تاریخ انتشار: 97-03-22 17:03:00 سه شنبه
نمایش: (5290)

اسلیپ رینگ Slip Ring یا روتاری کانکتور چیست؟

اسلیپ رینگ (Slip ring) چیست؟

اسلیپ رینگ یک وسیله الکترومکانیکی است که امکان انتقال قدرت و سیگنال های الکتریکی را از یک ساختار ثابت به یک ساختار دوار فراهم می کند. به عبارت دیگر روشی برای ایجاد یک اتصال الکتریکی بین تجهیزات دوار است که اجازه می دهد انرژی بین دو بخش الکتریکی دوار جریان پیدا کند. همچنین استفاده از آنها باعث بهبود و ساده سازی عملکرد مکانیکی سیستم و حذف سیم های مستعد خرابی که از مفاصل متحرک آویزان هستند می شود.

این وسیله که به نام رابط الکتریکی دورانی(rotary electrical interface یا rotating electrical connector)و حلقه گردنده(swivel) نیز شناخته می شود،در موتورهای اسلیپ رینگ یا موتورهای حلقه ای لغزنده ، ژنراتورهای الکتریکی برای سیستم های متناوب (AC)،ژنراتورها و همچنین در ماشین آلات بسته بندی، حلقه های کابلی و توربین های بادی استفاده می شود. 

slip ring

ساختار واجزاء تشکیل دهنده اسلیپ­ رینگ­ ها:

امروزه با توجه به کاربردها و ویژگی­ های مورد انتظار، اسلیپ­ رینگ­ ها در انواع متفاوتی ساخته میشوند. بطور معمول ، اسلیپ رینگ از دو بخش اساسی تشکیل شده است که شامل برس(Brush) و رینگ فلزی میباشد. برس که بخش ثابت بوده از جنس گرافیت یا فلز است و معمولا به صورت یک سیم واحد یا فنری ست که به انتهای آن قسمتی برای برقراری تماس با رینگ نصب شده است. با چرخش رینگ فلزی، برس روی قطر خارجی رینگ میساید و جریان الکتریکی یا سیگنال را از آن به رینگ فلزی هدایت میکند. رینگ (Ring)  جزئی است که با سرعت ثابت میچرخد و جریان الکتریکی را از طریق برس ثابت هدایت میکند. تعداد رینگ­های بکاررفته در اسلیپ­رینگ با توجه به نیاز دستگاه و تعداد مدارهای الکتریکی مورد نیاز متفاوت است و همواره ترکیبی از برس و رینگ­ها در امتداد محور اصلی چرخش کنار هم قرار میگیرند. عایق­کاری بین محور و حلقه معمولا بوسیله نایلون و پلاستیک فنولی صورت میگیرد.

 ساختار داخلی اسلیپ رینگها

ساختار کلی اسلیپ رینگ ها

به طور خلاصه می توان اسلیپ رینگ ها را بر اساس فروش به چند گروه طبقه بندی کرد:

اسلیپ رینگ موتور

اسلیپ رینگ ژنراتور

اسلیپ رینگ الکتروموتور

الکتروموتورهای اسلیپ رینگ

سه ساختار متداول که امروزه در ساخت اسلیپ­ رینگ ­ها به­ کار برده میشود عبارتند از:

1-ساختار جیوه­ ای

اسلیپ ­رینگ­ های جیوه ای، مقاومت بسیار کم و اتصال پایداری دارند. در ساختار تماس آن،  بجای استفاده از قلم موی لغزنده از یک مخزن جیوه مایع که با سطوح تماس پیوند مولکولی دارد استفاده شده است . در طول چرخش، مایع فلزی اتصال الکتریکی بین پایه­ های ثابت و چرخشی را  برقرار می­سازد. با این حال، استفاده از جیوه نگرانی های امنیتی را به همراه دارد، زیرا جیوه ماده ای سمی است. برای استفاده از اسلیپ­رینگ درمواردی شامل تولید یا پردازش مواد غذایی، تجهیزات دارویی یا هر گونه استفاده دیگر که در آن آلودگی می تواند یک تهدید جدی باشد، باید از ساختار اتصال فلزی که ساختار مطمئن­تری است استفاده شود. نشت جیوه و آلودگی حاصل از آن می تواند بسیار جدی باشد و خسارات جبران ناپذیری را وارد سازد. همچنین اسلیپ­رینگ­ها با ساختار جیوه­ای، دارای محدودیت دمایی در کاربرد هستند، زیرا جیوه در دمای تقریبا 40- درجه سانتیگراد واکنش نشان می دهد.

ساختار اسلیپ رینگهای جیوه ای

اسلیپ رینگ های جیوه ای

2-ساختار پنکیک

در این ساختار کنداکتورها بر روی یک دیسک صاف به صورت حلقه های متمرکز روی شفت چرخشی قرار گرفته اند. این پیکربندی نسبت به سایر ساختارها وزن و حجم بیشتری دارد و ظرفیت بیشتری را فراهم میکند، اما در عوض اسلیپ­رینگ­های پنکیکی طول محوری کمتری را اشغال میکنند و از این رو برای برخی کاربردها مناسب هستند. 

