集電器的種類很多,測試中常用的有:拉線式、電刷式和感應(yīng)式等。前兩種是接觸式集電器,后一種是非接觸式集電器。
拉線式集電器
拉線式集電器的結(jié)構(gòu)原理如右圖所示。
拉線式集電器
拉線式集電器
在圓軸1上固定有膠木內(nèi)環(huán)2,在它的槽上鑲有集流環(huán)3,并和貼在軸上的應(yīng)變片相連接;這樣,電信號由集流環(huán)3、拉線4、絕緣板5、接線柱6,輸?shù)綔y量儀器上。拉線4靠彈簧7張緊,保證與集流環(huán)接觸良好。
這種集電器適用于線速度比較低(≤4米/秒)、運(yùn)轉(zhuǎn)時間短的情況。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、工藝要求不高、接觸可靠,但磨損大,壽命低。
電刷式集電器
電刷式集電器可分為徑向刷式和端面刷式兩種。徑向刷式
電刷式集電器
電刷式集電器
以集流環(huán)的圓周面與電刷接觸,而端面刷式以集流環(huán)的側(cè)面與電刷接觸,其結(jié)構(gòu)原理如右圖所示。集電器的內(nèi)環(huán)1固定在被測的旋轉(zhuǎn)軸上,其上有三個(適用于半橋測量)或四個(適用于全橋測量)集流環(huán)3,它們之間以及與內(nèi)環(huán)間互相絕緣,并且和貼在軸上的應(yīng)變片用導(dǎo)線相連接。外殼上固定有互相絕緣的電刷2,用彈簧4將電刷壓在集流環(huán)上,同時每個電刷上都有引出線。這樣,回轉(zhuǎn)軸上的電信號,就通過集流環(huán)與電刷的接觸,傳送到測量儀器上。
徑向刷式集電器的結(jié)構(gòu)簡單、使用方便,但接觸電阻不太穩(wěn)定,所以只適用于轉(zhuǎn)速低和精度要求不太高的情況。端面刷式集電器是靠側(cè)面接觸,接觸電阻比較穩(wěn)定,適用于轉(zhuǎn)速較高和精度要求高的情況。
在設(shè)計集電器時應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
①集流環(huán)和電刷的材料要選擇合適,保證接觸電阻小和摩擦系數(shù)小。對于一般的集電器,集流環(huán)可用紫銅制作,電刷用石墨一銅合金制作。對予測量精度高的集電器,集流環(huán)好用純銀或蒙乃爾合金,電刷用石墨一銀合金。
②每個集流環(huán)上電刷數(shù)目的多少會影響接觸電阻的大小和穩(wěn)定性,電刷數(shù)目過少工作不可靠,過多會使集電器結(jié)構(gòu)復(fù)雜,一般以對稱地配置2~4個為宜。
③電刷與集流環(huán)之間的接觸壓力也影響接觸電阻的大小和穩(wěn)定性,壓力過小接觸電阻大且不穩(wěn)定,過大會引起摩損發(fā)熱、降低壽命,一般壓力在60~80 之間為宜。
④在同一集流環(huán)上各電刷的壓緊彈簧,應(yīng)具有各自不同的固有頻率,以保證在強(qiáng)烈振動時,幾個電刷不致同時彈起,能保持良好接觸。
感應(yīng)式集電器
感應(yīng)式集電器又稱回轉(zhuǎn)變壓器式或無觸點(diǎn)式集電器。它的工作原理是利用電磁感應(yīng)將旋轉(zhuǎn)部分的測量電信號傳到固定部分上去,免去了各種接觸點(diǎn),所以不存在接觸電阻等問題。
感應(yīng)式集電器
感應(yīng)式集電器
這種集電器的電原理圖和結(jié)構(gòu)如右圖所示。貼在被測軸上的四片應(yīng)變片接成全橋式電路;應(yīng)變儀的供橋電壓 通過輸入變壓器 接到電橋的輸入端A、C上,電橋的輸出信號 由輸出端B、D通過輸出變壓器 而輸出。變壓器 的次級繞組 和變壓器 的初級繞組 ,固定在集電器的內(nèi)套筒l上與被測軸一同旋轉(zhuǎn),變壓器 的初級繞組 和變壓器 的次級繞組 ,固定在不旋轉(zhuǎn)的外殼體2上,見右圖b。變壓器的線圈繞組放在由工業(yè)純鐵制成的磁路環(huán)5、6、7和8中,線圈由漆包線繞成。 和 間有非磁性材料制成的屏蔽環(huán)3、4,其功用是防止兩變壓器之間互相干擾。套筒1和外殼2亦由非磁性材料制成。