольца классифицируются по типам в зависимости от конструкции и размера. Типы коллекторных колец описаны ниже.

Плоское коллекторное кольцо

В этом типе коллекторного кольца проводники расположены на плоском диске. Этот концентрический диск помещен в центр вращающегося вала. Форма этого кольца плоская, поэтому его также называют плоским коллекторным кольцом или плоским коллектором.

Оно уменьшает осевую длину, поэтому этот тип коллекторного кольца предназначен для критически важных по пространству применений. Эта конструкция имеет больший вес и объем. Она обладает большей емкостью и большим износом щеток.

Плоское коллекторное кольцо

Коллекторное кольцо с ртутным контактом

В этом типе коллекторного кольца используется ртутный контакт в качестве проводящего материала. При нормальной температуре он может передавать ток и электрические сигналы через жидкую ртуть.

Коллекторное кольцо с ртутным контактом обладает высокой стабильностью и низким уровнем шума. Оно предоставляет наиболее научный и экономически выгодный вариант для применения в промышленности.

Однако использование ртути создает вопросы безопасности, так как это токсичное вещество. Опасно использовать такой тип коллекторного кольца в таких приложениях, как производство или переработка пищевых продуктов и фармацевтика, так как возможная утечка ртути может загрязнить продукт.

Коллекторное кольцо с ртутным контактом

Коллекторное кольцо с отверстием

Этот тип коллекторного кольца имеет отверстие в центре. Он используется в устройствах, где требуется передача энергии или сигнала при вращении на 360°.

Этот тип коллекторных колец предназначен для установки с фланцем на втулочный кронштейн. В центре есть свободное пространство для подключения вала машины без влияния на кабель во время вращения.

Он имеет длительный срок службы и предлагает низкий уровень шума и обслуживания. Этот тип коллекторного кольца используется для прокладки гидравлических и пневматических каналов и может интегрироваться с высокочастотными соединениями.

Коллекторное кольцо с отверстием

Коллекторное кольцо Ethernet

Этот тип коллекторного кольца разработан для обеспечения надежных продуктов, позволяющих передавать протокол Ethernet через вращающуюся систему.

При выборе коллекторного кольца Ethernet для связи необходимо учитывать три важных параметра: Отражение, Вставка потерь и Перекрестные помехи.

Коллекторные кольца Ethernet разработаны для соответствия требованиям согласования импеданса, снижения потерь и контроля перекрестных помех.

Коллекторное кольцо Ethernet

Миниатюрные коллекторные кольца

Этот тип коллект