الكتروموتور اسلیپ رینگ

الكتروموتور اسلیپ رینگ (Slip ring) یک وسیله الکترومکانیکی است که امکان انتقال سیگنال های برق و انرژی را از یک ساختار ایستا به چرخشی فراهم می کند. الکتروموتور اسلیپ رینگ می تواند در هر سیستم الکترومکانیکی مورد استفاده قرار گیرد که در هنگام انتقال قدرت یا سیگنال نیاز به چرخش دارد. این می تواند عملکرد مکانیکی را بهبود بخشد، عملکردهای سیستم را ساده کرده و سیمهای مستعد را که از اتصالات متحرک آویزان است محافظت کند. در این مقاله به بررسی الکتروموتور اسلیپ رینگ و مشخصات آن می پردازیم.

الکتروموتور اسلیپ رینگ چیست؟

موتوری که روتور سیم پیچی شده دارد، به الكتروموتور اسلیپ رینگ یا موتور با فاز سیم پیچی شده معروف هستند. این موتور دارای هسته استوانه ای مورق هست که دارای شیارهای نیمه بسته ای در محیط پیرامونی خود است که سیم پیچ ها را حمل می کند.تعداد قطب های سیم پیچ روتور مشابه تعداد قطبهای استاتور است. اسلیپ رینگ (Slip Ring) یک وسیله الکترومکانیکی (Electromechanical) است که به وسیله آن می‌توان سیگنال های فرمان و قدرت را از یک بخش دورانی به بخش ثابت منتقل نمود. با استفاده از اسلیپ رینگ می‌توان علاوه بر بهبود عملکرد سیستم، از استهلاک، خرابی و پیچش سیم ها حول محور دورانی اجتناب نمود. اسلیپ رینگ در صنایع به نام های دیگر از قبیل مفصل دورانی الکتریکی (Rotary Electrical Joint)، کلکتور دورانی الکتریکی و همچنین کانتکتور دورانی الکتریکی شناخته می شود. بسته به نوع و تعداد سیم های سیگنال فرمان و قدرت؛ ابعاد، دقت و قیمت اسلیپ رینگ ها متفاوت است. اسلیپ رینگ روش ساخت یک اتصال الکتریکی از طریق مونتاژ چرخشی است. به طور رسمی، این یک دستگاه انتقال الکتریکی است که جریان انرژی را بین دو قسمت الکتریکی چرخشی مانند موتور، انتقال می‌دهد.  

کاربرد الكتروموتور اسلیپ رینگ

کاربرد الكتروموتور اسلیپ رینگ به شرح زیر است

• در الكتروموتور 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

ساختار الکتروموتور اسلیپ رینگ

امروزه با توجه به کاربردها و ویژگی های مورد انتظار، اسلیپ رینگ ها در انواع متفاوتی ساخته می شوند. بطور معمول ، اسلیپ رینگ از دو بخش اساسی تشکیل شده است که شامل برس(Brush) و رینگ فلزی می باشد. برس که بخش ثابت بوده از جنس گرافیت یا فلز است و معمولا به صورت یک سیم واحد یا فنری ست که به انتهای آن قسمتی برای برقراری تماس با رینگ نصب شده است. با چرخش رینگ فلزی، برس روی قطر خارجی رینگ می ساید و جریان الکتریکی یا سیگنال را از آن به رینگ فلزی هدایت می کند. رینگ (Ring) قطعه‌ای است که با سرعت ثابت می چرخد و جریان الکتریکی را از طریق برس ثابت هدایت می کند. تعداد رینگ های بکاررفته در الکتروموتور اسلیپ رینگ با توجه به نیاز دستگاه و تعداد مدارهای الکتریکی مورد نیاز متفاوت است و همواره ترکیبی از برس و رینگ ها در امتداد محور اصلی چرخش کنار هم قرار می گیرند. عایق کاری بین محور و حلقه معمولا بوسیله نایلون و پلاستیک فنولی صورت می گیرد.          

انواع الكتروموتور اسلیپ رینگ

این الکتروموتور ها در انواع و اندازه‌های مختلف ساخته میشوند.در ادامه ساختار و مدلهای معروف را معرفی می کنیم

1. اسلیپ رینگ جیوه‌ای مرطوب
2. حلقه لغزنده مغناطیسی
3. اسلیپ رینگ بی سیم

اسلیپ رینگ جیوه‌ای مرطوب

اسلیپ رینگ جیوه‌ای مرطوب، برای مقاومت کم و اتصال پایدار، ارتباط مستحکم و استفاده از از یک اصل متفاوت در آن‌ها مورد توجه قرار گرفته اند که اتصال زغال لغزشی را با یک مخزن مایع فلزی مولکولی که به اتصالات متصل است جایگزین میکند. در طول چرخش، مایع فلزی اتصال الکتریکی را بین تماس‌های ثابت و چرخشی نگه می‌دارد. با این حال، استفاده از جیوه نگرانی‌های امنیتی را به همراه دارد، زیرا ماده‌ای سمی است. اگر برنامه اسلیپ رینگ شامل تولید یا پردازش مواد غذایی، تجهیزات دارویی یا هر گونه استفاده دیگر که در آن آلودگی می‌تواند یک تهدید جدی باشد، شامل شود، انتخاب کاربر باید اتصالات فلزی ارزشمند باشد. نشت جیوه و آلودگی حاصل از آن می‌تواند بسیار جدی باشد. اسلیپ رینگ نیز با درجه حرارت محدود شده است، زیرا جیوه در حدود -40 درجه سانتیگراد سفت می‌شود.

