Τι είναι το Synchro？

Τι είναι Συνχρονισμός (Synchro)；

Ορισμός

Το Synchro είναι ένα είδος μετατροπέα που μετατρέπει τη γωνιακή θέση ενός στροφών αξόνα σε ηλεκτρικό σήμα. Λειτουργεί ως ανιχνευτής λαθών και ως αισθητήρας γωνιακής θέσης. Τα λάθη στο σύστημα συχνά προκαλούνται λόγω της μη ευθυγράμμισης του αξόνα. Οι δύο βασικές συνιστώσες του synchro είναι ο μεταδότης και ο ελεγκτής μετατροπέα.

Τύποι Συστημάτων Synchro

Υπάρχουν δύο τύποι συστημάτων synchro:

Synchro Ελεγκτικού Τύπου

• Synchro Μεταφοράς Τορκ

• Synchro Μεταφοράς Τορκ

Αυτό το είδος synchro έχει αρκετά μικρό εξόδιο τορκ. Ως αποτέλεσμα, είναι κατάλληλο για την οδήγηση πολύ ελαφρών φορτίων, όπως ένα δείκτης. Αντιθέτως, το synchro ελεγκτικού τύπου σχεδιάζεται για την οδήγηση μεγαλύτερων φορτίων.

Σύστημα Synchro Ελεγκτικού Τύπου

Τα synchro ελεγκτικού τύπου χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση λαθών σε συστήματα ελέγχου θέσης. Τα συστήματά τους αποτελούνται από δύο μονάδες:

• Μεταδότης Synchro

• Παραλήπτης Synchro

Ένα synchro λειτουργεί πάντα με αυτά τα δύο μέρη. Το παρακάτω παρέχει λεπτομερή εξήγηση του μεταδότη και του παραλήπτη synchro.

Μεταδότης Synchro

Η κατασκευή του ομοιάζει με εκείνη ενός τριφασικού αλτερνατόρα. Το στάτορ του synchro είναι κατασκευασμένο από σίδηρο για να μειωθούν οι απώλειες σιδήρου. Το στάτορ έχει ραβδίσεις για να φιλοξενήσει τις τριφασικές εντιμές. Οι άξονες των εντιμών του στάτορ είναι τοποθετημένοι 120º ο ένας από τον άλλο.

όπου (Vr) είναι η τετραγωνική μέση τιμή (r.m.s.) του ροτορικού ισχύος, και ωc) είναι η συχνότητα του φορέα. Οι κατασκευαστικές ιδιότητες του synchro είναι απεικονισμένες στο παρακάτω σχήμα.Εξετάζοντας το ότι η τάση εφαρμόζεται στον ρότορα του μεταδότη όπως φαίνεται στο παραπάνω σχήμα. 

Όταν εφαρμόζεται τάση στον ρότορα, προκαλεί έναν μαγνητοποιητικό ρεύμα, το οποίο σε σειρά του παράγει μια εναλλασσόμενη ροή στον άξονα του ρότορα. Λόγω της μεταξύ επιδρασιακής ενδυνάμωσης μεταξύ των ροών του ρότορα και του στάτορ, επικαλύπτεται μια τάση στις εντίμες του στάτορ. Η συνδέση ροής στην εντίμα του στάτορ είναι ανάλογη με τον κοσινό της γωνίας μεταξύ των άξονων του ρότορα και του στάτορ. Ως αποτέλεσμα, επικαλύπτεται μια τάση στην εντίμα του στάτορ. Έστω V1, V2, και V3 οι τάσεις που επικαλύπτονται στις εντίμες S1, S2, και S3 αντίστοιχα. Το παρακάτω σχήμα απεικονίζει τη θέση του ρότορα του μεταδότη synchro. Εδώ, ο άξονας του ρότορα σχηματίζει μια γωνία θr με την εντίμα S2 του στάτορ.

Τα τρία τερματικά των εντίμων του στάτορ είναι

Η μεταβολή του άξονα του τερματικού του στάτορ σε σχέση με τον ρότορα είναι απεικονισμένη στο παρακάτω σχήμα.

Όταν η γωνία του ρότορα είναι μηδέν, παράγεται η μέγιστη ροή στην εντίμα S2. Η θέση μηδενικής του ρότορα χρησιμοποιείται ως αναφορά για την καθορίση της γωνιακής θέσης του ρότορα.

Το εξόδιο του μεταδότη δίνεται στην εντίμα του στάτορ του ελεγκτή μετατροπέα, όπως φαίνεται στο παραπάνω σχήμα.

Ροές της ίδιας μεγέθους ρέουν μέσα από τον μεταδότη και τον ελεγκτή μετατροπέα του συστήματος synchro. Λόγω αυτής της κυκλοφορίας, παράγεται μια ροή μέσα στον αέριο χάσμα του ελεγκτή μετατροπέα.

Οι άξονες ροής του ελεγκτή μετατροπέα και του μεταδότη είναι στην ίδια στοίχιση. Η τάση που παράγεται στον ρότορα του ελεγκτή μετατροπέα είναι ανάλογη με τον κοσινό της γωνίας μεταξύ των ροτόρων του μεταδότη και του ελεγκτή. Μαθηματικά, η τάση εκφράζεται ως

όπου φ αντιπροσωπεύει τη γωνιακή μετατόπιση μεταξύ των ροτόρων του μεταδότη και του ελεγκτή. Όταν θ-90, οι άξονες των ροτόρων του μεταδότη και του ελεγκτή μετατροπέα είναι κάθετοι μεταξύ τους. Το παραπάνω σχήμα απεικονίζει τη θέση μηδενικής των ροτόρων του μεταδότη και του παραλήπτη.

Εάν οι ρότορες του μεταδότη και του ελεγκτή μετατροπέα περιστρέφονται προς την ίδια κατεύθυνση. Έστω ο ρότορας του μεταδότη κλίνει κατά γωνία θR, και η γωνία κλίνησης του ρότορα του ελεγκτή μετατροπέα είναι θC. Τότε, η συνολική γωνιακή απόσταση μεταξύ των δύο ροτόρων είναι (90º – θR + θC)

Η τάση στα τερματικά του ρότορα του μετατροπέα synchro δίνεται ως

Η μικρή γωνιακή μετατόπιση μεταξύ των θέσεων του ρότορα δίνεται ως Sin (θR – θC) = (θR – θC)

Αντικαθιστώντας την τιμή της γωνιακής μετατόπισης στην εξίσωση (1) παίρνουμε

Ο μεταδότης synchro και ο ελεγκτής μετατροπέας χρησιμοποιούνται μαζί για την ανίχνευση των λαθών. Η εξίσωση τάσης που αναφέρεται παραπάνω είναι ίση με τη θέση του αξόνα των ροτόρων του ελεγκτή μετατροπέα και του μεταδότη.

Το σήμα λάθους εφαρμόζεται στον διαφορικό ενισχυτή, ο οποίος δίνει είσοδο στον υποδιοικητικό μοτέρ. Το τροχός του υποδιοικητικού μοτέρ περιστρέφει τον ρότορα του ελεγκτή μετατροπέα 

Το παρακάτω σχήμα απεικονίζει το εξόδιο του ανιχνευτή λαθών synchro, το οποίο είναι ένα μοντουλωμένο σήμα. Η μοντουλωμένη κύμα παραπάνω απεικονίζει την μη ευθυγράμμιση μεταξύ της θέσης του ρότορα και του φορέα κύμα.