Коллектор представляет собой ключевой компонент многих электрических машин, выполняющий функцию механического преобразователя частоты. Его основная задача — поочерёдно подключать группы секций обмотки вращающегося якоря к неподвижной внешней электрической цепи. Контакт с цепью обеспечивается через неподвижные щётки, которые закреплены в щёткодержателях.
Конструкция и типы коллекторов
Конструктивно коллектор — это вращающаяся сборка, состоящая из множества изолированных друг от друга медных пластин. К этим пластинам подключаются секции обмотки якоря. По своей форме коллекторы делятся на два основных типа: цилиндрические и дисковые. Для изоляции медных пластин между ними устанавливаются прокладки из миканита. Вся конструкция стягивается и фиксируется с помощью конусных шайб, которые, в свою очередь, крепятся втулкой и кольцевой гайкой; в некоторых случаях для этого используются шпильки.
Особенности изготовления и крепления
Способ крепления пластин зависит от мощности и скорости вращения машины. В маломощных устройствах пластины часто запрессовываются в пластмассовый корпус. В более мощных машинах (свыше 25 кВт) и при высоких скоростях вращения (более 3000 об/мин) для надёжности применяются стальные бандажные кольца, которые насаживаются на коническую или цилиндрическую втулку. В крупногабаритных электрических машинах можно встретить двойные или даже тройные коллекторы, где отдельные группы пластин соединяются между собой специальными проводящими перемычками.
Эксплуатация, недостатки и области применения
Секции обмотки якоря впаиваются в специальные пазы на коллекторных пластинах. Несмотря на свою важность, коллектор имеет ряд эксплуатационных недостатков. Его изготовление является технологически сложным процессом, что вместе с использованием дорогостоящей проводниковой меди приводит к высокой конечной стоимости узла. Кроме того, коллектор требует постоянного технического обслуживания и наблюдения, так как щётки в процессе работы могут изнашиваться неравномерно, что приводит к искрению и ухудшению контакта. Из-за этих проблем в современных устройствах коллектор иногда заменяют на более надёжные и долговечные полупроводниковые выпрямители тока.
Тем не менее, коллектор остаётся неотъемлемой частью многих классических электрических машин. Он является составным элементом генератора постоянного тока, двигателя постоянного тока, одноякорного преобразователя, а также коллекторных двигателей и генераторов переменного тока, работающих в генераторном режиме.
