Скользящее кольцо

**Контактное кольцо** - это электромеханическое устройство, которое позволяет передавать мощность и электрические сигналы от стационарной конструкции к вращающейся. Контактное кольцо может использоваться в любой электромеханической системе, которая требует вращения при передаче мощности или сигналов. Оно может улучшить механические характеристики, упростить эксплуатацию системы и устранить подверженные повреждению провода, свисающие с подвижных соединений.

Также называемые **вращающимися электрическими интерфейсами**, **вращающимися электрическими соединителями**, **коллекторами**, **шарнирами** или **электрическими поворотными соединениями**, эти кольца обычно встречаются в двигателях с контактным кольцом, электрических генераторах для систем переменного тока (AC) и генераторах переменного тока, а также в упаковочном оборудовании, кабельных катушках и ветряных турбинах. Их можно использовать на любом вращающемся объекте для передачи энергии, цепей управления или аналоговых или цифровых сигналов, включая данные, такие как те, которые находятся на аэродромных маяках, вращающихся резервуарах, силовых экскаваторах, радиотелескопах, системах телеметрии, гелиостатах или колесах обозрения.

Контактное кольцо (в терминах электротехники) - это метод создания электрического соединения с помощью вращающегося узла. Формально это устройство для передачи электроэнергии, которое обеспечивает передачу энергии между двумя электрическими вращающимися частями, например, в двигателе.

Скользящие кольца на гидроэлектрическом генераторе;

A - неподвижные подпружиненные графитовые щетки,

B - вращающееся стальное контактное кольцо,

C - изолированные соединения с обмоткой возбуждения генератора,

D - верхний конец вала генератора.

Блоки контактных колец (коллекторы) являются составной частью электродвигателей и применяются для передачи электроэнергии на вращающийся вал. Блок состоит из трех графитных или металлических электрощёток, соприкасающимися с тремя латунными кольцами по внешнему диаметру.[1]

## Состав

Как правило, скользящее кольцо состоит из неподвижного графитового или металлического контакта (щетки), который трется о внешний диаметр вращающегося металлического кольца. При вращении металлического кольца электрический ток или сигнал проходит через неподвижную щетку к металлическому кольцу, обеспечивающему соединение. Дополнительные кольца/ щетки в сборе укладываются вдоль оси вращения, если требуется более одной электрической цепи. Либо щетки, либо кольца неподвижны, а другой компонент вращается. Эта простая конструкция десятилетиями использовалась как элементарный метод пропускания тока во вращающееся устройство.

## Альтернативные названия и применения

Некоторые другие названия, используемые для контактного кольца, - коллекторное кольцо, вращающийся электрический контакт и электрическое контактное кольцо. Некоторые люди также используют термин коммутатор; однако коммутаторы несколько отличаются и специализированы для использования в двигателях постоянного тока и генераторах. В то время как коммутаторы сегментированы, контактные кольца непрерывны, и термины не взаимозаменяемы. Вращающиеся трансформаторы часто используются вместо скользящих колец в средах с высокой скоростью или низким коэффициентом трения.

Скользящее кольцо может использоваться в поворотном соединении для одновременной работы с устройством, обычно называемым поворотным соединением. Скользящие кольца выполняют то же самое для подачи электроэнергии и сигнализируют о том, что поворотные соединения выполняют для текучих сред. Их часто встраивают во вращающиеся соединения для передачи энергии и данных к вращающемуся оборудованию и с него в сочетании с носителями, которые обеспечивает вращающийся узел.

## Типы скользящих колец

Контактные кольца изготавливаются различных типов и размеров; например, одно устройство, предназначенное для театрального освещения сцены, имело 100 проводников. Скользящее кольцо допускает неограниченное вращение подключенного объекта, в то время как ослабленный кабель можно перекрутить всего несколько раз, прежде чем он затянется и ограничит вращение.

### Скользящие кольца, смоченные ртутью

Скользящие кольца, смоченные ртутью, известные своим низким сопротивлением и стабильным соединением, используют другой принцип, который заменяет скользящий контакт щетки жидким металлом, молекулярно связанным с контактами. Во время вращения жидкий металл поддерживает электрическое соединение между неподвижным и вращающимся контактами. Однако использование ртути при неправильном обращении может представлять угрозу безопасности, поскольку это токсичное вещество. Использование контактного кольца также ограничено температурой, поскольку ртуть затвердевает примерно при -40 ° C.

### Скользящие кольца для блинов

Контактное кольцо в виде блина 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 щетки и более удобный сбор изнашиваемого мусора на своей вертикальной оси. Однако блин обеспечивает уменьшенную осевую длину для количества контуров, и поэтому может быть уместен в некоторых приложениях.

### Беспроводные скользящие кольца

Беспроводные контактные кольца не основаны на типичных методах контакта металлических и угольных щеток, основанных на трении, которые использовались контактными кольцами с момента их изобретения, таких как рассмотренные выше. Вместо этого они передают как питание, так и данные по беспроводной сети с помощью магнитного поля, которое создается катушками, размещенными во вращающемся приемнике, и стационарным передатчиком. Беспроводные скользящие кольца считаются усовершенствованием или альтернативой традиционным скользящим кольцам, поскольку отсутствие в них стандартных механических вращающихся частей означает, что они, как правило, более устойчивы в суровых условиях эксплуатации и требуют меньшего обслуживания. Однако количество энергии, которое может передаваться между катушками, ограничено; обычно традиционное контактное контактное кольцо может передавать на порядки больше мощности при том же объеме.