Контактные кольца
Контактные кольца применяют в синхронных и асинхронных машинах с фазным ротором и располагают их на валу. К кольцам присоединяют обмотку ротора. У синхронных машин устанавливают два кольца, у асинхронных — обычно три. К контактным кольцам синхронных машин через неподвижные щетки подсоединяют источник питания обмотки индуктора, а асинхронных — пусковой или регулировочный реостат.
Широкое распространение по пучили контактные кольца с посадкой на втулку. Различают кольца с холодной и горячей прессовкой.
Контактные кольца с холодной прессовкой на втулку применяют в асинхронных двигателях мощностью до 100 кВт. Чугунную или стальную втулку обертывают несколькими слоями изоляционного материала, после чего на нее насаживают по прессовой посадке кольца. Кольца с холодной посадкой менее трудоемки в изготовлении и значительно дешевле колец с горячей прессовкой, но менее надежны, так как из-за усыхания изоляции может ослабнуть посадка колец на втулке. 
Рис. 1. Контактные кольца на втулке (а) и без нее (6)
Более надежны кольца с горячей прессовкой. Их изготовляют с высококачественной слюдяной изоляцией — формовочным миканитом. Втулку обертывают несколькими слоями миканита, который плотно прижимают хомутом к ее поверхности и запекают в печи. Образуется монолитная изоляция 5 (рис. 1, а), надежно приклеенная к поверхности втулки 1. Изолированную втулку обрабатывают резцом на токарном станке, выдерживая точный диаметр для обеспечения прессовой посадки. Кольца 3 насаживают в горячем состоянии. При остывании они плотно охватывают изолированную втулку.
Выводы от обмотки ротора присоединяют к токопроводящим Шпилькам 2. которые ввертывают в резьбовые отверстия колец и изолируют трубочками 4 из миканита или текстолита. Концы шпилек приваривают к кольцам для обеспечения надежного электрического контакта.
В последнее время широкое распространение получили контактные кольца без втулки. В этой конструкции фланец 6 (рис. 1, б) закрепляется па конце вала ротора. К нему с помощью шпилек 8 притягиваются кольца 3, между которыми устанавливают изоляционные пластмассовые втулки 7. Выводы от обмотки ротора присоединяют болтами 9, ввинчиваемыми в резьбовые отверстия, расположенные в приливах с внутренней стороны колец. Кольца без втулки хорошо охлаждаются, так как воздух может проходить между ними. Уменьшается также возможность пробоя между соседними кольцами, так как пыль, которая может служить причиной перекрытия, не накапливается в промежутках между кольцами.
В малых машинах применяют также кольца, опрессованные пластмассой.
Источник
Контактные кольца генератора (токосъемные кольца генератора).
Как известно каждому автолюбителю, электрооборудование какого-либо автомобильного транспорта имеет в своем составе такую важную деталь как генератор. Данное устройство служит для преобразования механической энергии, которая поступает от двигателя, в электрическую. Генератор работает в паре с регулятором напряжения, и вместе они составляют генераторную установку.
Как правило, современные автомобили комплектуются генераторами переменного тока. Исходя из предъявленных требований к какому-либо генератору, наиболее соответствующими генераторами являются устройства переменного тока.
В данной статье мы не собираемся говорить о генераторе в целом, а затронем лишь его маленькую часть – контактные кольца, без которых работа всего генератора невозможна. Мы постараемся рассказать вам, что же собой представляют контактные кольца, а также как их можно легко и быстро заменить в случае износа или же какой-то неисправности.
1. Что собой представляют контактные кольца генератора
Контактные кольца характеризируются как своеобразный вид электрических контактов, которые представляют собой токопроводящее кольцо со щётками, которые плотно прилегают к нему. Благодаря данным щеткам обеспечивается подача электричества, которое образуется во вращающейся электрической машине, из одной части цепи в другую часть при помощи скользящего контакта.
Как правило, контактные кольца находят свое применение в том случае, когда электрическую энергию невозможно передать напрямую с помощью специальных проводов, к примеру, в момент подачи на вращающийся вал.
На сегодняшний день контактные кольца широко используют в машиностроении, в электродвигателях, и даже в робототехнике, для того чтобы передавать информационный и управляющий сигналы. По сравнению с коллекторным узлом, контактные кольца, которые находят свое применение в электродвигателях, имеют намного большую популярность среди пользователей, так как в период эксплуатации изнашиваются намного меньше.
