نحوه کار اسلیپ رینگ :
عملیات انتقال جریان در سیستم اسلیپ رینگ از دو بخش اساسی تشکیل شده است که شامل ذغال صنعتی و رینگ فلزی می باشد. ذغال که بخش ثابت بوده از جنس گرافیت یا ترکیبی از کربن با فلز است، با چرخش رینگ فلزی، زغال روی قطر خارجی رینگ ساییده می شود و جریان الکتریکی یا سیگنال را از خود به رینگ فلزی هدایت می کند. رینگ (Ring) جزئی است که با سرعت ثابت می چرخد و جریان الکتریکی را از طریق زغال که در قسمت ثابت قرار دارد به قسمت متحرک سیستم هدایت می کند.
برخی از نام های دیگر مورد استفاده برای اسلیپ رینگ، حلقه جمع کننده،کلکتور رینگ، تماس الکتریکی دوار، حلقه لغزش الکتریکی، اسلیپ رینگ الکتریکی است. برخی از افراد از اصطلاح کموتاتور نیز استفاده می کنند. با این حال، کموتاتورها تا حدودی متفاوت هستند و اغلب برای استفاده در موتورها و ژنراتورهای DC استفاده می شوند.
یک اسلیپ رینگ می تواند در داخل یک روتاری_اتحادیه چرخشی استفاده شود تا همزمان با دستگاه کار کند. این حرکت معمولاً به عنوان اتصال دوار شناخته می شود. اسلیپ رینگ ها همان کاری را برای برق و سیگنال انجام می دهند که واحد های روتاری برای رسانه های سیال انجام می دهند.
پیکره بندی اسلیپ رینگ:
1- رینگ_RING
مجموعه ای از حلقه ها که یک یا چند مسیر را برای مدار فراهم می کند. هر حلقه به تنهایی رسانای الکتریکی است و یک مسیر مدار را در طول چرخش کامل 360 درجه حول مجموعه حلقه فراهم می کند.
2- ذغال صنعتی
ذغال ها الکتریسیته بین قسمت دوار (معمولاً حلقه ای) و قسمتهای ثابت مجموعه را برقرار می کنند، ذغال ها روی حلقه سوار می شوند و به صورت یک مجموعه در جاذغالی و سپس بر روی شفت نصب شده و معمولاً روی ساختار ثابت قرار می گیرند
3- اتصالات
اتصال دهنده ها را به سیم کشی مونتاژ پیوند می دهند، اتصالات اختیاری هستند و اغلب توسط مشتری مشخص می شوند.
انواع اسلیپ رینگ:
اسلیپ رینگ ها در انواع و اندازه های مختلفی ساخته می شوند، برای مثال یک دستگاه ساخته شده جهت روشنایی صحنه تئاتر، به 100 هادی نیاز داشت. اسلیپ رینگ امکان چرخش نامحدود شی متصل را فراهم می کند، در حالی که کابل برق فقط می تواند بعد از اینکه متصل شود چند بار پیچ خورده باشد و چرخش را محدود می کند.
سه ساختار متداول که امروزه در ساخت اسلیپ رینگ ها به کار برده می شود شامل اسلیپ رینگ جیوه ای، اسلیپ رینگ پنکیک و اسلیپ رینگ بیسیم می باشد.
1- اسلیپ رینگ جیوه ای
اسلیپ رینگ های مرطوب از جیوه، که به دلیل مقاومت کم و اتصال پایدار مورد توجه قرار گرفته اند، از یک اصل متفاوت استفاده می کنند که ذغال را با مخزن فلز مایع به صورت مولکولی پیوند داده شده جایگزین می کند، در طول چرخش، فلز مایع ارتباط الکتریکی بین قسمت ساکن و در حال چرخش را حفظ می کند، با این حال استفاده از جیوه نگرانی های ایمنی را هم ایجاد می کند، به این دلیل که ماده ای سمی است. اگر اسلیپ رینگ در فضاهایی که شامل تولید یا پردازش مواد غذایی، تجهیزات دارویی یا هرگونه استفاده مشابه دیگری باشد آلودگی تهدیدی جدی به شمار می رود، به همین دلیل انتخاب باید استفاده از فلزات گرانبها باشد، نشت جیوه و آلودگی حاصل از آن می تواند تهدیدی بسیار جدی باشد. الکترو موتور اسلیپ رینگ جیوه ای نیز توسط دما محدود می شود، زیرا جیوه تقریباً در -40 درجه سانتیگراد به حالت جامد در می آید.
جیوه از راه بلعیدن، استشمام، پوست و تماس چشمی وارد بدن شده و باعث آسیب جدی به کبد، مغز، سیستم تنفسی، پوست، چشم ها و سیستم اعصاب مرکزی می شود. جیوه عنصر یا فلزی است که در گذشته به عنوان یک ماده بی خطر شناخته می شد، اما به تازگی گزارشاتی مبنی بر ایجاد خطر در تماس استنشاقی با آن، مشاهده شده است.
