Home
Elektryczne złącza obrotowe – 5 rzeczy, które warto wiedzieć o szczotkach, spadkach napięcia i tłumieniu zakłóceń
W tym artykule przedstawiamy pięć rzeczy, które warto wiedzieć o slipringach, ich szczotkach, spadkach napięcia i tłumieniu zakłóceń.
Szczotki kompozytowe są wykonane z włókna węglowego, czasami z dodanymi metalami w celu zwiększenia wydajności prądowej. Szczotki te są podobne do tych stosowanych w elektrycznych silnikach szczotkowych. Szczotki kompozytowe zapewniają doskonałą wydajność w warunkach wysokiego prądu i dużej prędkości obrotowej.
W innych wariantach szczotki wykonane są z metali szlachetnych, takich jak srebro, złoto lub pallad. Te szczotki są powszechnie spotykane w złączach obrotowych o niskim natężeniu prądu, wymagających czystej transmisji sygnału i minimalnej rezystancji styku.
Slipringi wieloszczotkowe również wykonane są z metali szlachetnych i częściowo owijają się wokół bębna złącza obrotowego, ale zapewniają wiele punktów styku dla każdego kanału. Szczotki wielowłóknowe charakteryzują się minimalnym oporem i szumem, co sprawia, że są odpowiednie do przesyłania wrażliwych sygnałów analogowych lub szybkiego strumienia danych do kontroli w czasie rzeczywistym.
Parametry, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze obejmują prąd, prędkość obrotową i temperaturę. Uwaga: spadek napięcia i rzeczywisty przepływ prądu muszą być również uwzględnione. Każdy spadek wpływa na napięcie dostępne przy obciążeniu — i rozpraszanie mocy w złączu. Rozproszenie mocy sprawia, że slipring się nagrzewa, co ma istotny wpływ na temperaturę pracy.
Sposób, w jaki szczotki transmitujące dane tworzą zmiany rezystancji elektrycznej podczas obrotu, obniża jakość transmisji. Ta zmiana zależy od trybu styku szczotek oraz siły, prędkości obrotowej i temperatury. Jednym z rozwiązań dla zaawansowanych zastosowań jest użycie wielu styków dla każdego kanału w postaci szczotki wielowłóknowej, aby zmniejszyć tę zmienność rezystancji.
Niezależnie od rodzaju szczotki, to prędkość i pojemność slipringa są kluczowymi parametrami w przesyłaniu sygnałów. Wiele produktów transmituje sygnały Ethernet z prędkością do 10 Gb na sekundę lub wyższą. Obecnie powszechnie dostępne są slipringi, które przekraczają 1 Gb, chociaż złącza obrotowe o tej szybkości transmisji nadal stanowią specjalistyczne rozwiązania.
Oczywiście dostawcy wskazują, że większość producentów OEM nie potrzebuje 1 Gb i że 100 megabitów (Mb) na sekundę jest wystarczające. Jednak w miarę wzrostu liczby czujników i złożoności projektów wykorzystujących złącza obrotowe, prędkości gigabitowe (GbE lub GigE) – będą coraz częściej standardem.
Uwaga: Oprócz transmisji sygnałów, przesył danych jest cechą, która wyróżnia urządzenia różnych producentów. Dane o wysokiej częstotliwości wysyłane są do sterowania wyższego poziomu i funkcji operacyjnych poprzez protokoły Industrial Ethernet, takie jak PROFINET czy EtherCAT.
Wiele z tych protokołów umożliwia sterowanie różnymi podsystemami maszyn, obsługuje funkcjonalność IIoT i umożliwia wykorzystanie wszystkich danych z czujników rozmieszczonych na maszynach. Ostatecznie ich wdrożenie będzie wymagało większej (i szybszej) transmisji danych poprzez złącza obrotowe.
Tłumienie EMI jest czasami wyrażane jako kompatybilność elektromagnetyczna lub EMC. Transmisja danych wymaga slipringów o większej szerokości pasma i lepszym tłumieniu EMI niż transmisja mocy. Zakłócenia często rozprzestrzeniają się przez przewodzenie i promieniowanie. Przewodzenie przybiera formę szkodliwych wysokich częstotliwości, które występują wzdłuż linii zasilania lub sygnału. Z kolei promieniowane EMI rozprzestrzenia szum elektromagnetyczny do sprzętów znajdujących się w pobliżu. Ekranowanie połączeń slipringów chroniące przed zakłóceniami ma kluczowe znaczenie. Uwaga: Ekranowanie dotyczy również częstotliwości radiowych (RF). Chociaż są używane zamiennie, terminy EMI i RFI mają różne znaczenia. Dokładniej rzecz biorąc, EMI oznacza szum elektryczny dowolnej częstotliwości, podczas gdy RFI wynosi od 20 kHz do około 300 GHz.
Załóżmy, że projektant lub producent OEM ma duży silnik elektryczny, którym obraca oś maszyny. Ten silnik będzie miał przekładnię, która generuje dużą ilość elektrycznego szumu.
Jeśli w pobliżu znajdują się złącza obrotowe bez odpowiedniego uziemienia, ten szum będzie na nie oddziaływać. Zakłócenia pochodzące z przekładni silnika wpłyną na przesył zachodzący poprzez slipring i wprowadzą zakłócenia na liniach komunikacyjnych lub sygnałowych.
W przypadku projektów, w których kompatybilność elektromagnetyczna jest celem, całkowicie metalowa obudowa z dedykowanym uziemieniem i kablami wyłącznie ekranowanymi może złagodzić większość EMI. Uwaga: Te środki zapobiegawcze stają się istotniejsze w miarę wzrostu szybkości transmisji danych. Dzieje się tak, ponieważ wraz ze wzrostem częstotliwości, sygnały danych na przewodach slipringów stają się w pewnym momencie emiterami.
źródło: https://servotecnica.com/en/slip-ring-elettrici-5-cose-da-sapere-su-spazzole-cali-di-tensione-e-attenuazione-del-rumore/
Aby zapewnić najlepsze doświadczenia, używamy technologii, takich jak pliki cookie, do przechowywania i/lub uzyskiwania dostępu do informacji o urządzeniu. Wyrażenie zgody na te technologie pozwoli nam przetwarzać dane, takie jak zachowanie przeglądania lub unikalne identyfikatory na tej stronie. Brak zgody lub jej wycofanie może niekorzystnie wpłynąć na niektóre funkcje i cechy.