{"id":6944,"date":"2019-01-24T17:42:00","date_gmt":"2019-01-24T17:42:00","guid":{"rendered":"https:\/\/servotecnica.com\/elektrische-schleifringe-5-dinge-die-man-ueber-buersten-spannungseinbrueche-und-geraeuschdaempfung-wissen-sollte\/"},"modified":"2023-04-20T17:27:40","modified_gmt":"2023-04-20T17:27:40","slug":"elektrische-schleifringe-5-dinge-die-man-ueber-buersten-spannungseinbrueche-und-geraeuschdaempfung-wissen-sollte","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/servotecnica.com\/de\/elektrische-schleifringe-5-dinge-die-man-ueber-buersten-spannungseinbrueche-und-geraeuschdaempfung-wissen-sollte\/","title":{"rendered":"Elektrische Schleifringe. 5 Dinge, die man \u00fcber B\u00fcrsten, Spannungseinbr\u00fcche und Ger\u00e4uschd\u00e4mpfung wissen sollte."},"content":{"rendered":"\n

In diesem Artikel stellen wir f\u00fcnf Dinge vor, die Sie \u00fcber Schleifringe (auch elektrische Schleifringe genannt), ihre B\u00fcrsten, Spannungseinbr\u00fcche und Ger\u00e4uschd\u00e4mpfung wissen sollten.<\/p>\n\n

Die drei wichtigsten B\u00fcrstentechnologien, die in den verschiedenen Varianten von Schleifringen verwendet werden, sind Einzeldraht (Einzelb\u00fcrste), Mehrfachdraht (Mehrfachb\u00fcrste) und Verbundwerkstoff.<\/h2>\n\n

Verbundb\u00fcrsten bestehen aus Kohlegraphit, dem manchmal Metalle hinzugef\u00fcgt werden, um die Stromkapazit\u00e4t zu erh\u00f6hen. Diese B\u00fcrsten \u00e4hneln denjenigen, die in elektrischen B\u00fcrstenmotoren verwendet werden. Kompositb\u00fcrsten bieten eine hervorragende Leistung bei h\u00f6heren Stromst\u00e4rken und Drehzahlen.<\/p>\n\n

Andere B\u00fcrstenoptionen sind Monofilamente, die sich teilweise um die rotierende Kollektortrommel in einem Kanal wickeln und aus Edelmetallen wie Silber, Gold oder Palladium bestehen. Diese B\u00fcrsten werden \u00fcblicherweise in Schleifringen mit niedrigem Stromverbrauch eingesetzt, die eine saubere Signal\u00fcbertragung und einen minimalen Kontaktwiderstand erfordern.<\/p>\n

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Beispiel eines Schleifrings (Serie SVTS E) mit Mehrdrahtb\u00fcrsten.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n

Die Multifilamentb\u00fcrste besteht ebenfalls aus Edelmetall und wickelt sich teilweise um die Schleifringtrommel, enth\u00e4lt jedoch mehrere Kontakte f\u00fcr jeden Kanal. Multifilament-B\u00fcrsten haben einen minimalen Kontaktwiderstand und ein geringes Rauschen, Eigenschaften, die sie f\u00fcr die \u00dcbertragung empfindlicher Analogsignale oder Hochgeschwindigkeitsdaten f\u00fcr die Echtzeitsteuerung geeignet machen.<\/p>\n\n

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B\u00fcrsten aus Graphit oder Verbundwerkstoff \nAuf einem federbelasteten Mechanismus<\/figcaption><\/figure>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n
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Legierte Monofilamente<\/figcaption><\/figure>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n
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Mehrstrangige B\u00fcrsten (oder Mehrfachb\u00fcrsten)<\/figcaption><\/figure>\n<\/div><\/div>\n<\/div>\n\n

2. Einfachere Schleifringe mit B\u00fcrsten und Ringen \u00fcbertragen ebenfalls Leistung, aber die Wahl des B\u00fcrstentyps ist entscheidend.<\/h2>\n\n

Zu den Parametern, die die beste Wahl anzeigen, geh\u00f6ren Strom, Drehzahl und Temperatur.Hinweis: Der Spannungsabfall entlang des Schleifrings und der tats\u00e4chliche Stromfluss m\u00fcssen bei der Leistungs\u00fcbertragung ebenfalls ber\u00fccksichtigt werden. Jeder Abfall beeinflusst die an der Last verf\u00fcgbare Spannung – und die Verlustleistung im Schleifring. Letztere erw\u00e4rmt sich, was einen erheblichen Einfluss auf die Betriebstemperatur hat.<\/p>\n\n

3. Die Signal- und Daten\u00fcbertragungsgeschwindigkeiten von elektrischen Schleifringen nehmen stetig zu.<\/h2>\n\n

Die Art und Weise, wie die Datenb\u00fcrsten w\u00e4hrend der Rotation eine Variation des elektrischen Widerstands erzeugen, verringert die \u00dcbertragungsqualit\u00e4t. Diese Schwankung h\u00e4ngt von der Kontaktart der B\u00fcrsten und der Kraft, der Drehzahl und der Temperatur ab. Eine L\u00f6sung f\u00fcr fortschrittliche Anwendungen ist die Verwendung mehrerer Kontakte f\u00fcr jeden Kanal, da die Polyfilamentb\u00fcrste diese Widerstandsschwankung reduziert.<\/p>\n