ساختار اسلیپ رینگهای پنکیکی

اسلیپ رینگ های پنکیکی

 

3-ساختار بی­سیم

ساختار بکار رفته در اسلیپ­ رینگ ­ها، از زمان اختراعشان تا مدت زیادی همان ساختار تماسی مورد استفاده در دو مورد بالا بود. اما اسلیپ­ رینگ­ های بی­سیم، ساختار متفاوتی دارند. این اسلیپ­ رینگ­ها انرژی و سیگنال را از طریق میدان مغناطیسی منتقل میکنند. این میدان مغناطیسی مابین سیم ­پیچ ­های موجود در داخل گیرنده درحال چرخش و فرستنده ساکن ایجاد میشود. اسلیپ­رینگ­­ های بی­سیم بدلیل نداشتن ساختار مکانیکی رایج، میتوانند در کاربردهای خشن­ تر مورد استفاده قرار گیرند، همچنین نیاز به تعمیرات و نگهداری کمتری داشته و تعداد سیکل­های بیشتری را میتوانند طی کنند.

ساختار اسلیپ رینگهای بیسیم

اسلیپ رینگ های بی سیم

انواع  اسلیپ­ رینگ­ها:

امروزه اسلیپ رینگ­ ها در انواع مختلف و برای کاربردهای متعددی ساخته می شوند. برخی از آنها عبارتند از:

اسلیپ رینگ­های کپسولی(capsule slip ring)

  • موارد استفاده در دوربین­های سرعت بالا و سیستم­های امنیتی
  • امکان انتقال سیگنالهای ترکیبی
  • گشتاور، نویز الکتریکی و هزینه نگهداری پایین

اسلیپ رینگ های کپسولی  

 اسلیپ رینگ های کپسولی

 

اسلیپ رینگ­های جیوه ­ای (mercury slip ring)

  • مقاومت تماسی کمتر از 1 میکرو اهم
  • بدون نیاز به نگهداری
  • قابلیت اطمینان بالاتر نسبت به سایر انواع اسلیپ­رینگ
  • قابل استفاده با مواد آب­بندی و عایق­کاری مخصوص
  • پوشش ساخته شده از آلیاژهای آلومینیوم و فولاد ضد زنگ
  • قابل استفاده برای تجهیزات با ولتاژ پایین، فرکانس بالا، ترموکوپل­ها، کرنش­ سنج­ ها و...

اسلیپ رینگ های جیوه ای

اسلیپ رینگ های جیوه ای

 

اسلیپ­ رینگ­ های هیدرولیکی-نیوماتیکی (Pneumatic hydraulic electrical slip ring)

  • قابلیت چرخش 360 درجه در حین انتقال قدرت یا سیگنال
  • کاربرد اصلی در تجهیزات تک، ماشین ­آلات اتوماسیون و بسته­ بندی

 

اسلیپ رینگهای هیدرولیکی- نیوماتیکی

اسلیپ رینگ های هیدرولیکی-نیوماتیکی

 

 

اسلیپ­ رینگ­ های انکودر (encoder slip ring)

  •  قابل ترکیب با تجهیزات دوار هیدرولیکی و نیوماتیکی
  •  تماس طلا با طلا – قابلیت اطمینان بالا
  •  سیم­کشی داخلی و طراحی حفاظ مخصوص برای جلوگیری از خطای انکودر

اسلیپ رینگ های انکودر 

اسلیپ رینگ های انکودر

 اسلیپ­رینگ­های توربین بادی (Wind turbine slip ring)

  • دارای بدنه فلزی توخالی
  • جریان از 5 تا 60 آمپر

اسلیپ رینگ های توربین بادی

اسلیپ رینگ توربین بادی

اسلیپ رینگ

اسلیپ­ رینگ­ های فیبر نوری (Fiber optic rotary joint)

  • استفاده از فیبر نوری برای انتقال که بهترین روش برای انتقال داده در سیستم های دوار است.
  • مناسب برای کاربردهایی که نیاز به جابجایی اطلاعات زیاد یا سیگنال از یک بخش ثابت به بخش دواری که دارای چرخش متناوب یا پیوسته است.
  • باعث بهبود و ساده سازی عملکرد مکانیکی و جلوگیری از خرابی ناشی از چرخش می شود.

