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集電器

滑線系統中最主要的部件

集電器從字面上理解，這就是收集器。在電子器件內，有時把用來收集電子的電極，例如受電子束所投射的電極叫做集電器（即集電極）。在發電機內，則是將用來把電機內所產生的交變電流轉換為脈動電流，即變成方向恒定而大小在變化著的電流的裝置叫做集電器。

產品介紹

集電器是滑線系統中最主要的部件之一。集電器是滑觸線系統中集電側拾取電能的主要裝置，它通過集電刷與導軌的滑動接觸，將電能直接傳導至用電器，從而實現系統的移動供電。集電器由機械結構的張力裝置和直接與導軌滑動接觸的集電刷兩部分組成。機械結構的張力裝置決定集電刷與導軌的滑動接觸壓力和機構的穩定性，集電刷則是導軌滑動接觸拾取電能的導體，它的性能和導電質量以及材料結構成分的優劣，將直接影響整個系統設備的安全運行質量。種類

集電器的種類很多，測試中常用的有：拉線式、電刷式和感應式等。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構原理如圖1所示。

圖1 拉線式集電器在圓軸1上固定有膠木內環2，在它的槽上鑲有集流環3，并和貼在軸上的應變片相連接；這樣，電信號由集流環3、拉線4、絕緣板5、接線柱6，輸到測量儀器上。拉線4靠彈簧7張緊，保證與集流環接觸良好。這種集電器適用于線速度比較低（≤4米/秒）、運轉時間短的情況。其優點是結構簡單、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。徑向刷式以集流環的圓周面與電刷接觸，而端面刷式以集流環的側面與電刷接觸，其結構原理如圖2所示。集電器的內環1固定在被測的旋轉軸上，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3，它們之間以及與內環間互相絕緣，并且和貼在軸上的應變片用導線相連接。外殼上固定有互相絕緣的電刷2，用彈簧4將電刷壓在集流環上，同時每個電刷上都有引出線。這樣，回轉軸上的電信號，就通過集流環與電刷的接觸，傳送到測量儀器上。

圖2 電刷式集電器徑向刷式集電器的結構簡單、使用方便，但接觸電阻不太穩定，所以只適用于轉速低和精度要求不太高的情況。端面刷式集電器是靠側面接觸，接觸電阻比較穩定，適用于轉速較高和精度要求高的情況。在設計集電器時應注意以下幾點：①集流環和電刷的材料要選擇合適，保證接觸電阻小和摩擦系數小。對于一般的集電器，集流環可用紫銅制作，電刷用石墨一銅合金制作。對予測量精度高的集電器，集流環最好用純銀或蒙乃爾合金，電刷用石墨一銀合金。②每個集流環上電刷數目的多少會影響接觸電阻的大小和穩定性，電刷數目過少工作不可靠，過多會使集電器結構復雜，一般以對稱地配置2～4個為宜。③電刷與集流環之間的接觸壓力也影響接觸電阻的大小和穩定性，壓力過小接觸電阻大且不穩定，過大會引起摩損發熱、降低壽命，一般壓力在60～80之間為宜。④在同一集流環上各電刷的壓緊彈簧，最好應具有各自不同的固有頻率，以保證在強烈振動時，幾個電刷不致同時彈起，能保持良好接觸。感應式集電器感應式集電器又稱回轉變壓器式或無觸點式集電器。它的工作原理是利用電磁感應將旋轉部分的測量電信號傳到固定部分上去，免去了各種接觸點，所以不存在接觸電阻等問題。這種集電器的電原理圖和結構如圖3所示。貼在被測軸上的四片應變片接成全橋式電路；應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，固定在集電器的內套筒l上與被測軸一同旋轉，變壓器的初級繞組和變壓器的次級繞組，固定在不旋轉的外殼體2上，見圖3b。變壓器的線圈繞組放在由工業純鐵制成的磁路環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。

圖3 感應式集電器產品結構

集電器是自整角機、旋轉變壓器等產品的關鍵部件之一。按結構分為整體式集電器和裝配式集電器兩類。六十年代以前，由于引出線的耐熱性不夠（塑壓工藝要150～200℃以上）等原因，所以主要采用裝配式集電器。這種結構的集電器由絕緣套筒、絕緣片、以及焊有導電片的銀合金環等零件組成。各零件單獨加工和塑壓，然后裝配起來，用縮醛烘干膠液或電木漆粘接而成。絕緣墊片常用夾布膠木板沖制成型，絕緣套筒一般用酚醛壓塑料壓制而成。近年來，隨著新型絕緣材料的不斷涌現，塑壓新工藝、新技術的不斷采用，塑壓時耐高溫的引出線也已經解決，如采用聚四氟乙烯絕緣線等。這樣，可直接用塑料將導電環和引出線朔壓為一體，成為整體或集電器結構。如圖4所示為20號機座旋轉變壓器的集電器。

圖4 20號機座旋轉變壓器的集電器這種結構零件少，一次塑壓成型，生產效率高。裝配式集電器在新產品中已經少見。下面簡要介紹整體式集電器。對于整體式集電器，開始一段時間多用熱固性塑料成型結構和塑壓方法，問題是容易產生斷線，相間或對地短路，合格率不高，生產效率也較低。現在，多采用熱塑性增強滌綸材料，注射成型工藝方法，應用效果良好。整體式集電器主要技術要求包括：（1）有足夠的機械強度，在塑料體絕緣層較薄的情況下，也能保證在機械加工和裝配過程中不破裂。（2）有較高的電氣絕緣性能。能在正常狀態或濕熱帶條件下，有較高的絕緣電阻。（3）集電器中的鑲件和引線較多，所以設計的整體結構型式和尺寸應適合于注射成型工藝，塑壓后，不允許脫焊、斷線。（4）選用的塑料耐熱性要好，保證在要求的高溫條件下集電器的尺寸穩定。由此可見，集電器是一個體積小，引線和鑲件（導電環）較多，電氣性能、機械性能要求較高的部件。制造工藝