Mi a Synchro?

Mi az a Synchro?

Definíció

A synchro egy transzducens típusa, amely a tengely szögpozícióját átalakítja elektromos jelre. Egy hibadetektornak és forgó pozícióérzékelőnek is szolgál. A rendszerben gyakran hiba lép fel a tengely elhelyezkedésétől függően. A synchro két fő komponense van: a küldő és a vezérlő transzformátor.

Synchro-rendszerek típusai

Két típusú synchro-rendszer létezik:

Vezérlő típusú Synchro

• Forgatóerőt továbbító típusú Synchro

• Forgatóerőt továbbító típusú Synchros

Ez a synchro-típus viszonylag kis erősített forgatóerővel rendelkezik. Ennek következtében alkalmas nagyon könnyű terhelések, például mutatók meghajtására. Ellenben a vezérlő típusú synchro nagyobb terhelések meghajtására van kialakítva.

Vezérlő típusú Synchros-rendszer

A vezérlő synchrok hibadetekcióra használódnak a pozícionáló rendszerekben. Rendszereik két egységből állnak:

• Synchro küldő

• Synchro fogadó

A synchro mindig e két részegységgel működik együtt. Az alábbiakban részletesen bemutatjuk a synchro küldőt és fogadót.

Synchro-küldők

Szerkezete hasonló egy háromfázisú alternátorhoz. A synchro státora acélból készül, hogy minimalizálja a vasveszteségeket. A státor lyukas, hogy a háromfázisú tekercseket elfogadhassa. A státor tekercsek tengelyei 120º-os szöggel vannak elhelyezve egymáshoz képest.

ahol (Vr) a rotor feszültségének négyzetes középértéke (r.m.s.), és ωc a tranzportfrekvencia. A státor tekercsei csillagkonfigurációban vannak összekötve. A synchro rotorának testvise alakja van, rajta egy koncentrikus tekercs van avatva. Alternatív feszültség (AC) kerül alkalmazásra a rotorn, csúszógyűrűk révén. A synchro szerkezeti jellemzői az alábbi ábrán láthatók.Tegyük fel, hogy feszültség van alkalmazva a küldő rotorn, ahogy az a fenti ábra mutatja. 

Amikor feszültséget alkalmazunk a rotorn, ez indukál egy magnetizáló áramot, ami egy alternatív flukussal eredményezi a rotor tengelyén. A rotor és a státor flukusok közötti kölcsönös indukció miatt feszültség indukálódik a státor tekercsekben. A státor tekercsekben található flukusszövek arányosak a rotor és a státor tengelyei közötti szög koszinuszával. Így feszültség indukálódik a státor tekercsekben. Legyen V1, V2, és V3 a státor S1, S2, és S3 tekercseiben indukált feszültségek. Az alábbi ábra a synchro küldő rotorának pozícióját mutatja. Itt a rotor tengelye θr szöget zár be a státor S2 tekercsével.

A státor tekercsek három terminálja:

A státor terminál tengelyének változása a rotortól függően az alábbi ábrán látható.

Ha a rotor szöge nulla, a maximális áram indukálódik a státor S2 tekercsében. A rotor nullapozíciója referencia pontként szolgál a rotor szögpozíciójának meghatározásához.

A küldő kimenete a vezérlő transzformátor státor tekercsébe kerül, ahogy az a fenti ábra mutatja.

Azonos mértékű áramok folytanak a küldőn és a vezérlő transzformátoron keresztül a synchro rendszerben. Ez a cirkuláló áram flukust hoz létre a vezérlő transzformátor levegőréseiben.

A vezérlő transzformátor és a küldő flukus-tengelyei ugyanabban a tájolásban vannak. A vezérlő transzformátor rotorában indukált feszültség arányos a küldő és a vezérlő transzformátor rotorai közötti szög koszinuszával. Matematikailag a feszültséget a következőképpen fejezzük ki:

Ahol φ a küldő és a vezérlő rotorai közötti szöges eltérést jelöli. Ha θ-90, a küldő és a vezérlő transzformátor rotorai tengelyei merőlegesek egymásra. A fenti ábra a küldő és a fogadó rotorainak nullapozícióját mutatja.

Tegyük fel, hogy a küldő és a vezérlő transzformátor rotorai ugyanirányban forognak. Legyen a küldő rotorának elfordulási szöge θR, és a vezérlő transzformátor rotorának elfordulási szöge θC. Akkor a két rotor közötti teljes szögeltérés (90º – θR + θC).

A synchro transzformátor rotor termináljainak feszültsége a következőképpen adódik:

A rotorpozíciók közötti kis szögeltérés Sin (θR – θC) = (θR – θC)

Ha behelyettesítjük a szögeltérést az (1) egyenletbe, akkor a következőt kapjuk:

A synchro küldő és a vezérlő transzformátor együttesen használódnak a hiba detektálására. A fentebb megadott feszültség-egyenlet egyenlő a vezérlő transzformátor és a küldő rotorai pozíciójának tengely pozíciójával.

A hibajel a differenciál amplifikátorra kerül, ami bemenetet ad a szervomotorra. A szervomotor fogaskereke forogtatja a vezérlő transzformátor rotort.

A fenti ábra a synchro hibadetektornak a kimenetét mutatja, ami egy modulált jel. A fentebb látható moduláló hullám a rotor pozíciója és a tranzport hullám közötti elhelyezkedést mutatja.