導電滑環(huán)的接觸電阻,絕緣性能和抗干擾問題分析研究
滑環(huán)技術(shù)廣泛地應(yīng)用于天文導航、光電跟蹤、光電測量和光電搜索等設(shè)備上，本文結(jié)合試驗和工程實際分析研究了電滑環(huán)的接觸電阻，絕緣性能以及抗干擾阿題。
1.滑環(huán)的接觸電阻
如果導電環(huán)的接觸電阻大，電流通過時接觸處的溫度會升高很多，甚至會引起刷絲和滑環(huán)的熔焊，同時接觸壓降增加，這些都會影響信息傳輸效果。因此接觸電阻越小越好。
影響接觸電阻大小的因素有：接觸部分的材料、接觸面的接觸形式和接觸時的壓力。
1．1接觸部分材料的選擇
電滑環(huán)其主要性能是：要求材料導電率高，導熱性能好，熔點高，電阻溫度系數(shù)小{具有抗氧化、抗硫化、抗腐蝕性氣體等特性；具有一定的硬度、耐磨性好等特點{抗熔焊性能好，耐電弧腐蝕和燒傷。經(jīng)過試驗，選用黃銅做電滑環(huán)較好。
刷絲可以選用金鎳絲，但金鎳絲價格昂貴通過對許多材料的性質(zhì)比較發(fā)現(xiàn)，用鈹青銅(QBe2)做刷絲比較好。另外，還可選用黃銅，在其表面鍍一層鈀，可以滿足良好的導電性能，又有較好的防腐蝕的作用。
1．2刷絲和轉(zhuǎn)子的接觸形式
刷絲和轉(zhuǎn)子的接觸形式有點接觸式和面接觸式我們生產(chǎn)的滑環(huán)都是點接觸式的，點接觸式的接觸電阻較小，由于接觸面積很小，能通過的電流也小，經(jīng)過多次試驗，最大電流不能超過8安培。如果電滑環(huán)要傳輸10安培以上的電流，就應(yīng)該考慮采取面接觸式的，面接觸式的電滑環(huán)需要徑向尺寸比較大，結(jié)構(gòu)比較復雜，投資較大。一定要有足夠的空間位置方可使用。
1．3刷絲對轉(zhuǎn)子的壓力
刷絲對轉(zhuǎn)子的壓力直接影響接觸電阻的大小，壓力越大接觸電阻越小。但是壓力的增大有一定的限度，如果超過限度會增加摩擦力矩，使接觸部分磨損很大。確定此壓力的大小很重要，這個壓力要能使刷絲很好地壓在轉(zhuǎn)子上，但又不至于影響滑環(huán)的轉(zhuǎn)動。實驗表明．此壓力在12～15克比較適宜?；h(huán)的接觸電阻可用下式計算：
2.導電滑環(huán)的絕緣性能
導電環(huán)的絕緣性能要好，環(huán)間絕緣電阻要大于10MΩ，耐壓1000V而不被擊穿，例行試驗后也應(yīng)滿足絕緣要求。導電環(huán)由許多環(huán)組成，環(huán)間距離最小1.5mm為宜，這,取決于能否加工出1.5mm的槽，更主要的是經(jīng)過灌膠后能保證環(huán)間的絕緣強度。電滑環(huán)的徑向尺寸大，灌膠容易，尺寸小灌膠難，現(xiàn)在我們可以做出外徑為50mm的微小滑環(huán)。導電精環(huán)的絕緣強度主要取決于絕緣物質(zhì)的配方和灌膠的工藝過程。配方取環(huán)氧樹脂100份，高嶺土45~55份，磷苯二鉀酸二丁脂12～14份，三乙醇胺10～12份用我們實驗的配方和灌膠的工藝過程，制造出的滑環(huán)環(huán)間絕緣電阻可達1000MQ上，經(jīng)過高低溫試驗后，絕緣電阻仍可達1000MQ以上，耐壓1O00V而不被擊穿。
3導電滑環(huán)的抗干擾性
導電環(huán)傳輸幾十種不同的電信號，有高頻的交流電，有高電壓的交流電，有大電流的交流電，有弱小的直流小信號，由于導電滑環(huán)環(huán)間距離很近，各種信號在傳輸過程中互相產(chǎn)生干擾．各種干擾嚴重地影響了信息傳輸?shù)木?。信號傳輸過程中產(chǎn)生的干擾有靜電感應(yīng)耦合，磁場感應(yīng)耦合和電磁場感應(yīng)耦合。
3．1靜電感應(yīng)耦合引起的干擾
此種干擾是由于導線之間的電容及環(huán)與環(huán)之間的分布電容引起的，產(chǎn)生的靜電感應(yīng)電壓與干擾源的頻率和上述兩種電容的大小有關(guān)。
當干擾源是高電壓、小電流時，主要是電干擾，可采用電場屏蔽來減少該干擾。具體可在干擾導體外加屏蔽，使屏蔽一端接地。
3．2磁場感應(yīng)耦合產(chǎn)生的干擾
因為電滑環(huán)的導線距離很近，環(huán)與環(huán)距離也很近。當有交流電通過時，互感作用使鄰近的導線和環(huán)中產(chǎn)生互感電壓．既干擾電壓。此干擾電壓可用公式如圖
當干擾源是低電壓、大電流時，磁干擾應(yīng)采用磁場屏蔽。磁場屏蔽主要抑制磁場的耦合干擾，低頻磁場的屏蔽常采用高磁導率的鐵磁材料。高頻磁場的屏蔽可采用低電阻率的良導體材料，且在屏蔽導體的兩端同時接地。
3．3電磁場干擾-電場與磁場的混合干擾
當干擾源電壓較高，頻率較高時，易采用電磁屏蔽，可甩導電材料做屏蔽，這樣可以對電干擾和磁干擾同時起到屏蔽的作用。“無干擾信息傳輸裝置”就是采用導電材料做屏蔽。我們將通過能產(chǎn)生干擾源的信號的環(huán)用屏蔽環(huán)加以屏蔽。同時，將通過怕干擾的小信號的環(huán)也用屏蔽環(huán)屏蔽起來，滑環(huán)的輸出導線用屏蔽導線，刷架的輸入導線也用屏蔽導線，且把所有的屏蔽線分別通過刷架和地相接，實踐證明，使干擾大大減少，采用加裝屏蔽的形式來減少干擾，結(jié)構(gòu)較復雜，體積大，在空間允許的情況下應(yīng)盡量在主要產(chǎn)生干擾源的環(huán)的上下加裝屏蔽環(huán)。
3．4電流電壓突變引起干擾
輸入信號在輸入線的開關(guān)過程中，因電流電壓突變，引起干擾。要減少此種干擾可在開關(guān)附近加裝濾波器，盡量減少干擾電壓進入滑環(huán)的引線。
3．5電流電壓值波動產(chǎn)生干擾
當傳輸大電流或大電壓時，因電流電壓值有±10的波動，在導線中形成突波，從而產(chǎn)生干擾。突波引起的干擾可采用突渡抑制器來減少。
采取上述措施，可以減少導電滑環(huán)間的電磁干擾。
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