Қай әдіс сырғанау сақиналарының жұмысын түсіндіреді?
Слип сақиналары электр қуатын қозғалмайтын және айналмалы бөліктер арасында тасымалдайды. Негізгі механизм айналмалы білікке орнатылған ток өткізгіш сақиналармен байланыста болатын щеткаларды пайдаланады - көміртекті немесе бағалы металдан жасалған щеткалар бәрі айналып тұрған кезде осы сақиналарды басады.
Өнеркәсіптік қолданбалардың көпшілігі осы контакт-негізделген тасымалдау әдісіне сүйенеді, себебі бұл қарапайым инженерия. Moog компаниясының жел турбиналарына арналған сырғымалы сақина жинақтары moog.com сайтындағы спецификацияларға сәйкес 690 В үшфазалы қуатқа дейін жұмыс істейді және бұл қондырғылар желдің бағытына қарай айналу кезінде үздіксіз электр қосылымын қажет ететін генераторларда жұмыс істейді.
Байланыс әдісі әлі де басым
Көміртекті щеткалар мыс немесе алтын жалатылған сақиналарға- сырғанайды. Байланыс қысымы әдетте 20-дан 200 грамға дейін ауытқиды, бірақ бұл қолданбаға байланысты айтарлықтай өзгереді. Сіз әртүрлі мақсаттарда қолданылатын әртүрлі материалдарды таба аласыз - күміс{6}}жоғары токқа арналған графит щеткалар (кейбір конструкциялар сақинаға 500+ амперді ұстайды), төмен шуыл сигнал беру үшін таза күміс, коррозия құнынан маңызды болған кезде алтын жалату.
КТ сканерлері үздіксіз 200+ айн/мин жылдамдықпен айналатын сырғымалы сақиналарды пайдаланады. Кобхэм бұларды медициналық жабдық өндірушілеріне жеткізеді - олардың cobham.com веб-сайтында айналмалы портал үшін қуатты және жоғары жиіліктегі деректер сигналдарын бір уақытта тарататын 100-арналық сырғымалы сақиналарды көрсететін сипаттамалар тізімі берілген. Деректер арналары 100 МГц-ке дейінгі жиілікте жұмыс істейді, ал бір жинақ бірнеше киловатт қозғалтқыш қуатын тасымалдайды. Бұл қос мақсатты дизайн күрделене түседі, себебі сіз бір айналмалы интерфейсте жоғары жылдамдықты деректер желілерін ауыр ток жолдарымен араластырып жатырсыз.
Белгілі бір жылдамдықтан жоғары сигналдың тұтастығы мәселеге айналады. Контактілер пайда болады, электр шуы күшейеді, тозу жылдамдайды. Кейбір конструкциялар сақиналарды бір-бірінен алшақ орналастырады, басқалары бір жинақтағы әртүрлі сақиналар үшін әртүрлі қылшық материалдарын пайдаланады.
Меркурий сырғанау сақиналары бар, бірақ оларды енді ешкім қолданбайды
Қылқаламның тозуын толығымен жоятын сынапты қолданатын сұйық металмен байланыс әдісі бар. Айналмалы контакт сынап бассейнінен өтеді, сондықтан үйкеліс немесе механикалық деградация болмайды. Электр кедергісі өте төмен және тұрақты болып қалады.
Экологиялық ережелер бұл технологияны көптеген қолданбалар үшін жойды. Сынап улы, оны ұстау қиын, ал кәдеге жарату қиындықтар туғызады. Бірнеше мамандандырылған әскери және ғылыми-зерттеу жүйелері әлі де сынап сырғанайтын сақиналарды пайдаланады, мұнда өнімділік пайдасы қауіптерден асып түседі, бірақ коммерциялық өндірушілер бұл тәсілден ондаған жылдар бұрын бас тартты. Сынап интерфейстерінің жанасу кедергісі щетка контактілері үшін 0,05-0,5 Оммен салыстырғанда 0,001 Ом шамасында өлшенеді, бұл кейбір дәлдік өлшеу жүйелерінде маңызды, бірақ ластану қаупін ақтау үшін жеткіліксіз.
Талшықты-оптикалық айналмалы қосылыстар кейбір қолданбаларды өзгертті
Қуат орнына деректерді тасымалдау қажет болғанда, талшықты-оптикалық айналмалы қосылыстар (FORJs) электрмен жанасуды толығымен болдырмайды. Олар дәл тураланған оптикалық элементтерді пайдаланады - жарық сәулесі қозғалмайтын талшықтан айналмалы интерфейс арқылы айналу жағындағы басқа талшыққа өтеді. Медициналық роботтар мен әскери мұнаралар бейне және деректерді беру үшін FORJ-ге ауысты, өйткені нөлдік электр шуы және негізінен шектеусіз өткізу қабілеттілігі бар.
Олар қуат беру үшін жұмыс істемейді, бұл бастапқы сұрақ туралы сұрайды. Қозғалтқыштар мен жетектер айналмалы жинақтағы электр қуатын қажет етсе, сізге әлі де әдеттегі сырғанау сақиналары қажет.
