Synchro - Synchro
Un sincro (noto anche come selsyn e con altri nomi di marca) è, in effetti, un trasformatore il cui accoppiamento primario-secondario può essere variato cambiando fisicamente l'orientamento relativo dei due avvolgimenti. I sincronizzatori sono spesso usati per misurare l'angolo di una macchina rotante come una piattaforma d' antenna . Nella sua costruzione fisica generale, è molto simile a un motore elettrico. L'avvolgimento primario del trasformatore, fissato al rotore , è eccitato da una corrente alternata , che per induzione elettromagnetica , fa apparire delle tensioni tra gli avvolgimenti secondari collegati a Y e fissati a 120 gradi tra loro sullo statore . Le tensioni vengono misurate e utilizzate per determinare l'angolo del rotore rispetto allo statore.
Utilizza
I sistemi sincro sono stati utilizzati per la prima volta nel sistema di controllo del Canale di Panama all'inizio del 1900 per trasmettere le posizioni delle saracinesche e delle valvole e i livelli dell'acqua ai banchi di controllo.
I progetti del sistema di controllo del fuoco sviluppati durante la seconda guerra mondiale hanno utilizzato i sincronizzatori ampiamente, per trasmettere informazioni angolari da pistole e mirini a un computer di controllo del fuoco analogico e per trasmettere la posizione della pistola desiderata alla posizione della pistola. I primi sistemi si limitavano a spostare i quadranti degli indicatori, ma con l'avvento dell'amplidina , così come dei servocomandi idraulici ad alta potenza azionati da motore, il sistema di controllo del fuoco poteva controllare direttamente le posizioni dei cannoni pesanti.
I sincronizzatori più piccoli sono ancora utilizzati per azionare a distanza gli indicatori di direzione e come sensori di posizione rotanti per le superfici di controllo degli aerei, dove è necessaria l'affidabilità di questi dispositivi robusti. I dispositivi digitali come l' encoder rotativo hanno sostituito i sincronizzatori nella maggior parte delle altre applicazioni.
I motori sono stati Selsyn ampiamente utilizzati in cinema attrezzature per sincronizzare cineprese e registrazione del suono attrezzature, prima dell'avvento di oscillatori di cristallo e microelettronica .
Grandi sincronizzatori venivano usati sulle navi da guerra navali, come i cacciatorpediniere, per azionare il meccanismo di governo dalla ruota sul ponte.
Tipi di sistema sincronizzato
Esistono due tipi di sistemi sincronizzati: sistemi di coppia e sistemi di controllo.
In un sistema di coppia, un sincronizzatore fornirà un'uscita meccanica a bassa potenza sufficiente per posizionare un dispositivo indicatore, azionare un interruttore sensibile o spostare carichi leggeri senza amplificazione di potenza. In termini più semplici, un sistema di sincronizzazione della coppia è un sistema in cui il segnale trasmesso fa il lavoro utilizzabile. In un tale sistema è possibile ottenere una precisione dell'ordine di un grado.
In un sistema di controllo, un sincronizzatore fornirà una tensione per la conversione in coppia tramite un amplificatore e un servomotore. I sincronizzatori di tipo a controllo vengono utilizzati in applicazioni che richiedono coppie elevate o elevata precisione come collegamenti di follow-up e rilevatori di errori in sistemi di controllo automatico e servo (come un sistema di pilota automatico). In termini più semplici, un sistema di controllo sincronizzato è un sistema in cui il segnale trasmesso controlla una fonte di energia che fa il lavoro utilizzabile.
Molto spesso, un sistema eseguirà sia la coppia che le funzioni di controllo. Le singole unità sono progettate per l'uso in sistemi di controllo o di coppia. Alcune unità di coppia possono essere utilizzate come unità di controllo, ma le unità di controllo non possono sostituire le unità di coppia.
Categorie funzionali sincronizzate
Un sincronizzatore rientrerà in una delle otto categorie funzionali. Sono i seguenti:
- Trasmettitore di coppia (TX)
- Input: rotore posizionato meccanicamente o manualmente dalle informazioni da trasmettere.