Как и все другие инструменты в автомобиле, в зависимости от выбранного технологического решения, контактные кольца можно условно разделить на два вида: концентрические и продольные кольца. Как правило, материалом, из которого изготавливаются контактные кольца, служит твердый металл. В отдельных случаях, контактные кольца также могут быть покрыты устойчивым к износу и воздействию внешней среды покрытием, которое бывает позолоченным или же серебряным. На сегодня также известны случаи, когда в эксплуатацию вводились жидкометаллические контактные кольца, которые представляют собой ртутные токосъёмники, обеспечивающие передачу больших токов и обладающие низким сопротивлением.
2. Замена контактных колец генератора
Каким бы качественным и долговечным ни был генератор, рано или поздно, по истечению времени некоторые его элементы все же приходят в негодность. Конечно, можно приобрести и новый генератор, но на практике починить генератор самому довольно несложно и не требует каких-то особых умений или же специализированных инструментов, к тому же это позволит сэкономить вам немалую сумму денег.
Выход из строя контактных колец может стать причиной больших неисправностей непосредственно ротора, а потом уже и всего генератора, поэтому стоит очень тщательно следить за тем, чтобы контактные кольца находились в нормальном рабочем состоянии. Как показывает практика, наиболее частой неисправностью ротора генератора является именно износ контактных колец. Исходя из того, что найти новые кольца на все роторы удается не всегда, или же попросту невозможно, почти всегда приходится менять даже вполне работающий ротор на новый.
Что может привести к износу колец ротора? Существует огромное количество различных факторов. Наиболее распространенным является внедрение частичек меди в материал щеток и дальнейшая работа «меди по меди». Также довольно часто можно наблюдать за такой ситуацией: в момент замены щеток и нового ротора, при первом же обороте ротора вы слышите резкий скрип. Далее, если проделать несколько оборотов и после этого снять щетки, на них вы увидите одно или же несколько мест вкрапления меди, а на кольце будет явно заметна продранная полоска. В таком случае, если вы оставите все как есть, то это грозит вам быстрым износом ротора.
Первыми помощниками в данном случае для вас станут притирка и пропитка щеток маслом. Как показывает практика, пропитанная в масле щетка прослужит вам намного дольше, к тому же, в такой ситуации меньшему износу поддается и контактное кольцо. Существует множество инструкций, в которых по непонятных причинах вовсю рекомендуют протирать все замасленные контактные кольца и щетки бензином, обосновывая все это тем, что из-за масла на щетке ухудшается контакт. На практике, как мы уже говорили, все с точностью до наоборот: ни ток, ни напряжение на сухих и промасленных щетках не изменяются.
По этому поводу проводился специальный опыт, который и доказал правильность вышеуказанного утверждения. Он проходил по данной системе: в момент работы непосредственно на нагрузку с сухими щетками и замером всех возможных параметров на кольца наносили несколько капель масла и следили за приборами. От данного эксперимента можно было ожидать чего угодно, в том числе и гидропланирования щетки, но ничего такого не произошло, поэтому пришли к выводу, что промасленная щетка не приносит абсолютно никакого вреда.
При какой-либо неисправности или же износе контактных колец, нужно провести своевременную замену их на новые, работоспособные. Но прежде чем проводить замену, нужно определиться с выбором кольца. Как показывает практика, не все кольца могут похвастаться должным качеством и надежностью. Как правило, специалисты не рекомендуют использовать медные кольца, так как они являются довольно ненадежными. По своему существу они могут работать до последнего, а могут и истереться за очень короткий период эксплуатации.
Лучше выбирать стальные кольца, ведь, как известно, коэффициент трения графита по стали намного меньше, чем по меди, и исходя из этого, стальные кольца практически не изнашиваются; то же можно сказать и о щетках, которые в таком случае поддаются износу намного меньше, чем на медных кольцах.
Если брать во внимание электрические показатели, можно сказать, что здесь особой разницы между стальными и медными контактными кольцами нет, сопротивление графитовой щетки несоизмеримо больше сопротивления стали.
В том случае, если вы попросту не нашли подходящих колец, не спешите огорчаться и покупать новый ротор, который будет стоить вам немалую сумму денег. Попробуйте сделать «ход конем» и заменить регулятор напряжения. Под него нужно всего-то подложить несколько шайб по такому принципу, чтобы щетки осуществили смещение с истонченной части колец на целую. Конечно, это не является наилучшим выходом из положения, но все же генератор еще может поработать в таком состоянии.
Если же вы являетесь тем автомобилистом, который не ищет в жизни легких путей, наиболее подходящим выходом для вас буде покупка новых контактных колец, которые не затребуют у вас очень много денег. Как ни крути, но если вы уже сняли старые кольца, причем при снятии их повредили, выбора-то другого нет. Как известно каждому знающему автомобильному мастеру, перед тем как браться за замену контактных колец, вам необходимо будет снять задний подшипник генератора.
