Kada palyginti slydimo žiedą ir padalintą žiedą?
Slydimo žiedai ir padalijami žiedai naudojami iš esmės skirtingiems tikslams elektros sistemose. Slydimo žiedai perduoda galią tarp stacionarių ir besisukančių dalių, o padalinti žiedai keičia srovės poliškumą. Palyginimas prasmingas tik tada, kai suprantate, su kokia elektros sistema dirbate.
Slydimo žiedo ir padalinto žiedo supratimas: kodėl palyginimo klausimas iš tikrųjų yra neteisingas
Štai ko dauguma paaiškinimų pasigenda: klausti „kada palyginti“ slydimo žiedus ir padalintus žiedus panašu į klausimą, kada lyginti vairą su stabdžių pedalu. Abu yra apvalūs transporto priemonių komponentai, tačiau atlieka visiškai skirtingas funkcijas.
Slydimo žiedai yra ištisinės apskritos jungtys, naudojamos kintamosios srovės mašinose, o padalinti žiedai yra segmentiniai komutatoriai, naudojami nuolatinės srovės varikliuose. Fizinis panašumas sukelia painiavą, tačiau jų pritaikymas niekada nesutampa. Šie du komponentai yra skirtingi sprendimai iš esmės skirtingiems elektros iššūkiams.
Tikrasis klausimas yra ne "kurį turėčiau pasirinkti", o "kokią elektros sistemą aš statau?"
Kai slydimo ir padalinto žiedo pasirinkimas iš tikrųjų yra svarbūs
Slydimo žiedai: nepertraukiamam sukimuisi nekeičiant srovės
Slydimo žiedai palaiko elektrinį ryšį tarp stacionarių ir besisukančių konstrukcijų bet kurioje elektromechaninėje sistemoje, kuriai reikalingas sukimasis perduodant galią arba signalus. Pagalvokite apie juos kaip apie besisukančius elektros greitkelius.
Slydimo žiedai reikalingi, kai:
Kintamosios srovės generatorių ar variklių kūrimas, kur srovė natūraliai kinta
Vėjo turbinų, kurios perduoda energiją iš besisukančių menčių į statinį projektorių, projektavimas
Kuria robotines rankas, kurioms reikia nuolatinio sukimosi priimant valdymo įvestis
Automatizuotų surinkimo linijų ir pakavimo mašinų, kurioms reikalingas nuolatinis sukimasis, montavimas
Kurti medicininę vaizdo gavimo įrangą, pvz., KT ar MRT skaitytuvus
Kameros įrangos nustatymas besisukančiuose įrenginiuose ar dronuose
Kritinė charakteristika: slydimo žiedai palaiko ryšį tarp judančio rotoriaus ir nejudančio statoriaus nekeičiant srovės krypties.
Padalinti žiedai: kintamos srovės konvertavimui į nuolatinę srovės perjungimą
Padalyti žiedai keičia srovės poliškumą kas pusę apsisukimo nuolatinės srovės varikliuose. Tai mechaniniai jungikliai, užmaskuoti kaip žiedai.
Jums reikia padalintų žiedų, kai:
Statant nuolatinės srovės variklius, kurie turi nuolat suktis viena kryptimi
Nuolatinės srovės generatorių, paverčiančių mechaninę energiją į elektros energiją, kūrimas
Elektrinių transporto priemonių su nuolatinės srovės variklių sistemomis kūrimas
Akumuliatorinių{0}}įrankių ir prietaisų kūrimas
Suprojektuoti bet kokį įrenginį, kuriame srovės kryptis turi keistis kas pusę apsisukimo, kad būtų išlaikytas nuolatinis sukimasis
Be padalintų žiedų nuolatinės srovės varikliai svyruotų pirmyn ir atgal, o ne nuolat suktųsi, nes srovės kryptis nepasikeistų, kad sukimo momentas būtų išlaikytas ta pačia kryptimi.
Kodėl žmonės painioja slydimo žiedo ir padalinto žiedo komponentus
Šią painiavą sukelia trys veiksniai:
Fizinis panašumas:Abiejuose yra vario žiedai ir angliniai šepečiai, kurie slysta. Abu yra paprastai pagaminti iš vario, tačiau slydimo žiedai sudaro ištisinius apskritimus, o padalinti žiedai turi tarpus, padalijančius juos į segmentus.
Terminų sutapimas:Abu jie vadinami „komutatoriais“ atsitiktiniuose pokalbiuose, nors techniškai tik padalinti žiedai veikia kaip komutatoriai dabartine -atvirkštine prasme.
