Der Schleifring, auch als Stromabnehmerring oder Schleifring bezeichnet, findet in elektromechanischen Systemen Anwendung, die eine kontinuierliche Rotation bei gleichzeitiger Übertragung von Energie und Signalen von einer festen zu einer rotierenden Position erfordern. Er verbessert die Systemleistung, vereinfacht die Systemstruktur und verhindert das Verdrehen der Leitungen während der Rotation. Der Schleifring von Yingzhi Technology löst dieses Problem.
Synchronmotoren und Asynchronmotoren mit Schleifringen sind in der Industrie weit verbreitet und arbeiten meist unter verschiedenen rauen Bedingungen.
Obwohl diese Motoren nicht die gleiche Kommutierungswirkung wie Gleichstrommotoren aufweisen, leiden sie – ähnlich wie Kommutatoren – unter ungleichmäßigem Verschleiß der Kollektorringe oder Bürsten, Bürstenvibrationen und Funkenbildung. Insbesondere beim Bürstenmaterial werden neben Graphitbürsten für die Kollektorringe mitunter auch Metallgraphitbürsten eingesetzt, um die Stromdichte der Bürsten zu erhöhen. Daher müssen auch Faktoren wie ungleichmäßige Restausdehnung berücksichtigt werden. Selbst bei Hochgeschwindigkeitsmotoren wie Turbogeneratoren oder Motoren, die in vollständig geschlossenen gasförmigen Medien oder Wasserstoff betrieben werden, treten zahlreiche Probleme auf.
Das Material des Stromabnehmerrings muss hohe mechanische Festigkeit, gute elektrische Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Beim Gleitkontakt mit der Bürste muss es verschleißfest sein und stabile Gleitkontakteigenschaften gewährleisten. Stromabnehmerringe aus Stahl zeichnen sich im Allgemeinen durch gute Verschleißfestigkeit und hohe mechanische Festigkeit aus und werden daher hauptsächlich in Synchronmotoren eingesetzt, bei denen der Verschleiß der Stromabnehmerringe aufgrund der Polarität stark variiert.
Stahlkollektorringe weisen im Allgemeinen eine gute Verschleißfestigkeit und hohe mechanische Festigkeit auf und werden daher vorwiegend in Synchronmotoren eingesetzt, bei denen der Kollektorringverschleiß aufgrund der Polarität stark variiert. Stahl lässt sich zu komplexen Strukturen bearbeiten und ist ein leicht verfügbarer und kostengünstiger Werkstoff. Daher findet er breite Anwendung in Synchronmotoren, einschließlich Wasserkraftgeneratoren mit niedrigen Umfangsdrehzahlen.
Für den Kollektorring, der vor allem mechanische Festigkeit und Verschleißfestigkeit bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten, wie sie beispielsweise in Turbogeneratoren vorkommen, erfordert, wird mitunter Schmiedestahl verwendet. Ist Korrosionsbeständigkeit erforderlich, kann Edelstahl eingesetzt werden. Dessen Gleiteigenschaften sind jedoch instabil, und eine unsachgemäße Verbindung mit der Bürste kann zu deren Sprung führen, was wiederum übermäßige Temperaturerhöhungen oder anormalen Bürstenverschleiß zur Folge haben kann. Daher ist bei Verwendung von Edelstahl eine doppelte Ausführung notwendig.
Im Vergleich zu Stahl-Kollektorringen weisen Kupfer-Kollektorringe, beispielsweise aus Bronzeguss, bessere Gleiteigenschaften auf und finden daher breite Anwendung. Die Kollektorringe oder die Bürsten sind verschlissen.
Bei der Wechselwirkung zwischen Schleifring und Bürste kann es bei zu starker Abrasivität der Bürste und zu weichem Material des Schleifrings zu stufenförmigem Verschleiß am Schleifring kommen, der der Breite der Bürste entspricht. Dies betrifft insbesondere vollständig gekapselte Motoren mit hohen Temperaturen und niedriger Luftfeuchtigkeit, die vermehrt zu übermäßigem Verschleiß an Bürsten oder Schleifringen führen können. Dabei entstehen sogenannte „Geisterspuren“. Anfangs sind diese Spuren sehr klein, da die Bürsten in diesen Bereichen nur unzureichend Strom aufnehmen und Funken entstehen. Sobald ein Funke entsteht, verschlechtert und vergrößert sich die Spur allmählich, bis schließlich eine Spur entsteht, die die Größe der Gleitfläche der Bürste hat. Daher ist selbst bei kleinsten Funken, die von den Schleifringbürsten erzeugt werden, Vorsicht geboten.
Um unschöne Spuren von Schleifspuren am Stahlstromabnehmerring zu vermeiden, sollten die Bürsten bei längerem Motorstillstand angehoben werden. Zur Verbesserung der Stromverteilung der parallel geschalteten Bürsten kann der Anpresspunkt der Gleitkontaktfläche des Schleifrings verschoben werden. Für optimale Gleiteigenschaften ist die Ausbildung einer spiralförmigen Rille auf dem Schleifring wirksam.
Veröffentlichungsdatum: 08.09.2022