Un anillo colector es un dispositivo electromecánico que permite la transmisión de energía y señales eléctricas de una estructura estacionaria a una giratoria. Un anillo deslizante se puede utilizar en cualquier sistema electromecánico que requiera rotación mientras transmite potencia o señales. Puede mejorar el rendimiento mecánico, simplificar el funcionamiento del sistema y eliminar los cables propensos a daños que cuelgan de las juntas móviles.
También llamados interfaces eléctricos rotativos , conectores eléctricos rotativos , colectores , pivotes o juntas rotativas eléctricas , estos anillos se encuentran comúnmente en motores de anillos deslizantes , generadores eléctricos para sistemas de corriente alterna (CA) y alternadores y en maquinaria de empaque, carretes de cable y viento. turbinas . Se pueden usar en cualquier objeto giratorio para transferir energía, circuitos de control o señales analógicas o digitales, incluidos datos como los que se encuentran en balizas de aeródromo , tanques giratorios , palas eléctricas ,radiotelescopios , sistemas de telemetría , heliostatos o noria .
Un anillo deslizante (en términos de ingeniería eléctrica ) es un método para realizar una conexión eléctrica a través de un conjunto giratorio. Formalmente, es un dispositivo de transmisión eléctrica que permite el flujo de energía entre dos partes eléctricas giratorias, como en un motor.
Composición
Normalmente, un anillo deslizante consiste en un contacto fijo de grafito o metal (cepillo) que roza el diámetro exterior de un anillo metálico giratorio. A medida que gira el anillo de metal, la corriente eléctrica o la señal se conduce a través del cepillo estacionario al anillo de metal que hace la conexión. Los conjuntos de cepillo / anillo adicionales se apilan a lo largo del eje de rotación si se necesita más de un circuito eléctrico. Las escobillas o los anillos están estacionarios y el otro componente gira. [1] [2] Este diseño simple se ha utilizado durante décadas como un método rudimentario de pasar corriente a un dispositivo giratorio.
Nombres y usos alternativos
Algunos otros nombres utilizados para anillo colector son anillo colector, contacto eléctrico rotatorio y anillo colector eléctrico. Algunas personas también usan el término conmutador ; sin embargo, los conmutadores son algo diferentes y están especializados para su uso en motores y generadores de CC. Mientras que los conmutadores están segmentados, los anillos colectores son continuos y los términos no son intercambiables. Los transformadores rotativos se utilizan a menudo en lugar de anillos colectores en entornos de alta velocidad o baja fricción. [3]
Se puede usar un anillo deslizante dentro de una junta giratoria para que funcione al mismo tiempo que el dispositivo, comúnmente conocido como junta giratoria. Los anillos deslizantes hacen lo mismo con la energía eléctrica y señalan que las uniones giratorias hacen con los fluidos. A menudo se integran en juntas rotativas para enviar energía y datos desde y hacia la maquinaria rotativa junto con los medios que proporciona la junta rotativa. [4]
Tipos de anillos colectores
Los anillos colectores se fabrican en varios tipos y tamaños; un dispositivo hecho para la iluminación de escenarios teatrales, por ejemplo, tenía 100 conductores. [5] El anillo deslizante permite rotaciones ilimitadas del objeto conectado, mientras que un cable flojo solo se puede torcer unas pocas veces antes de que se atasque y restrinja la rotación.
Anillos colectores humedecidos con mercurio
Los anillos colectores humedecidos con mercurio , que se destacan por su baja resistencia y conexión estable, utilizan un principio diferente que reemplaza el contacto del cepillo deslizante con un charco de metal líquido unido molecularmente a los contactos. [6] Durante la rotación, el metal líquido mantiene la conexión eléctrica entre los contactos estacionarios y giratorios. Sin embargo, el uso de mercurio plantea problemas de seguridad, ya que es una sustancia tóxica. Si una aplicación de anillo deslizante involucra la fabricación o procesamiento de alimentos, equipo farmacéutico o cualquier otro uso donde la contaminación podría ser una amenaza seria, la elección debe ser contactos de metales preciosos . La fuga de mercurio y la contaminación resultante podrían ser extremadamente graves. El dispositivo de anillo deslizante también está limitado por la temperatura, ya que el mercurio se solidifica a aproximadamente -40 ° C. [7]
Anillos colectores de panqueques
Un anillo deslizante tipo panqueque [8] tiene los conductores dispuestos en un disco plano como anillos concéntricos centrados en el eje giratorio. Esta configuración tiene mayor peso y volumen para los mismos circuitos, mayor capacitancia y diafonía, mayor desgaste de las escobillas y recoge más fácilmente los residuos de desgaste en su eje vertical. Sin embargo, un panqueque ofrece una longitud axial reducida para el número de circuitos, por lo que puede ser apropiado en algunas aplicaciones.
Anillos colectores inalámbricos
Los anillos deslizantes inalámbricos no se basan en los métodos típicos de contacto de escobillas de carbón y metal basados en fricción que han sido empleados por los anillos deslizantes desde su invención, como los que se exploraron anteriormente. En cambio, transfieren energía y datos de forma inalámbrica a través de un campo magnético , que es creado por las bobinas que se colocan en el receptor giratorio y el transmisor estacionario. [9] Los anillos colectores inalámbricos se consideran una mejora o una alternativa a los anillos colectores tradicionales, ya que su falta de piezas giratorias mecánicas estándar significa que suelen ser más resistentes en entornos operativos hostiles y requieren menos mantenimiento y conservación. Sin embargo, la cantidad de energía que se puede transmitir entre bobinas es limitada; Normalmente, un anillo colector de contacto tradicional puede transmitir órdenes de magnitud más de potencia en el mismo volumen.
Referencias
- ^ "Cobham plc :: Aeroespacial y seguridad, comunicaciones aeroespaciales, Annemasse" . Cobham.com. 2011-02-13 . Consultado el 2 de septiembre de 2011 .
- ^ "cómo funcionan los anillos colectores" . Uea-inc.com . Consultado el 2 de septiembre de 2011 .
- ^ "Glosario de anillos colectores" . PeterLaper . Consultado el 24 de enero de 2013 .
- ^ "Definición de anillo colector" . Consultado el 1 de marzo de 2013 .
- ^ Alan Hendrickson, Colin Buckhurst Diseño mecánico para el escenario Focal Press, 2008 ISBN 0-240-80631-X , página 379 con una ilustración de anillos colectores tipo panqueque y tambor.
- ^ "mercotac" .
- ^ "Preguntas frecuentes sobre anillos colectores" . Moog.com. 2009-06-23 . Consultado el 2 de septiembre de 2011 .
- ^ Peter W. Fortescue, John Stark, Ingeniería de sistemas de la nave espacial Graham SwinerdJohn Wiley and Sons, 2003 ISBN 0-470-85102-3 página 521
- ^ "Anillos colectores | ¿Cómo funciona un anillo colector? • PowerbyProxi" . PowerbyProxi . Consultado el 24 de noviembre de 2016 .
enlaces externos
- Video que muestra el interior de un anillo colector en movimiento