Švietimo kontekstas:Studentai mokosi apie abu tame pačiame elektros mašinų bloke, sukurdami klaidingą ekvivalentiškumą. Fizikos vadovėliuose jie dažnai pateikiami-greta-greta palyginimo lentelėse, o tai reiškia, kad tai alternatyvos, o ne įrenginiai visiškai skirtingoms sistemoms.
Lemtinga klaida: naudokite vieną, o ne kitą
Kas iš tikrųjų atsitiks, jei juos pakeisite?
Slydimo žiedų montavimas nuolatinės srovės variklyje
Slydimo žiedas nuolatinės srovės variklyje sukuria trumpąjį jungimą, kai srovė teka tiesiai iš vieno šepečio per slydimo žiedą į kitą šepetį, visiškai apeinant armatūrą. Variklis nekeičia srovės ritėje, todėl jis svyruoja aukštyn ir žemyn, o ne visiškai sukasi.
Rezultatas: nesisuka, galimas pažeidimas, visiškas sistemos gedimas.
Padalytų žiedų montavimas kintamosios srovės sistemoje
Skirstomi žiedai kintamosios srovės sistemose pakenktų variklio gebėjimui generuoti nuolatinį sukimo momentą ir išlaikyti pastovią sukimosi kryptį. Priverstinis srovės keitimas kovotų su natūraliu kintamosios srovės kaita, sukurdamas mechaninį įtempį ir veikimo chaosą.
Sugestų variklio greičio reguliavimas, nukentėtų užvedimo charakteristikos, o mechaniniai komponentai, tokie kaip šepečiai ir apvijos, patirtų didesnį įtempimą, dėl kurio susidėvėtų anksčiau laiko.
Nekilnojamojo slydimo žiedo padalinto žiedo pasirinkimo sistema
Užuot lyginę šiuos įrenginius, naudokite šį sprendimų medį:
1 klausimas: kokio tipo srovę naudoja jūsų sistema?
Nuolatinės srovės sistema → Reikia pakeisti srovę → Reikalingas padalintas žiedas
Kintamosios srovės sistema → Reikia nuolatinio ryšio → Reikalingas slydimo žiedas
2 klausimas: kokios pagrindinės funkcijos reikia?
Maitinimo / signalų perdavimas per sukimąsi → Slydimo žiedas
Periodiškai pakeiskite srovės kryptį → Padalytas žiedas
3 klausimas: kokią įrangą kuriate?
Kintamosios srovės generatoriai, kintamosios srovės generatoriai, suvynioti rotoriaus indukciniai varikliai → Slydimo žiedai
Nuolatinės srovės varikliai, nuolatinės srovės generatoriai → Skaldyti žiedai
Nėra sutapimo. Slydimo žiedai ir padalinti žiedai turi visiškai atskirtas taikymo sritis.
Konkretūs scenarijai, kai kyla klausimas
Mokomieji laboratorijų projektai
Studentai, kuriantys paprastus variklius, dažnai užduoda šį klausimą, nes savo vadovėliuose mato abu įrenginius. Atsakymas visiškai priklauso nuo jūsų maitinimo šaltinio:
Baterija (nuolatinės srovės šaltinis) + variklio projektas → Padalinto žiedo komutatorius
Kintamosios srovės maitinimas + generatoriaus projektas → Slydimo žiedai
Esamos įrangos modernizavimas
Inžinieriai, dirbantys su įrangos modifikacijomis, kartais klausia, ar jie gali pakeisti vieną kitą, kad sumažintų išlaidas ar supaprastintų dizainą. Atsakymas visada yra ne. Pasirinkimas tarp padalinto žiedo komutatoriaus ir slydimo žiedo turi atitikti specifinius variklio numatomo naudojimo reikalavimus.
Individualus variklio dizainas
Projektuojant variklius nuo nulio, srovės tipas automatiškai nustato žiedo tipą:
Nuolatinės srovės varikliams su apvyniotais rotoriais, kuriems reikia varžos įkišimo į rotoriaus apvijas, trys slydimo žiedai, sumontuoti ant variklio veleno, jungiami prie išorinių varžinių įtaisų. Tačiau tai yra ypatingas atvejis, kai slydimo žiedai neveikia kaip komutatoriai.
Išplėstinė svarstymas: hibridinės programos
Apvynioto rotoriaus kintamosios srovės indukciniuose varikliuose slydimo žiedai naudojami ne galiai perduoti, o pasipriešinimui įvesti į rotoriaus apvijas, kiekvieną slydimo žiedą jungiant prie vienos rotoriaus apvijų fazės. Tai sukelia painiavą, nes kintamosios srovės variklio konstrukcijoje atsiranda slydimo žiedai.
