چه کسی سینکرو است؟

سینکرو چیست؟

تعریف

سینکرو نوعی ترانزدوسر است که موقعیت زاویه‌ای محور را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند. این دستگاه هم به عنوان تشخیص خطایی و هم به عنوان حسگر موقعیت دورانی عمل می‌کند. خطاهای در سیستم معمولاً به دلیل عدم تراز بودن محور ایجاد می‌شوند. دو مولفه اصلی یک سینکرو، فرستنده و ترانسفورماتور کنترل هستند.

نوع‌های سیستم سینکرو

دو نوع سیستم سینکرو وجود دارد:

سینکرو نوع کنترل

• سینکرو نوع انتقال گشتاور

• سینکرو‌های نوع انتقال گشتاور

این نوع سینکرو دارای خروجی گشتاور نسبتاً کوچک است. بنابراین، برای محرک بارهای بسیار سبک مانند یک نشانگر مناسب است. در مقابل، سینکرو نوع کنترل برای محرک بارهای بزرگتر طراحی شده است.

سیستم سینکرو‌های نوع کنترل

سینکرو‌های کنترلی برای تشخیص خطا در سیستم‌های کنترل موقعیت استفاده می‌شوند. سیستم‌های آنها از دو واحد تشکیل شده‌اند:

• فرستنده سینکرو

• دریافت‌کننده سینکرو

یک سینکرو همیشه با این دو بخش همزمان کار می‌کند. در ادامه توضیحات دقیق‌تری درباره فرستنده و دریافت‌کننده سینکرو ارائه شده است.

فرستنده‌های سینکرو

ساختار آن شبیه یک جریان‌ساز سه‌فاز است. ستون سینکرو از فولاد ساخته شده تا ضایعات آهن را کاهش دهد. ستون دارای شکاف‌هایی برای قرار دادن پیچش‌های سه‌فاز است. محورهای پیچش‌های ستون ۱۲۰ درجه از هم جدا هستند.

که (Vr) مقدار ریشه میانگین مربع (rms) ولتاژ روترو و (ωc) فرکانس حامل است. پیچش‌های ستون به صورت ستاره‌ای متصل شده‌اند. روترو سینکرو دارای شکل مشابه یک وزنه است و پیچشی همنواخت حول آن پیچیده شده است. ولتاژ جریان متناوب (AC) از طریق حلقه‌های لغزشی به روترو اعمال می‌شود. ویژگی‌های ساختاری سینکرو در شکل زیر نشان داده شده است.به عنوان مثال، ولتاژ به روترو فرستنده اعمال شده است، مانند شکل بالا.

وقتی ولتاژ به روترو اعمال می‌شود، جریان مغناطیسی القاء می‌شود که به نوبه خود میدان مغناطیسی متناوب را در محور روترو ایجاد می‌کند. به دلیل القای متقابل بین میدان‌های روترو و ستون، ولتاژ در پیچش‌های ستون القاء می‌شود. پیوند میدان در پیچش ستون متناسب با کسینوس زاویه بین محورهای روترو و ستون است. بنابراین، ولتاژ در پیچش ستون القاء می‌شود. فرض کنید V1، V2 و V3 ولتاژهای القاء شده در پیچش‌های ستون S1، S2 و S3 باشند. شکل زیر موقعیت روترو فرستنده سینکرو را نشان می‌دهد. در اینجا، محور روترو زاویه θr را با پیچش ستون S2 می‌سازد.

سه انتهای پیچش‌های ستون عبارتند از

تغییر محور انتهای ستون نسبت به روترو در شکل زیر نشان داده شده است.

وقتی زاویه روترو صفر است، جریان ماکزیمم در پیچش ستون S2 القاء می‌شود. موقعیت صفر روترو به عنوان مرجعی برای تعیین موقعیت زاویه‌ای روترو استفاده می‌شود.

خروجی فرستنده به پیچش ستون ترانسفورماتور کنترل اعمال می‌شود، مانند شکل بالا.

جریان‌هایی با اندازه یکسان از طریق فرستنده و ترانسفورماتور کنترل سیستم سینکرو جریان می‌یابند. به دلیل این جریان گردشی، میدان مغناطیسی در فاصله هوایی ترانسفورماتور کنترل ایجاد می‌شود.

محورهای میدان مغناطیسی ترانسفورماتور کنترل و فرستنده در یک تراز هستند. ولتاژ القاء شده در روترو ترانسفورماتور کنترل متناسب با کسینوس زاویه بین روتروهای فرستنده و ترانسفورماتور کنترل است. ریاضیاً، ولتاژ به صورت زیر بیان می‌شود

که φ نشان‌دهنده اختلاف زاویه‌ای بین محورهای روترو فرستنده و کنترلر است. وقتی θ-90، محورهای روترو فرستنده و ترانسفورماتور کنترل عمود بر هم هستند. شکل بالا موقعیت صفر روتروهای فرستنده و دریافت‌کننده را نشان می‌دهد.

فرض کنید روتروهای فرستنده و ترانسفورماتور کنترل در یک جهت می‌چرخند. فرض کنید روترو فرستنده با زاویه θR و زاویه انحراف روترو ترانسفورماتور کنترل θC باشد. در این صورت، اختلاف زاویه‌ای کل بین دو روترو (90º – θR + θC) است.

ولتاژ در انتهای روترو ترانسفورماتور سینکرو به صورت زیر است

اختلاف زاویه‌ای کوچک بین موقعیت روترو آن‌ها به صورت Sin (θR – θC) = (θR – θC) است

با جایگذاری مقدار اختلاف زاویه‌ای در معادله (1) به دست می‌آید

فرستنده سینکرو و ترانسفورماتور کنترل به طور مشترک برای تشخیص خطا استفاده می‌شوند. معادله ولتاژ بالا برابر با موقعیت محورهای روتروهای ترانسفورماتور کنترل و فرستنده است.

سیگنال خطا به تقویت‌کننده دیفرانسیل اعمال می‌شود که ورودی به موتور سرو را می‌دهد. دنده موتور سرو روترو ترانسفورماتور کنترل را می‌چرخاند

شکل بالا خروجی تشخیص‌کننده خطا سینکرو را نشان می‌دهد که یک سیگنال مدوله شده است. موج مدولاسیون بالا اختلاف تراز بین موقعیت روترو و موج حامل را نشان می‌دهد.