چه چیزی سینکرو است؟
چه چیزی سینکرو است؟
تعریف
سینکرو نوعی ترانسدوسر است که موقعیت زاویه‌ای میل را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند. این دستگاه هم به عنوان تشخیص خطا و هم به عنوان حسگر موقعیت دورانی عمل می‌کند. خطاهای سیستم غالباً به دلیل عدم تراز بودن میل رخ می‌دهند. دو مؤلفه اصلی سینکرو شامل فرستنده و ترانسفورماتور کنترلی است.
نوع‌های سیستم سینکرو
دو نوع سیستم سینکرو وجود دارد:
سینکرو نوع کنترل
سینکرو نوع انتقال گشتاور
سینکرو نوع انتقال گشتاور
این نوع سینکرو دارای گشتاور خروجی نسبتاً کوچک است. بنابراین، برای حرکت بارهای بسیار سبک مانند نشانه‌گر مناسب است. در مقابل، سینکرو نوع کنترل برای حرکت بارهای بزرگتر طراحی شده است.
سیستم سینکرو نوع کنترل
سینکروهای کنترلی برای تشخیص خطا در سیستم‌های کنترل موقعیت استفاده می‌شوند. این سیستم‌ها از دو واحد تشکیل شده‌اند:
فرستنده سینکرو
دریافت‌کننده سینکرو
سینکرو همیشه با این دو قطعه همزمان کار می‌کند. در ادامه توضیحات دقیق‌تری درباره فرستنده و دریافت‌کننده سینکرو آورده شده است.
فرستنده سینکرو
ساختار آن شبیه یک جنراتور سه‌فاز است. ستون سینکرو از فولاد ساخته شده تا تلفات آهن کمینه شود. ستون دارای شکاف‌هایی برای پیچیدن پیچهای سه‌فاز است. محورهای پیچهای ستون ۱۲۰ درجه از یکدیگر جدا شده‌اند.
که (Vr) مقدار ریشه میانگین مربع (r.m.s.) ولتاژ روتور و (ωc) فرکانس حامل است. پیچهای ستون به صورت ستاره‌ای متصل شده‌اند. روتور سینکرو دارای شکل مشابه دامبل است و یک پیچ هم‌مرکز حول آن پیچیده شده است. ولتاژ جریان متناوب (AC) از طریق حلقه‌های لیز روی روتور اعمال می‌شود. ویژگی‌های ساختاری سینکرو در شکل زیر نشان داده شده است.به نظر می‌رسد ولتاژ به روتور فرستنده اعمال شده است، همان‌طور که در شکل بالا نشان داده شده است.
وقتی ولتاژ به روتور اعمال می‌شود، جریان مغناطیسی القاء می‌شود که به نوبه خود میدان مغناطیسی متناوب را در محور روتور ایجاد می‌کند. به دلیل القای متقابل بین میدان‌های روتور و ستون، ولتاژ در پیچهای ستون القاء می‌شود. پیوند میدان در پیچ ستون متناسب با کسینوس زاویه بین محورهای روتور و ستون است. بنابراین، ولتاژ در پیچ ستون القاء می‌شود. فرض کنید V1، V2 و V3 ولتاژهای القاء شده در پیچهای ستون S1، S2 و S3 باشند. شکل زیر موقعیت روتور فرستنده سینکرو را نشان می‌دهد. در اینجا، محور روتور زاویه θr را نسبت به پیچ ستون S2 تشکیل می‌دهد.
سه ترمینال پیچهای ستون عبارتند از
تغییر محور ترمینال ستون نسبت به روتور در شکل زیر نشان داده شده است.
وقتی زاویه روتور صفر است، جریان ماکزیمم در پیچ ستون S2 القاء می‌شود. موقعیت صفر روتور به عنوان مرجع برای تعیین موقعیت زاویه‌ای روتور استفاده می‌شود.
خروجی فرستنده به پیچ ستون ترانسفورماتور کنترلی اعمال می‌شود، همان‌طور که در شکل بالا نشان داده شده است.
جریان‌های هم اندازه از طریق فرستنده و ترانسفورماتور کنترلی سیستم سینکرو جریان می‌یابند. به دلیل این جریان چرخان، میدان مغناطیسی در فضای هوایی ترانسفورماتور کنترلی ایجاد می‌شود.
محورهای میدان مغناطیسی ترانسفورماتور کنترلی و فرستنده هم‌خط هستند. ولتاژ القاء شده در روتور ترانسفورماتور کنترلی متناسب با کسینوس زاویه بین روتورهای فرستنده و ترانسفورماتور کنترلی است. ریاضیاً، ولتاژ به صورت زیر بیان می‌شود
که φ نشان‌دهنده اختلاف زاویه‌ای بین محورهای روتور فرستنده و کنترل‌کننده است. وقتی θ-90، محورهای روتورهای فرستنده و ترانسفورماتور کنترلی بر یکدیگر عمود هستند. شکل بالا موقعیت صفر روتورهای فرستنده و دریافت‌کننده را نشان می‌دهد.
فرض کنید روتورهای فرستنده و ترانسفورماتور کنترلی در همان جهت چرخاند. فرض کنید روتور فرستنده با زاویه θR و زاویه چرخش روتور ترانسفورماتور کنترلی θC باشد. بنابراین، اختلاف زاویه‌ای کل بین دو روتور (90º – θR + θC) است.
ولتاژ در ترمینال‌های روتور ترانسفورماتور سینکرو به صورت زیر است
اختلاف زاویه‌ای کوچک بین موقعیت روتورها به صورت Sin (θR – θC) = (θR – θC) است
با جایگذاری مقدار اختلاف زاویه‌ای در معادله (1) بدست می‌آید
فرستنده سینکرو و ترانسفورماتور کنترلی به طور مشترک برای تشخیص خطا استفاده می‌شوند. معادله ولتاژ فوق برابر با موقعیت میل روتورهای ترانسفورماتور کنترلی و فرستنده است.
سیگنال خطا به تقویت‌کننده دیفرانسیل اعمال می‌شود که ورودی موتور سرو را فراهم می‌کند. گیربکس موتور سرو روتور ترانسفورماتور کنترلی را می‌چرخاند
شکل بالا خروجی تشخیص‌دهنده خطا سینکرو را نشان می‌دهد که یک سیگنال مدوله شده است. موج مدولاسیون بالا اختلاف تراز بین موقعیت روتور و موج حامل را نشان می‌دهد.