حلقه لغزنده مغناطیسی

یک حلقه لغزش پنکیک دارای کنداکتور‌هایی است که بر روی یک دیسک صاف به صورت حلقه‌های متمرکز روی شفت چرخشی قرار گرفته اند. این پیکربندی، وزن و حجم بیشتری برای مدار‌های مشابه دارد، ظرفیت و تداخل بیشتر، برداشتن سایش در محور عمودی خود را دارد. با این حال، یک پنکیک طول مسیر محوری کمتری را برای تعداد مدار‌ها ارائه می‌دهد؛ و بنابراین ممکن است در بعضی از برنامه‌ها مناسب باشد.

اسلیپ رینگ بی سیم

اسلیپ رینگ بی سیم بر روی روش‌های متداول تماس با فلز و کربن مبتنی بر اصطکاک که از زمان اختراع آنها، مانند آنچه که در بالا مورد بررسی قرار گرفته و توسط اسلیپ رینگ استفاده شده است، متکی نمی‌باشد. در عوض، هر دو جریان و داده را به صورت بی سیم از طریق میدان مغناطیسی منتقل می‌کنند که این مورد توسط کویل‌هایی که در گیرنده چرخشی قرار می‌گیرند و فرستنده ثابت ایجاد می‌شوند، انجام می‌شوند. اسلیپ رینگ بی سیم از ارتعاش یا جایگزینی برای اسلیپ رینگ سنتی در نظر گرفته می‌شود، زیرا عدم وجود قطعات معمول مکانیکی چرخشی به این معنی است که آن‌ها در محیط‌های خنک کننده خشن قوی‌تر هستند و نیاز به تعمیر و نگهداری کمتری دارند. با این حال، مقدار انرژی که می‌تواند بین کویل منتقل شود محدود است؛ به طور معمول یک اسلیپ رینگ سنتی تماسی می‌تواند جریان بیشتری را در همان حجم انتقال دهد.

معایب الكتروموتور اسلیپ رینگ

معایب الكتروموتور اسلیپ رینگ به شرح زیر است

• 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.
• یک موتور قفس سنجابی به یک موتور اسلیپ رینگ ترجیح داده می شود.
• برای نصب و کنترل یک موتور اسلیپ رینگ به فضای بیشتری نیاز می باشد.

موتور قفس سنجابی و الكتروموتوراسلیپ رینگ

موتور القایی قفس سنجابی معروف ترین نوع موتور AC می باشد. این موتور، به دلیل ارزان بودن، ستبر و تنومند بودن، راندمان مناسب و قابلیت اطمینان بالا، در صنعت بسیار پرکاربرد است. موتور اسلیپ رینگ کاربردهای بسیار کمتری در صنعت دارد.استفاده ازاین موتورها در صنعت، بندرت به 5 تا 10 درصد می رسد که دلیل آن وجود معایبی همچون نیاز به تعمیر و نگهداری مداوم، داشتن تلفات مسی زیاد و غیره می باشد. 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 الكتروموتوراسلیپ رینگ

تفاوت های مهم این دو موتور به شرح زیر است:

1. موتوری که دارای روتور از نوع سیم پیچی است،موتور اسلیپ رینگ نامیده میشود;موتوری که دارای روتور از نوع قفس سنجابی است،موتور قفس سنجابی است.
2. روتور یک موتور اسلیپ رینگ بصورت هسته استوانه ای با شیارهای موازی است و هر شیار دارای یک یا چند هادی است. شیارهای موتور روتور قفسی با یکدیگر موازی نیستند.
3. نام دیگر موتور اسلیپ رینگ، موتور با فاز سیم پیچی میباشد.نام دیگر موتور قفس سنجابی، موتور قفسی میباشد.
4. بدلیل وجود حلقه های لغزان و جاروبکها، ساختمان موتور اسلیپ رینگ نسبت به ساختمان موتور روتور قفسی پیچیده تر است.
5. موتور اسلیپ رینگ(فاز سیم پیچی شده) دارای مدار مقاومتی خارجی است.درحالیکه درموتور قفس سنجابی،بعلت اینکه میله های روتور بصورت ثابت در شیارها قرار گرفته اند امکان افزودن مدار مقاومتی خارجی وجود ندارد.
6. برای راه اندازی موتوراسلیپ رینگ،به راه انداز مقاومتی روتور نیاز است،درحالیکه موتور قفس سنجابی برای راه اندازی نیازی به راه انداز،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 بالاست;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. راندمان موتور اسلیپ رینگ، پایین است درحالیکه موتور قفس سنجابی راندمان بالایی دارد.
12. سرعت موتور با فاز سیم پیچی شده،با استفاده از مدارمقاومتی خارجی کنترل میشود.درحالیکه کنترل سرعت موتور قفس سنجابی،به این طریق،غیرممکن است.
13. موتور اسلیپ رینگ،در مقایسه با موتور قفس سنجابی،ضریب توان کمتری دارد.
14. هزینه موتور روتور سیم پیچی شده،بدلیل وجود جاروبک ها بالاست.درصورتیکه موتور قفس سنجابس ارزان است.
15. موتور روتور سیم پیچی شده،با مدار مقاومتی کنترل میشود،جریان راه اندازی آن پایین است،درحالیکه جریان راه اندازی در موتور قفس سنجابی بالاست.

لینک های مرتبط :

الکتروموتور سنکرون