اسلیپ رینگهای فیبر نوری

اسلیپ رینگ فیبر نوری

اسلیپ­ رینگ­ های فرکانس بالا (High frequency slip ring)

  •  طراحی شده برای انتقال سریع داده ها و سیگنال های آنالوگ
  •  سرعت انتقال تا 40 گیگاهرتز
  •  قابل استفاده برای وسایل نقلیه، رادار و سکوی تست(test bench) آنتن های مایکروویو

اسلیپ رینگهای فرکانس بالا

اسلیپ رینگ فرکانس بالا

اسلیپ­ رینگ­ های سرعت بالا (High speed slip ring)

  • ترمینال­ های کدگذاری شده با رنگ
  • ساختار فشرده و سبک وزن
  • بیرینگ­های روانکاری شده دائمی

اسلیپ رینگهای سرعت بالا

 اسلیپ رینگ سرعت بالا

اسلیپ ­رینگ­ های مجزا (separate slip ring)

 اسلیپ رینگ های مجزا

اسلیپ رینگ مجزا

اسلیپ ­رینگ­های برس کربنی (Carbon brush slip ring)

  • قابلیت انتقال جریان­های بالا
  • قیمت ارزان
  • وزن بیشتر نسبت به انواع دارای برس الکترونیکی

اسلیپ رینگ برس کربنی

اسلیپ رینگ برس کربنی

کاربرد اسلیپ ­رینگ­ ها در صنایع مختلف

امروزه اسلیپ ­رینگ ­ها با توجه به کاراییشان کاربردهای بسیار گسترده ­ای دارند و در صنایع گوناگونی از آنها استفاده میشود، از جمله:

  • سیستم ­های حفاظتی
  • جرثقیل­ ها
  • رادارها
  • پزشکی
  • زیردریایی
  • تجهیزات دفاعی
  • وسایل سرگرمی
  • اتوماسیون
  • تجهیزات اندازه­ گیری
  • رباتیک
  • توربین­ها
  • دوربین­ های ایستاده
  • نمایشگرهای تبلیغاتی
  • تجهیزات کارواش
  • تجهیزات حفاری
  • سانتریفیوژها

 

طریقه نصب اسلیپ­ رینگ ­ها

هر کدام از انواع اسلیپ­رینگ­ها با توجه به شکل و ساختارشان، به شکل متفاوتی نصب میشوند:

اسلیپ­ رینگ ­های کپسولی با فلنج

برای نصب این نوع از اسلیپ ­رینگ­ ها از پیچ و واشر استفاده میشود. واشر برای حفاظت از اسلیپ ­رینگ در برابر نیروی بیش

-ازحد است. اگر از lock washer استفاده شود باید یک واشر تخت نیز بین lock washer  و فلنج قرار داده شود.

نصب اسلیپ رینگ پپسولی بافلنج

نحوه نصب اسلیپ رینگ کپسولی با فلنج

 

اسلیپ­رینگ کپسولی بدون فلنج

این نوع اسلیپ­رینگ با محکم کردن روی استاتور نصب میشود. معمولا در این روش اسلیپ­رینگ در سوراخی جای میگیرد که قطر آن اندکی بزرگتر از قطر خارجی اسلیپ­رینگ است. برای محکم کردن اسلیپ­رینگ در جایش معمولا از set screw، چسب یا O-Ring استفاده میشود.

نصب اسلیپ رینگ کپسولی بدون فلنج

نحوه نصب اسلیپ رینگ کپسولی بدون فلنج

 

 اسلیپ­ رینگ ­های سوراخ­دار

این نوع اسلیپ­رینگ­ها برای نصب مستقیم روی یک شفت چرخان با یک بدنه متحرک طراحی شده­است. قطر سوراخ داخلی اسلیپ­رینگ­ باید اندکی بزرگتر از قطر شفت باشد. قسمت چرخان اسلیپ رینگ روی شفت که از میان اسلیپ­رینگ عبور کرده، بوسیله set screw محکم میشود.

 نصب اسلیپ رینگ سوراخدار

نحوه نصب اسلیپ رینگ های سوراخدار

 ملاحظات نصب و استفاده از اسلیپ ­رینگ­ ها:

  1. اسلیپ ­رینگ­ ها باید در برابر گرد و غبار و رطوبت محافظت شوند. در صورتیکه استفاده از اسلیپ­ رینگ­ ها در فضای باز صورت میگیرد، در طراحی باید محفظه­ ای برای قرارگیری اسلیپ­ رینگ­ درنظر گرفته شود.
  2. بدلیل وجود امکان ناراستایی، محکم کردن سر و ته اسلیپ­رینگ­ به­ هیچ عنوان توصیه نمیشود.
  3. بیرینگ­ های بکاررفته در اسلیپ­ رینگ­ ها برای تحمل نیروهای خارجی شعاعی یا محوری طراحی نشده ­اند. از این رو قسمت دوّار آن باید بگونه ­ای نصب شود که نیروهای محوری و شعاعی وارده به بیرینگ­ های اسلیپ ­رینگ به حداقل برسد.
  4. خروجی ­های اسلیپ­رینگ باید در برابر برخورد با سطوح یا تجهیزات دیگر درحین چرخش محافظت شوند. همچنین در هنگام سیم­کشی باید دقت شود که کشش سیم­ ها نیروی جانبی به اسلیپ­رینگ وارد نکند.

slip ring

(0)
هیچ دیدگاهی وجود ندارد
دیدگاه خود را بنویسید
*
*