- Uscita: uscita elettrica dallo statore che identifica la posizione del rotore fornita a un ricevitore di coppia, un trasmettitore differenziale di coppia o un ricevitore differenziale di coppia.
- Trasmettitore di controllo (CX)
- Ingresso: uguale a TX.
- Uscita: uscita elettrica uguale a TX ma fornita ad un trasformatore di controllo o trasmettitore differenziale di controllo.
- Trasmettitore differenziale di coppia (TDX)
- Ingresso: uscita TX applicata allo statore; rotore posizionato in base alla quantità di dati da TX che devono essere modificati.
- Uscita: uscita elettrica dal rotore (che rappresenta un angolo uguale alla somma algebrica o alla differenza dell'angolo di posizione del rotore e dei dati angolari da TX) fornita ai ricevitori di coppia, un altro TDX o un ricevitore differenziale di coppia.
- Trasmettitore differenziale di controllo (CDX)
- Input: come TDX ma dati forniti da CX.
- Uscita: uguale a TDX ma fornita solo a un trasformatore di controllo o un altro CDX.
- Ricevitore di coppia (TR)
- Input: dati di posizione dell'angolo elettrico da TX o TDX forniti allo statore.
- Uscita: il rotore assume la posizione determinata dall'ingresso elettrico fornito.
- Ricevitore differenziale di coppia (TDR)
- Input: dati elettrici forniti da due TX, due TDX o da un TX e un TDX (uno connesso al rotore e uno connesso allo statore).
- Uscita: il rotore assume la posizione uguale alla somma o differenza algebrica di due ingressi angolari.
- Trasformatore di controllo (CT)
- Input: dati elettrici da CX o CDX applicati allo statore. Rotore posizionato meccanicamente o manualmente.
- Uscita: uscita elettrica dal rotore (proporzionale al seno della differenza tra la posizione angolare del rotore e l'angolo di ingresso elettrico.
- Ricevitore-trasmettitore di coppia (TRX)
- Questo sincronizzatore è stato progettato come ricevitore di coppia, ma può essere utilizzato sia come trasmettitore che come ricevitore.
- Input: a seconda dell'applicazione, come TX.
- Uscita: a seconda dell'applicazione, come TX o TR.
Operazione
A livello pratico, i sincronizzatori assomigliano ai motori, in quanto c'è un rotore, uno statore e un albero. Di solito, gli anelli collettori e le spazzole collegano il rotore all'alimentazione esterna. L'albero di un trasmettitore sincronizzato viene ruotato dal meccanismo che invia le informazioni, mentre l'albero del ricevitore sincronizzato ruota un quadrante o aziona un carico meccanico leggero. Le unità monofase e trifase sono di uso comune e seguiranno la rotazione dell'altra se collegate correttamente. Un trasmettitore può attivare più ricevitori; se la coppia è un fattore, il trasmettitore deve essere fisicamente più grande per generare la corrente aggiuntiva. In un sistema di interblocco cinematografico, un grande distributore motorizzato può guidare fino a 20 macchine, doppiatori del suono, contatori di filmati e proiettori.
I sincronizzatori progettati per uso terrestre tendono ad essere azionati a 50 o 60 hertz (la frequenza di rete nella maggior parte dei paesi), mentre quelli per uso marino o aeronautico tendono a funzionare a 400 hertz (la frequenza del generatore elettrico di bordo azionato dai motori ).
Le unità monofase hanno cinque fili: due per l'avvolgimento dell'eccitatore (tipicamente tensione di linea) e tre per l'uscita / ingresso. Questi tre sono collegati agli altri sincronizzatori nel sistema e forniscono la potenza e le informazioni per allineare gli alberi di tutti i ricevitori. Trasmettitori e ricevitori sincronizzati devono essere alimentati dallo stesso circuito derivato, per così dire; le sorgenti di tensione di eccitazione di rete devono corrispondere in tensione e fase. L'approccio più sicuro consiste nel collegare in bus le cinque o sei linee da trasmettitori e ricevitori in un punto comune. Diverse marche di selsyn, utilizzate nei sistemi di interblocco, hanno tensioni di uscita diverse. In tutti i casi, i sistemi trifase gestiranno più potenza e funzioneranno un po 'più agevolmente. L'eccitazione è spesso alimentazione di rete trifase 208/240 V. Molti sincronizzatori funzionano anche da 30 a 60 V CA.