2- اسلیپ رینگ های پنکیک
اسلیپ رینگ های پنکیک به این صورت هستند که فلز رسانا را بر روی یک دیسک تخت یا استوانه ای به صورت حلقه های متحدالمرکز در مرکز چرخش قرار می دهد. این پیکربندی دارای وزن و حجم بیشتری برای مدارها، ظرفیت بیشتر، تداخل انرژی الکتریکی بین دوسیم، ساییده شدن بیشتر ذغال و تعداد محدودی برای رینگ ها می باشد با این حال برای بعضی از سیستم ها و دستگاه ها می تواند مناسب عمل کند.
3- اسلیپ رینگ های وایرلس
اسلیپ رینگ های بی سیم به روش های معمول برخورد رینگ و ذغال الکتریکی که مبتنی بر اصطکاک هستند و از زمان اختراع اسلیپ رینگ ها استفاده شده است، مانند مواردی که در بالا بررسی شد تکیه نمی کنند. در عوض آنها هم انرژی الکتریکی و هم داده را از طریق یک میدان مغناطیسی، با گیرنده های قسمت دوار خود و فرستنده ای که در قسمت ثابت ایجاد می شود، به صورت بی سیم منتقل می کنند.
اسلیپ رینگ های بی سیم جایگزین حلقه های لغزش سنتی در نظر گرفته می شوند ، زیرا کمبود قطعات چرخشی مکانیکی استاندارد به این معنی است که در محیط های سخت از مقاومت بیشتری برخوردار هستند و به نگهداری کمتری نیاز دارند. با این حال، مقدار توان قابل انتقال بین سیم پیچ ها محدود است به طور معمول یک اسلیپ رینگ از نوع تماس سنتی می تواند داده ها را با قدرتی بیشتر در همان حجم انتقال دهد، به زان ساده تر از این نوع اسلیپ رینگ ها نمی توان مقدار جریان زیاد و پر آمپر را توقع داشت و اگر در سیستم نیاز به جریان الکتریکی قوی داشته باشیم باید از اسلیپ رینگ های پکینگ استفاده کنیم و این گونه اسلیپ رینگ های وایرلس بیشتر برای انتقال سیگنال های دیتا در سیستم های حساس مورد استفاده قرار می گیرند.
امروزه اسلیپ رینگ ها در انواع مختلف و برای کاربردهای متعددی ساخته می شوند برخی از آنها عبارتند از:
1- اسلیپ رینگهای کپسولی
2- اسلیپ رینگهای جیوه ای
3- اسلیپرینگ های هیدرولیکی_پنوماتیکی
4- اسلیپ رینگ های انکودر
5- اسلیپرینگهای توربین بادی
اسلیپ رینگ ها با توجه به کاراییشان کاربردهای بسیار گسترده ای دارند و در صنایع گوناگونی 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 و سانتریفیوژها از آنها استفاده می شود.
کاربرد الکتروموتور اسلیپ رینگ به شرح زیر است
• در الکتروموتور اسلیپ رینگ یا موتورهای حلقه ای لغزنده استفاده می شود.
• در ژنراتورهای الکتریکی برای سیستم های متناوب (AC) و ژنراتورها استفاده می شود.
• در ماشین آلات بسته بندی استفاده می شود.
• در حلقه های کابلی استفاده می شود.
• در توربین های بادی استفاده می شود.
• رابط های الکتریکی روتاری (rotary electrical interfaces)
• کانکتورهای الکتریکی چرخشی
• گرداننده و یا رابط های چرخشی الکتریکی
معایب الکتروموتور اسلیپ رینگ
• الکتروموتور اسلیپ رینگ بدلیل ابزارهای کنترلی آن، در مقایسه با الکتروموتور قفس سنجابی گران است.
• این موتور به تعمیرنگهداری دوره ای و دقیق جاروبکها، چرخ دنده، حلقه های لغزان، مقاومتهای خارجی روتور و … نیاز دارد.
• برای نصب و کنترل یک موتور اسلیپ رینگ به فضای بیشتری نیاز می باشد.
اما بزرگترین تفاوت بین موتور اسلیپ رینگ و قفسی این است که در موتور قفس سنجابی کنترل مقدار ورودی جریان به سیستم را از دست خواهید داد در نتیجه نمیتوان توان سیستم را کم یا زیاد کرد.
موتور قفس سنجابی و الکتروموتوراسلیپ رینگ
موتور القایی قفس سنجابی یا روتور قفسی معروف ترین نوع موتور AC می باشد، این موتور به دلیل قیمت مناسب، استقامت، راندمان مناسب و قابلیت اطمینان بالا، درصنعت بسیار کاربرد دارد، به طور کلی این نوع روتور از یک استوانه که بر روی محور سوار شده، تشکیل شده است، استوانه این روتور ها دارای شیارهای طولی است که با فاصله و عمقی یکسان از هم قرار گرفته اند و با نوعی هادی که ممکن است آلومینیوم یا مس باشد پر می شوند.