Skirtumas: šie slydimo žiedai palaiko nuolatinį ryšį su išoriniais rezistoriais. Jie neatlieka komutacijos, kaip tai daro padalinti žiedai.
Suprasdami, kaip skiriasi slydimo žiedo ir padalinto žiedo mechanizmai hibridinėse programose, išvengiama įprastų projektavimo klaidų ir padedama inžinieriams pasirinkti tinkamus komponentus sudėtingoms variklių sistemoms.
Padaryti teisingą pasirinkimą
Nustokite galvoti apie šių įrenginių „lyginimą“. Vietoj to:
AC programoms, kurioms reikalingas nuolatinis sukimasis:
Slydimo žiedai pagerina mechaninį veikimą, supaprastina sistemos veikimą ir pašalina pažeistus{0}}laidus, kabančius nuo judamųjų jungčių
Galimi įvairių tipų, įskaitant blynų, per{0}}gręžtą, gyvsidabrio-drėkintų, šviesolaidinių ir belaidžių konfigūracijų
Pasirinkimas priklauso nuo veiksnių, įskaitant signalo pralaidumą, energijos perdavimo kiekį, sukimosi greitį, aplinkos sąlygas ir patikimumo reikalavimus.
DC programoms, kurioms reikalingas srovės atsukimas:
Padalinti žiedai veikia kaip mechaniniai lygintuvai, kurie keičia srovės kryptį armatūros ritėse kas pusę apsisukimo, kad išlaikytų nuolatinį sukimąsi viena kryptimi
Būtinas norint paversti elektros energiją mechaniniu judesiu užtikrinant vienakryptį sukimo momentą nepaisant kintančių elektromagnetinių jėgų
Paprastai dizainą sudaro dvi apvalios varinės detalės su angliniais šepečiais, prispaustais prie jų
Dažnai užduodami klausimai
Ar slydimo žiedai ir padalijami žiedai gali būti naudojami pakaitomis?
Ne. Naudojant slydimo žiedą, o ne padalinto žiedo komutatorių, sumažėja efektyvumas, padidėja techninė priežiūra, prastesnis komutavimo našumas, didesnės išlaidos ir ribotas pritaikymas. Skirtingose elektros sistemose jie atlieka vienas kitą paneigiančias funkcijas.
Kodėl abiejuose įrenginiuose naudojamas varis ir šepečiai, jei jie tokie skirtingi?
Medžiagos yra panašios, nes abiem reikia praleisti elektros energiją per besisukančią sąsają. Skirtumas yra konfigūracija: slydimo žiedai yra ištisiniai ir dvikrypčiai, o padalinti žiedai turi tarpus tarp segmentų, kurie leidžia perduoti vienakryptį.
Kurią gaminti brangiau?
Slydimo žiedai paprastai yra brangesni gaminti ir montuoti, palyginti su padalytų žiedų komutatoriais. Tačiau kaina neturėtų lemti pasirinkimo, nes tai nėra alternatyva.
Ar šiuolaikiniuose varikliuose vis dar naudojami padalinto žiedo komutatoriai?
Padalytų žiedų komutatoriai naudojami įvairiose srityse, kurioms reikalingas patikimas ir nuoseklus variklio veikimas, nors variklių technologijų pažanga paskatino alternatyvius komutavimo metodus, įskaitant bešepetėlius. Varikliai be šepetėlių naudoja elektroninį komutavimą, o ne mechaninius padalintus žiedus.
Esmė
Nelyginkite slydimo žiedų ir padalintų žiedų taip, lyg rinktumėtės vieną iš jų. Jūsų elektros sistema pasirenka už jus. Sukurti nuolatinės srovės variklį? Komutacijai jums reikia padalintų žiedų. Sukurti kintamosios srovės generatorių? Norint užtikrinti nuolatinį ryšį, jums reikia slydimo žiedų. Dirbate su įranga su nuolatiniu sukimu ir signalo perdavimu? Slydimo žiedai. Reikia pakeisti srovę kas pusę apsisukimo nuolatinės srovės sistemoje? Skaldyti žiedai.
Įrenginiai atrodo panašiai, tačiau tenkina visiškai skirtingus elektros poreikius. Suprasdami slydimo žiedo padalinto žiedo skirtumą išvengsite brangių klaidų ir užtikrinsite, kad jūsų elektros sistema veiktų taip, kaip numatyta. Kai kas nors klausia „kada turėčiau palyginti slydimo žiedus ir suskaldytus žiedus“, atsakymas yra toks: tik sužinojus, kodėl jų negalima lyginti kaip alternatyvų.