Qu'est-ce qu'un synchro ?
Définition
Un synchro est un type de transducteur qui convertit la position angulaire d'un arbre en un signal électrique. Il fonctionne à la fois comme détecteur d'erreur et capteur de position rotative. Les erreurs dans le système se produisent souvent en raison du désalignement de l'arbre. Les deux composants principaux d'un synchro sont l'émetteur et le transformateur de contrôle.
Types de systèmes synchros
Il existe deux types de systèmes synchros :
Synchro de type commande
Ce type de synchro a une faible puissance de sortie. Par conséquent, il est adapté pour entraîner des charges très légères, telles qu'un pointeur. En revanche, le synchro de type commande est conçu pour entraîner des charges plus importantes.
Système de synchros de type commande
Les synchros de type commande sont utilisés pour la détection d'erreurs dans les systèmes de commande de position. Leurs systèmes sont composés de deux unités :
Émetteur synchro
Récepteur synchro
Un synchro fonctionne toujours en tandem avec ces deux parties. La description détaillée de l'émetteur et du récepteur synchro est fournie ci-dessous.
Émetteur synchro
Sa construction ressemble à celle d'un alternateur triphasé. Le stator du synchro est fabriqué en acier pour minimiser les pertes de fer. Le stator est rainuré pour accueillir les enroulements triphasés. Les axes des enroulements du stator sont espacés de 120º les uns des autres.
où (Vr) est la valeur efficace (r.m.s.) de la tension du rotor, et ωc) est la fréquence porteuse. Les bobines des enroulements du stator sont connectées en configuration étoile. Le rotor du synchro a une forme en haltère, avec un enroulement concentrique autour de lui. Une tension alternative (CA) est appliquée au rotor par l'intermédiaire de bagues collectrices. Les caractéristiques de construction du synchro sont illustrées sur la figure ci-dessous.Considérons que la tension est appliquée au rotor de l'émetteur, comme indiqué sur la figure ci-dessus.
Lorsqu'une tension est appliquée au rotor, elle induit un courant de magnétisation, qui génère à son tour un flux alternatif le long de l'axe du rotor. En raison de l'induction mutuelle entre le flux du rotor et celui du stator, une tension est induite dans les enroulements du stator. Le lien de flux dans l'enroulement du stator est proportionnel au cosinus de l'angle entre les axes du rotor et du stator. Par conséquent, une tension est induite dans l'enroulement du stator. Soient V1, V2 et V3 les tensions induites dans les enroulements S1, S2 et S3 du stator respectivement. La figure ci-dessous illustre la position du rotor de l'émetteur synchro. Ici, l'axe du rotor forme un angle θr par rapport à l'enroulement S2 du stator.
Les trois bornes des enroulements du stator sont
La variation de l'axe des bornes du stator par rapport au rotor est montrée sur la figure ci-dessous.
Lorsque l'angle du rotor est nul, le courant maximal est induit dans l'enroulement S2 du stator. La position zéro du rotor sert de référence pour déterminer la position angulaire du rotor.
La sortie de l'émetteur est alimentée dans l'enroulement du stator du transformateur de contrôle, comme indiqué sur la figure ci-dessus.
Des courants de même intensité circulent à travers l'émetteur et le transformateur de contrôle du système synchro. En raison de ce courant circulant, un flux est établi dans l'entrefer du transformateur de contrôle.
Les axes de flux du transformateur de contrôle et de l'émetteur sont alignés. La tension induite dans le rotor du transformateur de contrôle est proportionnelle au cosinus de l'angle entre les rotors de l'émetteur et du transformateur de contrôle. Mathématiquement, la tension est exprimée par
Où φ représente le déplacement angulaire entre les axes des rotors de l'émetteur et du contrôleur. Lorsque θ-90, les axes des rotors de l'émetteur et du transformateur de contrôle sont perpendiculaires l'un à l'autre. La figure ci-dessus montre la position zéro des rotors de l'émetteur et du récepteur.
Supposons que les rotors de l'émetteur et du transformateur de contrôle tournent dans le même sens. Soit le rotor de l'émetteur dévié d'un angle θR, et l'angle de déviation du rotor du transformateur de contrôle soit θC. Alors, la séparation angulaire totale entre les deux rotors est (90º – θR + θC)
La tension aux bornes du rotor du transformateur synchro est donnée par
Le petit déplacement angulaire entre leurs positions de rotor est donné par Sin (θR – θC) = (θR – θC)
En substituant la valeur du déplacement angulaire dans l'équation (1), nous obtenons
L'émetteur synchro et le transformateur de contrôle sont utilisés ensemble pour détecter l'erreur. L'équation de tension ci-dessus est égale à la position de l'arbre des rotors du transformateur de contrôle et de l'émetteur.
Le signal d'erreur est appliqué à l'amplificateur différentiel qui fournit l'entrée au moteur servo. L'engrenage du moteur servo fait tourner le rotor du transformateur de contrôle
La figure ci-dessus montre la sortie du détecteur d'erreur synchro, qui est un signal modulé. La vague de modulation ci-dessus montre le désalignement entre la position du rotor et la vague porteuse.
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