Co to jest Synchro？

Czym jest Synchro?

Definicja

Synchro to rodzaj przetwornika, który zamienia kątowe położenie wału na sygnał elektryczny. Funkcjonuje zarówno jako detektor błędów, jak i czujnik pozycji obrotowej. Błędy w systemie często występują z powodu niezgodności osi wału. Dwa główne komponenty synchro to nadajnik i transformator sterujący.

Typy systemów synchro

Istnieją dwa typy systemów synchro:

Synchro typu sterujący

• Synchro typu przekazywania momentu obrotowego

• Synchro typu przekazywania momentu obrotowego

Ten rodzaj synchro ma stosunkowo niewielki moment obrotowy. W rezultacie jest odpowiedni do napędzania bardzo lekkich obciążeń, takich jak wskazówka. Natomiast synchro typu sterujący jest zaprojektowany do napędzania większych obciążeń.

System synchro typu sterujący

Synchro sterujące są wykorzystywane do wykrywania błędów w systemach sterowania pozycyjnego. Ich systemy składają się z dwóch jednostek:

• Nadajnik synchro

• Odbiornik synchro

Synchro zawsze działa w tandemie z tymi dwoma częściami. Poniżej przedstawiono szczegółowe wyjaśnienie nadajnika i odbiornika synchro.

Nadajniki synchro

Ich konstrukcja przypomina konstrukcję trójfazowego alternatora. Stator synchro wykonany jest ze stali, aby zminimalizować straty żelaza. Stator jest zębowany, aby pomieścić cewki trójfazowe. Osi cewek statora są ustawione pod kątem 120º względem siebie.

gdzie (Vr) to wartość skuteczna (r.m.s.) napięcia rotora, a ωc to częstotliwość nośna. Cewki statora są połączone w konfiguracji gwiazdowej. Rotor synchro ma kształt hantla, z cewką koncentryczną nawiniętą na nim. Napięcie przemiennego prądu (AC) jest podawane do rotora poprzez pierścienie ślizgowe. Cechy konstrukcyjne synchro są przedstawione na poniższym rysunku.Zakładając, że napięcie jest podawane do rotora nadajnika, jak pokazano na powyższym rysunku. 

Gdy napięcie jest podawane do rotora, indukuje ono prąd magnetyzujący, co z kolei generuje przemienny strumień magnetyczny wzdłuż osi rotora. Ze względu na wzajemną indukcję między strumieniem rotora i statora, indukuje się napięcie w cewkach statora. Wiązanie strumienia w cewce statora jest proporcjonalne do cosinusa kąta między osiami rotora i statora. W rezultacie indukuje się napięcie w cewce statora. Niech V1, V2 i V3 będą napięciami indukowanymi w cewkach statora S1, S2 i S3 odpowiednio. Poniższy rysunek ilustruje pozycję rotora nadajnika synchro. Tutaj, oś rotora tworzy kąt θr względem cewki statora S2.

Trzy terminale cewek statora to

Wariacja osi terminali statora względem rotora jest pokazana na poniższym rysunku.

Gdy kąt rotora wynosi zero, maksymalny prąd indukuje się w cewce statora S2. Pozycja zerowa rotora służy jako odniesienie do określania kątowej pozycji rotora.

Wyjście nadajnika jest podawane do cewki statora transformatora sterującego, jak pokazano na powyższym rysunku.

Prądy o tej samej wielkości płyną przez nadajnik i transformator sterujący systemu synchro. Dzięki temu prądowi krążącemu, w luce powietrznej transformatora sterującego powstaje strumień magnetyczny.

Osi strumieni magnetycznych transformatora sterującego i nadajnika są wyrównane. Napięcie indukowane w rotorze transformatora sterującego jest proporcjonalne do cosinusa kąta między rotorami nadajnika i transformatora sterującego. Matematycznie, napięcie wyraża się jako

Gdzie φ reprezentuje kątowe przesunięcie między osiami rotorów nadajnika i kontrolera. Gdy θ-90, osie rotorów nadajnika i transformatora sterującego są prostopadłe do siebie. Powyższy rysunek przedstawia pozycję zerową rotorów nadajnika i odbiornika.

Załóżmy, że rotor nadajnika i transformatora sterującego obracają się w tę samą stronę. Niech rotor nadajnika będzie odchylony o kąt θR, a kąt odchylenia rotora transformatora sterującego wynosi θC. Wtedy, całkowite kątowe oddzielenie między dwoma rotorami wynosi (90º – θR + θC)

Napięcie na terminalach rotora transformatora synchro wynosi

Małe kątowe przesunięcie między ich pozycjami rotorów wynosi Sin (θR – θC) = (θR – θC)

Podstawiając wartość kątowego przesunięcia do równania (1) otrzymujemy

Nadajnik synchro i transformator sterujący są razem używane do wykrywania błędów. Równanie napięcia przedstawione powyżej jest równe pozycji wału rotorów transformatora sterującego i nadajnika.

Sygnał błędu jest podawany do wzmacniacza różnicowego, który dostarcza wejście do silnika serwomechanicznego. Tryb silnika serwomechanicznego obraca rotor transformatora sterującego 

Powyższy rysunek przedstawia wyjście detektora błędów synchro, które jest modulowanym sygnałem. Modulująca fala powyżej pokazuje niezgodność między pozycją rotora a falką nośną.