Токосъемное кольцо — это устройство, которое позволяет передавать электрический ток или сигнал между источником статического электричества и вращающимся объектом без использования физического проводного соединения между ними. Устройство контактных колец обеспечивает это соединение с проводящим кольцом, прикрепленным вокруг вращающегося компонента, и подпружиненной щеткой или контактом на неподвижном компоненте. Эта щетка прилегает к вращающемуся кольцу и поддерживает с ним постоянный электрический контакт, пока оно остается неподвижным. Устройства с контактными кольцами имеют различные применения.
Прохождение тока или сигнала между вращающимися и стационарными объектами представляет собой инженерную головоломку, которую лучше всего решить, используя низкое трение, скользящий контакт между ними. В приложениях, использующих ротор, например, в генераторах и двигателях, лучший способ добиться этого — используйте цельное токосъемное кольцо. Он состоит из токопроводящего кольца, обычно сделанного из высококачественной полированной меди, которое проходит вокруг вала ротора. Это кольцо изолировано от вала и подключено к обмоткам ротора. Подпружиненная щетка, по которой проходит электрический ток, расположена так, что она поддерживает постоянное давление на кольцо на протяжении всего своего вращательного движения, таким образом замыкая цепь.
Щетки обычно изготавливаются из проводящего материала, такого как углерод, который мягче кольца. Этот материал используется для того, чтобы щетка, а не кольцо, изнашивалась в первую очередь, поскольку щетку легче и дешевле заменить, когда она изнашивается. В приложениях, требующих соединения с низким сопротивлением, вместо угольных щеток можно использовать ртуть. Однако из-за его токсичности его нельзя использовать в фармацевтической или пищевой промышленности, где загрязнение ртутью представляет опасность для здоровья.
Использование системы контактных колец не ограничивается прохождением электрического тока. Эта передача также не ограничивается статическим переходом к ротору; ток, сигнал или данные могут передаваться от вращающегося компонента к статическому элементу. Пока поверхности щетки и кольца остаются чистыми, без коррозии и стружки, контактное кольцо можно поддерживать очень «чистым» с минимальным искрением, помехами для передачи данных и звуковым шумом. К приложениям с контактными кольцами относятся вращающиеся сигнальные или предупреждающие маяки, альтернаторы, генераторы и электрические двигатели с контактными кольцами, а также нескольких конструкций и материалов для колец и контактов.