I trasmettitori sincronizzati sono come descritti, ma i ricevitori sincronizzati a 50 e 60 Hz richiedono smorzatori rotanti per impedire ai loro alberi di oscillare quando non sono caricati (come con i quadranti) o leggermente caricati in applicazioni ad alta precisione.
Un diverso tipo di ricevitore, chiamato trasformatore di controllo (CT), fa parte di un servo di posizione che include un servoamplificatore e un servomotore. Il motore è orientato al rotore del CT e quando il rotore del trasmettitore si muove, il servomotore ruota il rotore del CT e il carico meccanico in modo che corrisponda alla nuova posizione. I TA hanno statori ad alta impedenza e assorbono molta meno corrente rispetto ai normali ricevitori sincro quando non sono posizionati correttamente.
I trasmettitori sincronizzati possono anche alimentare convertitori sincronizzati a convertitori digitali, che forniscono una rappresentazione digitale dell'angolo dell'albero.
Varianti di sincronizzazione
I cosiddetti "sincronizzatori senza spazzole" utilizzano trasformatori rotanti (che non hanno interazione magnetica con il rotore e lo statore usuali) per alimentare il rotore. Questi trasformatori hanno primari fissi e secondari rotanti. Il secondario è un po 'come una bobina avvolta con filo magnetico, l'asse della bobina concentrico con l'asse del rotore. La "bobina" è il nucleo dell'avvolgimento secondario, le sue flange sono i poli e il suo accoppiamento non varia in modo significativo con la posizione del rotore. L'avvolgimento primario è simile, circondato dal suo nucleo magnetico, e le sue estremità sono come rondelle spesse. I fori in questi pezzi terminali si allineano con i poli secondari rotanti.
Per un'elevata precisione nel controllo del fuoco delle armi e nel lavoro aerospaziale, sono stati utilizzati i cosiddetti collegamenti dati sincronizzati a più velocità. Ad esempio, un collegamento a due velocità aveva due trasmettitori, uno che ruotava per un giro sull'intera gamma (come il cuscinetto di una pistola), mentre l'altro ruotava di un giro per ogni 10 gradi di rilevamento. Quest'ultimo è stato chiamato sincronizzato a 36 velocità. Naturalmente, i treni di ingranaggi sono stati realizzati di conseguenza. Sul ricevitore, l'entità dell'errore del canale 1X determinava se al suo posto doveva essere utilizzato il canale "veloce". Un piccolo errore 1X significava che i dati del canale 36x non erano ambigui. Una volta che il servo del ricevitore si è stabilizzato, il canale fine normalmente ha mantenuto il controllo.
Per applicazioni molto critiche, sono stati utilizzati sistemi di sincronizzazione a tre velocità.
I cosiddetti sincronizzatori a più velocità hanno statori con molti poli, in modo che le loro tensioni di uscita attraversino diversi cicli per un giro fisico. Per i sistemi a due velocità, questi non richiedono ingranaggi tra gli alberi.
I sincronizzatori differenziali sono un'altra categoria. Hanno rotori a tre conduttori e statori come lo statore descritto sopra e possono essere trasmettitori o ricevitori. Un trasmettitore differenziale è collegato tra un trasmettitore sincronizzato e un ricevitore e la posizione del suo albero aggiunge (o sottrae, a seconda della definizione) l'angolo definito dal trasmettitore. Un ricevitore differenziale è collegato tra due trasmettitori e mostra la somma (o la differenza, sempre come definita) tra le posizioni degli alberi dei due trasmettitori. Esistono dispositivi simili a sincronismi chiamati transolver, un po 'come sincronizzatori differenziali, ma con rotori a tre conduttori e statori a quattro conduttori.
Un resolver è simile a un sincronizzatore, ma ha uno statore con quattro conduttori, gli avvolgimenti sono fisicamente separati di 90 gradi invece di 120 gradi. Il suo rotore potrebbe essere sincronizzato o avere due serie di avvolgimenti a 90 gradi l'uno dall'altro. