物理科普:你聽說過導電滑環(huán)嗎?
發(fā)布時間:2021-08-26
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  導電滑環(huán),又被稱為集電環(huán)、滑環(huán)、集流環(huán)、匯流環(huán)、旋轉關節(jié)、旋轉電氣界面、線圈、換向器、轉接器,是實現(xiàn)兩個相對轉動結構的數(shù)據(jù)、信號及動力傳動的精密輸電裝置。它屬于電接觸滑動連接應用范疇,很適合應用在無限制的連續(xù)旋轉中。

  導電滑環(huán)按其結構可分為圓柱式和圓盤式。圓柱式滑環(huán)的環(huán)道是沿著圓柱的軸心排列的,圓盤式滑環(huán)的環(huán)道是同心的。國內目前主要采用圓柱式滑環(huán),當受到高度條件限制時,才會選用圓盤式滑環(huán)。

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  將靜止設備上的信號傳送到形影的旋轉設備上是導電滑環(huán)的主要作用。在光電測量、天文導航、光電搜索等設備上都能見到它的身影。同時,導電滑環(huán)也是尖端領域中各種精密轉臺、管道設備和離心機的核心器件。

  導電滑環(huán)的接觸電阻越小越好。當導電滑環(huán)的接觸電阻較大時,電流通過時接觸處的溫度會大幅提升,嚴重時則會導致接觸壓降的增加以及刷絲和滑環(huán)發(fā)生熔焊現(xiàn)象。這些問題都會影響導電滑環(huán)的信息傳輸效果。

  除此之外,滑環(huán)和刷絲接觸時的壓力、材料和形式都會對接觸電阻產(chǎn)生影響。

  1)接觸材料對電阻的影響。導電滑環(huán)主要包括環(huán)刷和導電環(huán)兩個主要器件。這需要導電環(huán)不僅要具有很好的導熱性、耐磨性、抗氧化性、抗腐蝕性和抗熔焊性等性能,還要有相當強的硬度和較高的熔點。

  2)刷絲對滑環(huán)的壓力。環(huán)刷是導電滑環(huán)的重要組成部件,具有刷絲數(shù)量多、刷絲精細、間距微小等優(yōu)點。刷絲對滑環(huán)的壓力會直接影響接觸電阻的大小,壓力越大,接觸電阻越小。但是壓力的增大是有限度的,一旦超過限度摩擦力矩就會增加,使接觸部分磨損增大。所以,確定刷絲對滑環(huán)的壓力大小很重要,這個壓力最好能夠使刷絲很好地壓在滑環(huán)上,卻不影響滑環(huán)的轉動。實驗表明,此壓力在12至15牛頓最適宜。

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  在導電滑環(huán)的工作過程中,相關人員需要對其外形尺寸、靜態(tài)接觸電阻、動態(tài)接觸電阻、絕緣電阻、抗電強度和摩擦力矩等參數(shù)進行檢測,這些參數(shù)性能會對其工作穩(wěn)定性、可靠性及壽命造成很大的影響。及時對導電滑環(huán)進行參數(shù)檢測才能更好地反映出導電滑環(huán)的性能,也能夠第一時間發(fā)現(xiàn)并解決問題。

  本文由石家莊藁城區(qū)興安鎮(zhèn)中學高級教師崔會欣進行科學性把關。???

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  作者: 馬瑤


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