滑環(huán)-也稱為旋轉(zhuǎn)電氣接頭，電動旋轉(zhuǎn)接頭和集電環(huán)-是可以在固定部件和旋轉(zhuǎn)部件之間傳輸電力，電信號或數(shù)據(jù)的裝置。滑環(huán)的設(shè)計將取決于其應(yīng)用,例如，傳輸數(shù)據(jù)需要具有更高帶寬的滑環(huán)和比傳輸功率更好的EMI（電磁干擾）緩解.但其基本組件是旋轉(zhuǎn)環(huán)和固定刷。

▲完整的滑環(huán)組件包括端蓋，軸承和其他結(jié)構(gòu)特征。但滑環(huán)的基本組成部分是環(huán)和刷子。

如果一個部件的旋轉(zhuǎn)涉及固定的轉(zhuǎn)數(shù)，則可以使用具有足夠長電纜和旋轉(zhuǎn)速度的線軸以來實現(xiàn)所需的轉(zhuǎn)數(shù)，盡管該設(shè)置中的電纜管理可能非常復(fù)雜。但是，如果一個部件連續(xù)旋轉(zhuǎn)，則在許多情況下使用電纜在旋轉(zhuǎn)部件和固定部件之間傳輸信號是不實際或不可靠的。

交流電機中的滑環(huán)

在一種稱為繞線轉(zhuǎn)子電機的AC感應(yīng)電機的形式中，滑環(huán)不用于傳遞動力，而是用于將電阻插入轉(zhuǎn)子繞組中。繞線轉(zhuǎn)子電機使用三個滑環(huán)-通常由銅或銅合金制成-安裝在電機軸上（但絕緣）。每個滑環(huán)連接到三相轉(zhuǎn)子繞組中的一個。由石墨制成的滑環(huán)刷連接到電阻裝置，例如變阻器。當(dāng)滑環(huán)與轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動時，電刷與滑環(huán)保持穩(wěn)定接觸并將電阻傳遞給轉(zhuǎn)子繞組。

▲繞線轉(zhuǎn)子交流電機上的滑環(huán)。一旦電機達到運行速度，電刷就會通過彈簧提升，滑環(huán)通過滑動接觸桿短路。

增加轉(zhuǎn)子繞組的電阻會使轉(zhuǎn)子電流與定子電流同相。其結(jié)果是在相對低的電流下產(chǎn)生更高的轉(zhuǎn)矩。然而，滑環(huán)僅在啟動時使用，因為它們在完全運行速度下效率較低且扭矩下降。當(dāng)電機達到其運行速度時，滑環(huán)短路，電刷失去接觸，隨之電機就像標(biāo)準的AC感應(yīng)（又稱“鼠籠”）電機一樣。

▲繞線轉(zhuǎn)子電機中的滑環(huán)形成次級外部電路。在該電路中插入電阻可使電機在啟動時產(chǎn)生非常高的扭矩，這對于移動具有高慣性的負載是必要的。

滑環(huán)或換向器？

您可能已經(jīng)注意到滑環(huán)的設(shè)計和功能聽起來非常類似于換向器。雖然兩者之間存在相似之處，但滑環(huán)和換向器之間存在著重要的區(qū)別。在物理上，滑環(huán)是連續(xù)的環(huán)，而換向器是分段的。在功能上，滑環(huán)提供功率，信號或數(shù)據(jù)的連續(xù)傳輸。尤其是在AC電機中，它們將電阻傳遞到轉(zhuǎn)子繞組。

另一方面，換向器用于直流電機以反轉(zhuǎn)電樞繞組中的電流極性。每個電樞線圈的端部連接到相隔180度的換向器條。當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)時，電刷向換向器的相對段提供電流，并因此向相對的電樞線圈提供電流。

滑環(huán)的應(yīng)用

滑環(huán)幾乎可用于任何應(yīng)用，包括旋轉(zhuǎn)底座或平臺，從工業(yè)設(shè)備，如索引表，卷繞機和自動焊接機，到風(fēng)力渦輪機，醫(yī)療成像機（CT，MRI），甚至包括游樂園游樂設(shè)施轉(zhuǎn)盤式操作。雖然滑環(huán)的傳統(tǒng)應(yīng)用是傳輸功率，但它們也可以傳輸來自溫度傳感器或應(yīng)變儀等設(shè)備的模擬和數(shù)字信號，甚至通過以太網(wǎng)或其他總線網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)。

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