یکی از مهمترین تفاوت های بین موتور قفس سنجابی و موتور اسلیپ رینگ این است که موتور اسلیپ رینگ دارای یک مدار مقاومتی خارجی برای کنترل سرعت موتور می باشد.درحالیکه در موتور قفس سنجابی، امکان افزودن مدار خارجی وجود ندارد زیرا میله های موجود در شیارهای روتور در ابتدا و انتهای حلقه بهم متصل هستند.
تفاوت موتور قفس سنجابی و الکتروموتوراسلیپ رینگ
1. اسلیپ رینگ موتوری است که دارای روتور از نوع سیم پیچی می باشد و موتوری که دارای روتور از نوع قفس سنجابی است،موتور قفس سنجابی یا روتور قفسی نامیده می شود.
2. روتور یک موتور اسلیپ رینگ بصورت هسته استوانه ای با شیارهای موازی است و هر شیار دارای یک یا چند هادی است در صورتی که شیارهای موتور روتور قفسی با یکدیگر موازی نیستند.
3. نام دیگر موتور اسلیپ رینگ، موتور با فاز سیم پیچی می باشد، نام دیگر موتور قفس سنجابی، موتور قفسی می باشد.
4. بدلیل وجود حلقه های لغزان و جاروبکها، ساختمان موتور اسلیپ رینگ نسبت به ساختمان موتور قفسی پیچیده تر است.
5. موتور اسلیپ رینگ(فاز سیم پیچی شده) دارای مدار مقاومتی خارجی است، درحالیکه درموتور قفس سنجابی به علت اینکه میله های روتور بصورت ثابت در شیارها قرار گرفته اند امکان افزودن مدار مقاومت خارجی وجود ندارد.
6. برای راه اندازی موتوراسلیپ رینگ به راه انداز مقاومتی در روتور نیاز است درحالیکه موتور قفس سنجابی برای راه اندازی نیازی به محرک ندارد.
7. گشتاور راه اندازی موتور اسلیپ رینگ بالاست، درحالیکه در موتور قفس سنجابی پایین است.
8. هزینه تعمیر و نگهداری موتور اسلیپ رینگ، در مقایسه با موتور قفس سنجابی بیشتر است زیرا موتور اسلیپ رینگ، دارای جاروبک و حلقه های لغزان است.
9. تلفات مسی موتور اسلیپ رینگ در مقایسه با موتور قفس سنجابی بالاتر است.
10. موتور اسلیپ رینگ، دارای جاروبکهایی برای انتقال توان است درحالیکه موتور قفس سنجابی فاقد جاروبک است.
11. سرعت موتور با فاز سیم پیچی شده با استفاده از مدار مقاومت خارجی کنترل می شود درحالیکه کنترل سرعت موتور قفس سنجابی به این طریق غیرممکن است.
12. موتور اسلیپ رینگ در مقایسه با موتور قفس سنجابی ضریب توان کمتری دارد.
13. هزینه روتور سیم پیچی شده بدلیل وجود جاروبک ها بالاست درصورتیکه موتور قفس سنجابی ارزان است.
14. موتور سیم پیچی شده با مدار مقاومتی کنترل می شود، جریان راه اندازی آن پایین است درحالیکه جریان راه اندازی در موتور قفس سنجابی بالاست.
اجزای تشکیل دهنده اسلیپ رینگ پکینگ که بیشترین استفاده در صنعت را داراست
این نوع اسلیپ رینگ از سه قسمت مهم تشکیل شده است
1- حلقه یا رینگ فلزی که به طور معمول از جنس فسفر یا برنج ساخته می شود چرا که باید در مقابل اصطکاک بین خود و ذغال صنعتی مقاومت بیشتری داشته باشد.
2- قسمت عایق بندی
این قسمت که استخوان بندی اسلیپ رینگ به حساب می آید حائز اهمیت ترین بخش ساختاری این قطعه است چرا که رینگ های فلزی روی آن قرار گرفته و این قسمت از اتصال بین حلقه ها جلوگیری می کند.
3- اتصالات خروجی
پیچ ها یا سیم های خروجی اسلیپ رینگ که به طور معمول تعداد آن ها برابر با حلقه ها در نظر گرفته می شود و هر کدام از آن ها متصل به یک حلقه ساخته می شوند تا بتوانند جریان را به بخش های دیگر موتور یا سیستم هدایت کنند.
گروه صنعتی دایا اولین مرجع تخصصی ذغال های صنعتی در ایران و پیشرو در ارائه خدمات صنعتی آنلاین
