【什么是集電環(huán)】
集電環(huán)，即在直流輸電系統(tǒng)中，通過直流電經(jīng)集電環(huán)產(chǎn)生電弧后放電，把電弧部分的能量轉(zhuǎn)變成高頻的交流電壓 。是一種對電網(wǎng)起穩(wěn)定作用的絕緣裝置，其結(jié)構(gòu)主要由絕緣體、引線、引線端子和集電環(huán)等部分組成 。在現(xiàn)代直流輸電系統(tǒng)中，由于變壓器容量和電源電壓提高了，為了避免因變壓器超負荷運行造成電壓低甚至擊穿而引起短路和爆炸事故，通常采用集電環(huán)進行保護 。一般采用三只以上串聯(lián)并聯(lián)電源變壓器或交流電集電環(huán)，一般采用多只并聯(lián)電流不超過10 A的整流電動機作為保護開關(guān)信號 。
1、集電環(huán)工作原理
集電環(huán)工作原理是直流電通過變壓器繞組電流環(huán)產(chǎn)生高頻電壓 。當變壓器短路時，集電環(huán)兩端直流電壓急劇升高；當變壓器不工作時，集電環(huán)兩端直流電壓迅速降低 。當變壓器動作時，由于集電環(huán)兩端電壓升高，集電環(huán)兩端出現(xiàn)與變壓器相當?shù)碾妷禾荻?，將電弧部分的能量轉(zhuǎn)變成高頻電壓并傳給集電環(huán)，從而保證變壓器的安全運行 。
2、結(jié)構(gòu)特點
a)絕緣體：由金屬棒（電阻器）和銅片組成 。為了提高集電環(huán)的耐電壓能力和耐電弧能力，可采用單相銅棒或金屬棒代替，銅棒表面有氧化層 。b)引線：主要由導(dǎo)電絲、端子和接線盒組成 。為了避免因變壓器絕緣擊穿而引起的短路和爆炸事故，一般采用端子直接接地或用銅片接地 。c)引線端子：采用金屬棒或銅片作為引線端子（如圖2所示） 。
3、集電環(huán)種類
在我國，傳統(tǒng)的電弧集電環(huán)主要有串聯(lián)電環(huán)、并聯(lián)電環(huán)、組合電環(huán)、三繞組電環(huán)等幾種類型 。在交流電網(wǎng)中，由三只以上的串聯(lián)并聯(lián)電源變壓器或交流電環(huán)組成的雙繞組電環(huán)稱為并聯(lián)電環(huán)；由多只并聯(lián)電源變壓器組成的串聯(lián)電環(huán)稱為并聯(lián)電環(huán)；由兩臺及以上的集電環(huán)組成的雙繞組電環(huán)稱為并聯(lián)電環(huán) 。串聯(lián)電環(huán)一般都由3~4根銅管、線圈、外殼、絕緣體等構(gòu)成 。串并聯(lián)電環(huán)一般都是由兩個及以上的單端接線柱或一個雙端接線柱組成或多個串聯(lián)集電環(huán)組成 。串并聯(lián)電環(huán)主要用來控制電機繞組在磁場中的運動速度和方向；雙端接線柱具有自鎖功能和防止因電流過大而使電機繞組短路；單端接線柱用于控制整流電動機在磁場中的運動速度和方向；三繞組（或多繞組）連接到集電環(huán)上時，可使集電環(huán)處于高阻抗狀態(tài)下工作，并可起到防止電動機誤動作的作用 。
4、常用的集電環(huán)
通常使用的集電環(huán)主要有三種：一種是三相并聯(lián)電環(huán)，它由兩個繞組串聯(lián)而成，一個繞組連接兩個電弧線圈并接在引線上 。另一種是三極集電環(huán)，它是由一組兩對單極性帶電電弧串聯(lián)而成的一組環(huán)狀電弧 。三相并聯(lián)電環(huán)在設(shè)計時除采用上述三種集電環(huán)外，還應(yīng)考慮集電環(huán)與開關(guān)、變壓器及其它設(shè)備的連接要求 。此外還應(yīng)考慮其在惡劣天氣條件下的使用要求；此外還應(yīng)考慮其安裝和使用的安全性問題 。目前市場上的交流電環(huán)所采用的環(huán)狀電弧多為三極管式集電環(huán)或單極管式集電環(huán) 。
5、集電環(huán)優(yōu)缺點分析
集電環(huán)作為直流輸電中的一種新型接線器裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、可靠性高等優(yōu)點 。其主要優(yōu)點是：(1)具有很高的電流穩(wěn)定性；(2)具有高可靠性和低故障時電壓、電流的不穩(wěn)定性；(3)結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、操作可靠，維護方便 。
