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导电滑环的接触电阻,绝缘性能和抗干扰问题分析研究

日期：2018-09-04  点击：7108  属于：滑环结构原理
滑环技术广泛地应用于天文导航、光电跟踪、光电测量和光电搜索等设备上，本文结合试验和工程实际分析研究了电滑环的接触电阻，绝缘性能以及抗干扰阿题。
1.滑环的接触电阻
如果导电环的接触电阻大，电流通过时接触处的温度会升高很多，甚至会引起刷丝和滑环的熔焊，同时接触压降增加，这些都会影响信息传输效果。因此接触电阻越小越好。
影响接触电阻大小的因素有：接触部分的材料、接触面的接触形式和接触时的压力。
1．1接触部分材料的选择
电滑环其主要性能是：要求材料导电率高，导热性能好，熔点高，电阻温度系数小{具有抗氧化、抗硫化、抗腐蚀性气体等特性；具有一定的硬度、耐磨性好等特点{抗熔焊性能好，耐电弧腐蚀和烧伤。经过试验，选用黄铜做电滑环较好。
刷丝可以选用金镍丝，但金镍丝价格昂贵通过对许多材料的性质比较发现，用铍青铜(QBe2)做刷丝比较好。另外，还可选用黄铜，在其表面镀一层钯，可以满足良好的导电性能，又有较好的防腐蚀的作用。
1．2刷丝和转子的接触形式
刷丝和转子的接触形式有点接触式和面接触式我们生产的滑环都是点接触式的，点接触式的接触电阻较小，由于接触面积很小，能通过的电流也小，经过多次试验，最大电流不能超过8安培。如果电滑环要传输10安培以上的电流，就应该考虑采取面接触式的，面接触式的电滑环需要径向尺寸比较大，结构比较复杂，投资较大。一定要有足够的空间位置方可使用。
1．3刷丝对转子的压力
刷丝对转子的压力直接影响接触电阻的大小，压力越大接触电阻越小。但是压力的增大有一定的限度，如果超过限度会增加摩擦力矩，使接触部分磨损很大。确定此压力的大小很重要，这个压力要能使刷丝很好地压在转子上，但又不至于影响滑环的转动。实验表明．此压力在12～15克比较适宜。滑环的接触电阻可用下式计算：

2.导电滑环的绝缘性能
导电环的绝缘性能要好，环间绝缘电阻要大于10MΩ，耐压1000V而不被击穿，例行试验后也应满足绝缘要求。导电环由许多环组成，环间距离最小1.5mm为宜，这,取决于能否加工出1.5mm的槽，更主要的是经过灌胶后能保证环间的绝缘强度。电滑环的径向尺寸大，灌胶容易，尺寸小灌胶难，现在我们可以做出外径为50mm的微小滑环。导电精环的绝缘强度主要取决于绝缘物质的配方和灌胶的工艺过程。配方取环氧树脂100份，高岭土45~55份，磷苯二钾酸二丁脂12～14份，三乙醇胺10～12份用我们实验的配方和灌胶的工艺过程，制造出的滑环环间绝缘电阻可达1000MQ上，经过高低温试验后，绝缘电阻仍可达1000MQ以上，耐压1O00V而不被击穿。
3导电滑环的抗干扰性
导电环传输几十种不同的电信号，有高频的交流电，有高电压的交流电，有大电流的交流电，有弱小的直流小信号，由于导电滑环环间距离很近，各种信号在传输过程中互相产生干扰．各种干扰严重地影响了信息传输的精度。信号传输过程中产生的干扰有静电感应耦合，磁场感应耦合和电磁场感应耦合。
3．1静电感应耦合引起的干扰
此种干扰是由于导线之间的电容及环与环之间的分布电容引起的，产生的静电感应电压与干扰源的频率和上述两种电容的大小有关。

当干扰源是高电压、小电流时，主要是电干扰，可采用电场屏蔽来减少该干扰。具体可在干扰导体外加屏蔽，使屏蔽一端接地。
3．2磁场感应耦合产生的干扰
因为电滑环的导线距离很近，环与环距离也很近。当有交流电通过时，互感作用使邻近的导线和环中产生互感电压．既干扰电压。此干扰电压可用公式如图

当干扰源是低电压、大电流时，磁干扰应采用磁场屏蔽。磁场屏蔽主要抑制磁场的耦合干扰，低频磁场的屏蔽常采用高磁导率的铁磁材料。高频磁场的屏蔽可采用低电阻率的良导体材料，且在屏蔽导体的两端同时接地。
3．3电磁场干扰-电场与磁场的混合干扰
当干扰源电压较高，频率较高时，易采用电磁屏蔽，可甩导电材料做屏蔽，这样可以对电干扰和磁干扰同时起到屏蔽的作用。“无干扰信息传输装置”就是采用导电材料做屏蔽。我们将通过能产生干扰源的信号的环用屏蔽环加以屏蔽。同时，将通过怕干扰的小信号的环也用屏蔽环屏蔽起来，滑环的输出导线用屏蔽导线，刷架的输入导线也用屏蔽导线，且把所有的屏蔽线分别通过刷架和地相接，实践证明，使干扰大大减少，采用加装屏蔽的形式来减少干扰，结构较复杂，体积大，在空间允许的情况下应尽量在主要产生干扰源的环的上下加装屏蔽环。
3．4电流电压突变引起干扰
输入信号在输入线的开关过程中，因电流电压突变，引起干扰。要减少此种干扰可在开关附近加装滤波器，尽量减少干扰电压进入滑环的引线。
3．5电流电压值波动产生干扰
当传输大电流或大电压时，因电流电压值有±10的波动，在导线中形成突波，从而产生干扰。突波引起的干扰可采用突渡抑制器来减少。
采取上述措施，可以减少导电滑环间的电磁干扰。
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