Көп арна-Стек сақиналарын концентрлі түрде жасайды
Күрделі техника бірге айналатын ондаған немесе жүздеген бөлек тізбектерді қажет етеді. Өнеркәсіптік конструкциялар өткізгіш сақиналарды білік осі бойымен әрбір сақинаның арасына оқшаулаумен орналастырады, ал бөлек щетка блоктары әрбір сақинамен дербес байланысады. Кейбір жинақтар қуат сақиналарын, басқару сигналының сақиналарын және жоғары-жиілік деректер арналарын бір құрылғыда біріктіреді.
Сақина аралығы мен щетка геометриясы кернеу талаптары мен сигнал түрлеріне байланысты оңтайландырылған. Жоғары кернеулер үшін көбірек оқшаулау саңылаулары қажет - сіз 24 В басқару сигналдары үшін сақиналар арасында 3 мм, бірақ 480 В қуат сақиналары арасында 10 мм+ көресіз. Қылқалам қысымын реттеу де маңызды, себебі жеткіліксіз қысым үзіліспен жанасуды тудырады, ал шамадан тыс қысым тозуды тездетеді және үйкеліс моментін арттырады.
Өндірістік төзімділік сіз күткеннен де қатаң. Сақинаның концентрлілігі мен бетінің әрлеуі контакт сапасы мен қызмет ету мерзіміне тікелей әсер етеді. Machinedesign.com сайтының техникалық деректеріне сәйкес, дәл сырғанау сақиналарына арналған беттің кедір-бұдырлық сипаттамалары шамамен 0,4 мкм Ra немесе одан да жақсырақ жұмыс істейді, олар дөңгелектікті бүкіл шеңберде бірнеше микрон ішінде сақтайтын арнайы токарлық станоктарда өңделеді.
Температура әсерлері және ток сыйымдылығы
Ағымдағы сыйымдылық контакт аймағына және салқындатуға байланысты. Төрт көміртекті щеткалары бар ені 10 мм сақина қызып кету алаңдаушылық тудырмас бұрын үздіксіз 15-20 ампер тасымалдауы мүмкін, бірақ ауаны мәжбүрлі салқындатуды қосыңыз және сол жинақ 40+ амперді ұстайды. Қылқаламның жанасуының кедергісі I²R жоғалтуларына пропорционалды жылуды тудырады, ал жоғары токтарда сіз интерфейсте айтарлықтай қуатты таратасыз.
Термиялық кеңею контакт қысымы мен туралануына әсер ететін өлшемдік өзгерістерді тудырады. Температураның айналуы жинақты күшейтеді және тозуға ықпал етеді. Кейбір конструкциялар температураның ауытқуымен бөлшектер кеңейіп, қысқарған кезде тұрақты контакт қысымын сақтау үшін серіппелі щетка ұстағыштарын пайдаланады.
Жоғары биіктікте және вакуумда{0}}қолданбалар ерекше назар аударуды қажет етеді, себебі ауа қысымының төмендеуі салқындату тиімділігін төмендетеді және теңіз деңгейіндегі жұмыс-төмен кернеулерде электр доғасының пайда болуына себеп болуы мүмкін.
Сымсыз қуатты тасымалдау бар, бірақ шектеулері бар
Индуктивті және сыйымдылықты біріктіру әдістері қуатты физикалық байланыссыз береді. Бұл -қуаты аз қолданбалар - роботтарға арналған сымсыз зарядтау жүйелері, деректерді контактісіз тасымалдау және т.б. үшін тамаша жұмыс істейді. Кейбір конструкциялар айналмалы трансформаторлар арқылы қуат беруді киловатт-деңгейіне дейін жеткізеді.
Ауа саңылауының қашықтығы мен айналмалы және қозғалмайтын бөліктер арасындағы сәйкессіздікке байланысты тиімділік төмендейді. Оған қоса, айналу кезінде муфта өзгеретіндіктен тұрақты қуат беруді қамтамасыз ету үшін күрделі басқару электроникасы қажет. Сенімді жоғары{2}}ток қосылымдарын қажет ететін ауыр өнеркәсіп машиналары үшін щеткалы-түрдегі сырғымалы сақиналар стандартты болып қалады, өйткені олар техникалық қызмет көрсету талаптарына қарамастан қарапайым және берік.
Қылқаламдар мен сақиналарды қолданатын контакт әдісі сырғанау сақиналарының көпшілігінің қалай жұмыс істейтінін түсіндіреді, себебі бұл миллиамперден жүздеген амперге дейін таралатын, бірнеше тізбекті бір уақытта өңдейтін және күрделі электрониканы қажет етпейтін дәлелденген технология. Техникалық қызмет көрсету аралықтары өзгереді - кейбір өнеркәсіптік қондырғылар щеткаларды ауыстыру арасында 2-3 жыл жұмыс істейді, басқалары жұмыс циклі мен қоршаған орта жағдайларына байланысты бірнеше ай сайын назар аударуды қажет етеді. Таза ортада тозу қалдықтары ескеріледі, ал щетка шаңы дұрыс жабылмаған жағдайда жақын маңдағы құрамдастарды ластауы мүмкін.
Бұл негізгі әдістерді қамтиды және механикалық байланыс тәсілі өзінің шектеулеріне қарамастан неге әлі де үстемдік етеді.