Wat is Synchro？

Wat is een Synchro?

Definitie

Een synchro is een type transducer dat de hoekpositie van een as omzet in een elektrisch signaal. Het fungeert zowel als foutdetector als rotatiepositiesensor. Fouten in het systeem komen vaak voor door asverstoring. De twee belangrijkste componenten van een synchro zijn de zender en de besturingstransformator.

Soorten Synchro Systemen

Er zijn twee soorten synchrosystemen:

Besturingstype Synchro

• Koppeloverdrachtstype Synchro

• Koppeloverdrachtstype Synchros

Dit type synchro heeft een relatief klein uitgangskoppel. Daardoor is het geschikt voor het aandrijven van zeer lichte lasten zoals een wijzer. Daarentegen is het besturingstype synchro ontworpen voor het aandrijven van grotere lasten.

Besturingstype Synchrosysteem

Besturingssynchros worden gebruikt voor foutdetectie in positiebesturingssystemen. Hun systemen bestaan uit twee eenheden:

• Synchrozender

• Synchroontvanger

Een synchro werkt altijd samen met deze twee onderdelen. Hieronder volgt een gedetailleerde uitleg over de synchrozender en -ontvanger.

Synchrozenders

De constructie ervan lijkt op die van een driefase-alternator. De stator van de synchro is gemaakt van staal om ijzerverliezen te minimaliseren. De stator is gesloten om de driefasewindingen te herbergen. De assen van de statorwindingen staan 120º van elkaar af.

waar (Vr) de wortel-middelkwaadwaarde (r.m.s.) is van de rotorspanning, en ωc) de dragersignalfrequentie. De spulen van de statorwindingen zijn verbonden in een ster-configuratie. De rotor van de synchro heeft een vorm als een halter, met een concentrische spoel eromheen. Een wisselstroom (AC)-spanning wordt toegepast op de rotor via slijtringen. De constructieve kenmerken van de synchro worden weergegeven in de figuur hieronder.Bekijk de spanningsaanvoer aan de rotor van de zender zoals getoond in de bovenstaande figuur. 

Wanneer een spanning wordt toegepast op de rotor, wordt er een magnetiseringsstroom geïnduceerd, wat op zijn beurt een wisselend flux langs de as van de rotor genereert. Door de wederzijdse inductie tussen de rotor- en statorflux wordt er een spanning geïnduceerd in de statorwindingen. De fluxkoppeling in de statorwinding is evenredig met de cosinus van de hoek tussen de assen van de rotor en de stator. Hierdoor wordt er een spanning geïnduceerd in de statorwinding.Laat V1, V2 en V3 de spanningen zijn die worden geïnduceerd in de statorwindingen S1, S2 en S3 respectievelijk. De figuur hieronder illustreert de rotpositie van de synchrozender. Hier vormt de rotoras een hoek θr ten opzichte van de statorwinding S2.

De drie terminals van de statorwindingen zijn

De variatie in de statorterminalas ten opzichte van de rotor is weergegeven in de figuur hieronder.

Wanneer de rotorhoek nul is, wordt de maximale stroom geïnduceerd in de statorwinding S2. De nulpuntpositie van de rotor dient als referentie voor het bepalen van de hoekpositie van de rotor.

Het uitgangssignaal van de zender wordt gevoed naar de statorwinding van de besturingstransformator, zoals weergegeven in de bovenstaande figuur.

Stromen van dezelfde grootte stromen door de zender en de besturingstransformator van het synchrosysteem. Door deze circulerende stroom wordt een flux opgewekt binnen de luchtgap van de besturingstransformator.

De fluxassen van de besturingstransformator en de zender staan in dezelfde uitlijning. De spanning die wordt geïnduceerd in de rotor van de besturingstransformator is evenredig met de cosinus van de hoek tussen de rotoren van de zender en de besturingstransformator. Wiskundig wordt de spanning uitgedrukt als

Waarbij φ de hoekafwijking tussen de rotorassen van de zender en de controller voorstelt. Wanneer θ-90, staan de assen van de rotoren van de zender en de besturingstransformator loodrecht op elkaar. De bovenstaande figuur toont de nulpuntpositie van de rotoren van de zender en de ontvanger.

Stel dat de rotoren van de zender en de besturingstransformator in dezelfde richting draaien. Laat de rotor van de zender worden afgeweken over een hoek θR, en de afwijkingshoek van de rotor van de besturingstransformator θC zijn. Dan is de totale hoekafstand tussen de twee rotoren (90º – θR + θC)

De spanning op de rotorterminals van de synchrotransformator wordt gegeven als

De kleine hoekafwijking tussen hun rotpositie wordt gegeven als Sin (θR – θC) = (θR – θC)

Door de waarde van de hoekafwijking in vergelijking (1) in te vullen, krijgen we

De synchrozender en de besturingstransformator worden samen gebruikt voor het detecteren van fouten. De bovenstaande spanningvergelijking is gelijk aan de schaafstand van de rotoren van de besturingstransformator en de zender.

Het foutsignaal wordt toegepast op de differentiële versterker, die ingang geeft aan de servomotor. Het tandwiel van de servomotor draait de rotor van de besturingstransformator

De bovenstaande figuur toont de uitvoer van de synchrofoutdetector, die een gemoduleerd signaal is. De modulerende golf toont de misalignering tussen de rotpositie en de dragersignaal.