В том случае, когда диаметр вала довольно незначителен, во время снятия заднего подшипника специалисты ни в коем случае не рекомендуют использовать для этого съёмник, который, как правило, может повредить вал. Поэтому не стоит рисковать, а лучше воспользоваться таким, уже испробованным на практике, способом, с которым вам и съёмник приобретать не придется, и вал уцелеет. Итак, смотрим инструкцию, данную нами ниже, и параллельно приступаем к работе.
Для начала, воспользовавшись большим рожковым ключом, снимаем подшипник генератора. Далее проделываем зажим ротора в вертикальном положении и подцепляем внешнее кольцо подшипника непосредственно нижним рогом ключа. Также вы, конечно, можете подцепить крышку подшипника по кругу отверткой, но при проделывании данной операции нужно следить, чтобы в момент снятия сам подшипник не перекашивался. После того как вам удалось снять подшипник, принимайтесь за снятие пластиковой крестообразной заглушки, воспользовавшись прямой отверткой.
Далее, необходимо разогнуть два контакта, которые вы увидите под кожухом, и освободить выводы обмотки ротора. Инструментами для проделывания данных операций вам послужат отвертка и пассатижи. Наконец, беремся за отламывание контактов и после этого проделываем снятие старого хвостовика. После того как подшипник будет снят, можете приниматься за замену контактных колец.
Для начала вам необходимо аккуратно освободить выводы обмотки ротора из зажимов колец и не менее аккуратно снять кольца. После этого проводим аккуратное удаление остатков клея. Как правило, на этом этапе все понимают, почему не стоит использовать съемник при снятии подшипника. Итак, после проделанной операции проводим запрессовку новых контактных колец на вал.
Как правило, большинство специалистов надевают новые контактные кольца на ротор, воспользовавшись молоточком (существуют и случаи, когда нужно прибегнуть к помощи напильника). В том случае, если кольца вдруг оказались немного короче, чем родные заводские, вы можете использовать пластиковую втулку, которую нужно будет насадить на вал. Здесь очень важно не допустить какого-либо перекоса, так как в противном случае щетки могут очень быстро испортиться.
Далее вам нужно припаять выводы обмотки к дорожкам колец. После этого, необходимо аккуратно и внимательно наложить герметик для того, чтобы защитить пайку от окисления. Затем на место надеваем защитную крышку и, воспользовавшись старым подшипником как оправкой, аккуратно запрессовываем новый подшипник.
Таким же образом и проделываем запрессовку вала уже в новый подшипник. Далее – дело за малым. Необходимо провести зачистку клемм выводов обмотки статора. После этого остается только прикрутить к диодному мосту клеммы и смазать литолом для защиты от окисления.
В обиходе существует и вариант с напайкой новых контактных колец на старые. Если вы выбрали такую технологию, вам в первую очередь нужно помнить, что перед тем как напаивать кольца, вам необходимо их облудить, воспользовавшись активным флюсом, к примеру, с «паяльной кислотой» (хлористый цинк) и хорошенько промыть с содой. Как правило, остатки медных колец лудятся с канифолью.
После этого необходимо подогреть новые контактные кольца паяльником до плавления припоя, и в результате вы увидите, как они плавно и свободно наденутся на остатки старых колец и после остывания достаточно прочно припаяются. После этого вам стоит лишь взяться за их проточку и затем прошлифовать кольца. Проводить базировку в станке лучше по заднему подшипнику, закрепленному в люнете – так вы получите максимальную гарантию наименьшего смещения колец относительно оси ротора, что исключит возможность отрыва щетки от кольца и разрыва цепи во время больших оборотов.
После того как вы все же установили контактные кольца, можете приниматься на сбор генератора. При этом необходимо очень тщательно следить за тем, чтобы ротор мог свободно и легко вращаться, а также проконтролировать, чтобы он не задевал корпус или статор. Проводим закручивание шкива и. вуаля! Можете потешиться, что ваш генератор уже в сборе. Но на этом все ваши старания не заканчиваются. После того как вы установили генератор обратно на автомобиль, вам необходимо замерить уровень напряжения в генераторе при включении двигателя автомобиля. Если он достиг нормы, тогда поздравляем! Вы сделали все правильно, и кольца лежат на своем месте. Как правило, после замены контактных колец в генераторе, жизнеспособности последнего хватит как минимум на несколько лет. В идеале, вы можете сразу доработать генератор с целью повышения напряжения в сети автомобиля.
ФОТО (примеры) контактных (токосъемных) колец на ротора генератора:
Коллектора для генераторов BOSCH
Таблица маркировки контактных (токосъемных) колец на ротора генератора:
Источник