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\"\"<\/figure>\n<\/div>\n

Ausdr\u00fccke der Bitfehlerrate (BER) quantifizieren das Rauschen und die Zuverl\u00e4ssigkeit von Daten in einem Windschatten. Abgebildet: Der DDR-Bus-Simulator von Keysight Technologies generiert Bitfehlerratenprofile (BER) zur Quantifizierung der Zuverl\u00e4ssigkeit. Um mehr \u00fcber dieses Thema zu erfahren, besuchen Sie testandmeasurementtips.com oder keysight.com (ENGLISH).<\/p>\n\n

Unabh\u00e4ngig von der B\u00fcrstenform sind Geschwindigkeiten und Kapazit\u00e4ten die Schl\u00fcsselparameter bei der \u00dcbertragung von Schleifringsignalen. Viele Ethernet-Verbindungsprodukte \u00fcbertragen Signale und Daten mit bis zu 10 Gigabit (Gbit oder einfach Gb) pro Sekunde oder mehr. G\u00e4ngige Produkte \u00fcbertreffen derzeit 1 Gbit (ein ziemlicher Standard-Benchmark), obwohl Schleifringe mit dieser \u00dcbertragungsrate immer noch Speziall\u00f6sungen darstellen.<\/p>\n\n

Nat\u00fcrlich weisen die Hersteller darauf hin, dass die meisten OEMs nicht 1 Gbit ben\u00f6tigen und dass 100 Megabit (Mb) pro Sekunde ausreichen. Da jedoch die Zahl der Sensoren zunimmt und die Konstruktionen mit Schleifringen komplexer werden, werden Gbit-Geschwindigkeiten – in vielen F\u00e4llen in Gigabit Ethernet (GbE oder GigE) – zunehmend zum Standard.<\/p>\n\n

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Hinweis: Neben der Signal\u00fcbertragung ist der Datenverkehr \u00fcber einen Schleifring ein gemeinsames Unterscheidungsmerkmal zwischen den Herstellern. Dieser Datenverkehr sendet hochfrequente Informationen f\u00fcr \u00fcbergeordnete Steuerungen und Betriebsfunktionen – oft \u00fcber Ethernet oder eines der abgeleiteten Protokolle, wie PROFINET oder EtherCAT.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n\n

Viele dieser Protokolle erm\u00f6glichen die Steuerung verschiedener Maschinen-Teilsysteme, unterst\u00fctzen IIoT-Funktionen und erm\u00f6glichen die Nutzung aller Daten von Sensoren, die sich an Maschinen ausbreiten. Letztendlich wird ihr Einsatz mehr (und schnellere) Daten\u00fcbertragung \u00fcber Schleifringe erfordern.<\/p>\n\n

4. Die Daten\u00fcbertragung \u00fcber elektrische Schleifringe erfordert eine Abschirmung und D\u00e4mpfung von elektromagnetischen St\u00f6rungen (EMI) und Rauschen.<\/h2>\n\n

Die EMI-D\u00e4mpfung wird manchmal auch als elektromagnetische Vertr\u00e4glichkeit oder EMV bezeichnet. Die Daten\u00fcbertragung erfordert Schleifringe mit h\u00f6herer Bandbreite und besserer EMI-D\u00e4mpfung als die Strom\u00fcbertragung. EMI wird h\u00e4ufig durch Ableitung und Strahlung \u00fcbertragen. Erstere hat die Form von sch\u00e4dlichen Hochfrequenzen, die entlang der Stromversorgungsleitung oder des Signals auftreten. Umgekehrt breitet sich elektromagnetisches Rauschen durch Abstrahlung im Raum zu nahe gelegenen Ger\u00e4ten aus. Die Abschirmung von Schleifringverbindungen gegen solche EMI ist von gr\u00f6\u00dfter Bedeutung. Hinweis: Die Abschirmung gegen Hochfrequenz (HF) ist ein weiteres g\u00e4ngiges Merkmal von Schleifringverbindungen. Obwohl sie synonym verwendet werden, haben die Begriffe EMI und RFI unterschiedliche Bedeutungen. Genauer gesagt steht EMI f\u00fcr das elektrische Rauschen einer beliebigen Frequenz, w\u00e4hrend RFI zwischen 20 kHz und etwa 300 GHz liegt.<\/p>\n\n

5. Die Daten\u00fcbertragung \u00fcber elektrische Schleifringe erfordert ebenfalls eine Erdung.<\/h2>\n\n

Angenommen, ein Konstrukteur oder OEM hat einen gro\u00dfen Elektromotor, der die Achse einer Maschine dreht. Dieser Motor verf\u00fcgt \u00fcber ein Getriebe, z. B. einen VFD, das eine gro\u00dfe Menge an elektrischem Rauschen erzeugt. Wenn sich in der N\u00e4he Schleifringe befinden, die nicht ordnungsgem\u00e4\u00df geerdet sind, wirkt sich dieses Rauschen auf sie aus; die vom Motorgetriebe ausgehenden St\u00f6rungen koppeln sich mit den Schleifringleitungen und f\u00fchren zu St\u00f6rungen auf Kommunikations- oder Signalleitungen.<\/p>\n\n

Bei Projekten, bei denen die EMV ein Entwicklungsziel ist, kann ein Ganzmetallgeh\u00e4use mit spezieller Erdung und ausschlie\u00dflich geschirmten Kabeln die meisten EMI abschw\u00e4chen. Das liegt daran, dass die Datensignale auf den Dr\u00e4hten der Schleifringe bei steigenden Frequenzen irgendwann zu Sendern werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

In diesem Artikel stellen wir f\u00fcnf Dinge vor, die Sie \u00fcber Schleifringe (auch elektrische Schleifringe genannt), ihre B\u00fcrsten, Spannungseinbr\u00fcche und Ger\u00e4uschd\u00e4mpfung wissen sollten. 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