Контактные кольца превосходны во множестве конструкций, которые включают вращающееся основание или платформу, включая промышленное оборудование, такое как индексные столы, моталки и автоматизированные сварочные аппараты. Ветряные турбины — еще одно ключевое применение, равно как и медицинские приложения для МРТ и компьютерной томографии.

Контактные кольца также работают в точке поворота камер видеонаблюдения с замкнутым контуром.

Контактные кольца на аттракционах в парках развлечений включают в себя те, которые передают энергию, управляющие сигналы и данные на движущиеся секции каруселей, колес обозрения и аттракционов с вертикальным падением и обратно. Другими примерами являются вертолеты, краны и лифты, генераторы и вращающиеся печи. Давайте рассмотрим еще несколько из них более подробно.

Строительство ветряных турбин набирает обороты во всем мире, особенно в Европе. Одна из проблем заключается в постоянном воздействии элементов, требующих лишь периодического технического обслуживания для очистки турбины от мусора и повторной смазки. Это означает, что контактные кольца должны обладать долговременной надежностью — с прочной конструкцией контактов, чтобы выдерживать даже пиковую выходную мощность. Морские турбины особенно нуждаются в высоконадежных контактных кольцах из-за стоимости и временных затрат, возникающих в случае необходимости их обслуживания.

Другой задачей является удовлетворение требований все более крупных и мощных турбин, нуждающихся в исключительной передаче мощности и передаче сигналов для позиционирования, а также мониторинга состояния. Это включает в себя управление шагом с помощью питания и команд (посредством сигналов через контактное кольцо) для получения информации о лопастях, регулировку ступицы и двигателя шага, а также резервное питание.

Deublin продает морские соединения для ветряных турбин, которые включают в себя контактное кольцо и энкодер с подключенными и оффшорными узлами, способными выдавать напряжение до 250 А — наряду с сигналами Ethernet, EtherCAT или PROFIBUS и отслеживанием положения поворота — даже при наличии класса защиты IP66 и устойчивости к ударам и вибрации.

Интегрированные в поворотный штуцер, эти узлы также обеспечивают работу гидравлики.

В этих машинах контактные кольца (а также контактные кольца в сочетании с поворотными соединениями) часто устанавливаются на направляющие платформы для механической и химической обработки пластин

где производство может включать в себя применение материалов и жидкостей.

Показательный пример: В процессе химико—механической планаризации — процесса, который обычно происходит поздно при обработке полупроводников, поэтому должен выполняться быстро, — встроенные поворотные соединения с контактными кольцами особенно хороши благодаря свойствам, позволяющим выдерживать коррозионную и абразивную обработку.

В аэрокосмической промышленности солнечные батареи космических аппаратов используют небольшие контактные кольца, которые крепятся на их роторе к выводам привода перемещения панели. При аналогичном применении в обороне контактные кольца работают в башнях бронетранспортеров, позволяя отказаться от отдельных батарей башни или поста наводчика. Здесь серьезной экологической проблемой является поддержание надежного электроснабжения, передачи данных и даже видеопотока даже в условиях вибрации.

Контактные кольца дополняют морские конструкции, такие как круизные лайнеры, ледоколы, суда береговой охраны и морские платформы. Одной из конструкций, в которой широко используются контактные кольца, являются радиолокационные вышки.

Контактные кольца также поддерживают функции дистанционно управляемых транспортных средств или ROV и других конструкций для подводного плавания. Это мало чем отличается от применения под водой, когда контактное кольцо подвергается воздействию масла — как, например, в станкостроении.

Недавно Deublin работал над контактным кольцом, которому требовался класс защиты IP67 для погружения под воду на глубину до одного метра. Эффективность герметизации имела первостепенное значение. Производитель запустил герметичное контактное кольцо под водой и прошел испытание. Чтобы было понятно, высокие показатели герметичности, такие как IP67, обычно устанавливаются на заказ.

Давайте рассмотрим электрические контактные кольца SRC и SRD от Deublin. Они предназначены специально для машин, поддерживающих упаковку фармацевтических препаратов, продуктов питания и напитков, а также других расходных материалов. Они настроены таким образом, чтобы быть модульными и настраиваемыми — с числом электрических каналов до 40 и максимальной скоростью вращения до 250 об/мин, что является ключевым фактором в упаковке, обеспечивающей высокую производительность и рентабельность.

Некоторые из проблем более специфичны: например, машины, работающие с пластмассами, которые необходимо расплавить для формования или вторичной переработки, могут подвергать контактные кольца воздействию температур окружающей среды, достигающих 150°C.

Конечно, контактные кольца, которые передают энергию, будут генерировать собственное тепло — это важный конструктивный момент, когда они уже работают в условиях высокой температуры.

Контактные кольца находят применение при запуске асинхронных электродвигателей — в асинхронных двигателях переменного тока, известных как двигатели с обмотанным ротором. Здесь они не передают энергию. Скорее, они вводят сопротивление в обмотки ротора.Для ясности — контактное кольцо в двигателе — это не то же самое, что коллектор. Да, их дизайн и функции схожи. Но кольцо в контактном кольце является непрерывным. Напротив, коммутаторы сегментированы. Подробнее на эту тему читайте в посте:Что такое двигатель с заводным ротором?

Короче говоря, контактные кольца в двигателях с обмотанным ротором имеют три контура. Кольца расположены на валу двигателя (изолированы) и изготовлены из меди или какого-либо сплава.

Каждый из них подключается к одной из трех фаз обмотки ротора. Графитовые щетки подсоединяются к реостату или другому резистивному устройству. Когда контактное кольцо вращается вместе с ротором, щетки скользят по этим кольцам и оказывают сопротивление обмоткам ротора. Это приводит к тому, что ток ротора становится более синфазным с током статора. Это повышает выходной крутящий момент при относительно низком токе. После завершения последовательности запуска двигателя (и двигатель достигает полной скорости) контактные кольца замыкаются и теряют контакт (чтобы избежать снижения эффективности и крутящего момента, которые они в противном случае придавали бы), и позволяют этому двигателю работать как стандартному асинхронному двигателю переменного тока.