【什么是集电环】
集电环，即在直流输电系统中，通过直流电经集电环产生电弧后放电，把电弧部分的能量转变成高频的交流电压 。是一种对电网起稳定作用的绝缘装置，其结构主要由绝缘体、引线、引线端子和集电环等部分组成 。在现代直流输电系统中，由于变压器容量和电源电压提高了，为了避免因变压器超负荷运行造成电压低甚至击穿而引起短路和爆炸事故，通常采用集电环进行保护 。一般采用三只以上串联并联电源变压器或交流电集电环，一般采用多只并联电流不超过10 A的整流电动机作为保护开关信号 。
1、集电环工作原理
集电环工作原理是直流电通过变压器绕组电流环产生高频电压 。当变压器短路时，集电环两端直流电压急剧升高；当变压器不工作时，集电环两端直流电压迅速降低 。当变压器动作时，由于集电环两端电压升高，集电环两端出现与变压器相当的电压梯度，将电弧部分的能量转变成高频电压并传给集电环，从而保证变压器的安全运行 。
2、结构特点
a)绝缘体：由金属棒（电阻器）和铜片组成 。为了提高集电环的耐电压能力和耐电弧能力，可采用单相铜棒或金属棒代替，铜棒表面有氧化层 。b)引线：主要由导电丝、端子和接线盒组成 。为了避免因变压器绝缘击穿而引起的短路和爆炸事故，一般采用端子直接接地或用铜片接地 。c)引线端子：采用金属棒或铜片作为引线端子（如图2所示） 。
3、集电环种类
在我国，传统的电弧集电环主要有串联电环、并联电环、组合电环、三绕组电环等几种类型 。在交流电网中，由三只以上的串联并联电源变压器或交流电环组成的双绕组电环称为并联电环；由多只并联电源变压器组成的串联电环称为并联电环；由两台及以上的集电环组成的双绕组电环称为并联电环 。串联电环一般都由3~4根铜管、线圈、外壳、绝缘体等构成 。串并联电环一般都是由两个及以上的单端接线柱或一个双端接线柱组成或多个串联集电环组成 。串并联电环主要用来控制电机绕组在磁场中的运动速度和方向；双端接线柱具有自锁功能和防止因电流过大而使电机绕组短路；单端接线柱用于控制整流电动机在磁场中的运动速度和方向；三绕组（或多绕组）连接到集电环上时，可使集电环处于高阻抗状态下工作，并可起到防止电动机误动作的作用 。
4、常用的集电环
通常使用的集电环主要有三种：一种是三相并联电环，它由两个绕组串联而成，一个绕组连接两个电弧线圈并接在引线上 。另一种是三极集电环，它是由一组两对单极性带电电弧串联而成的一组环状电弧 。三相并联电环在设计时除采用上述三种集电环外，还应考虑集电环与开关、变压器及其它设备的连接要求 。此外还应考虑其在恶劣天气条件下的使用要求；此外还应考虑其安装和使用的安全性问题 。目前市场上的交流电环所采用的环状电弧多为三极管式集电环或单极管式集电环 。
5、集电环优缺点分析
集电环作为直流输电中的一种新型接线器装置，具有结构简单、操作方便、可靠性高等优点 。其主要优点是：(1)具有很高的电流稳定性；(2)具有高可靠性和低故障时电压、电流的不稳定性；(3)结构简单、安装方便、操作可靠，维护方便 。
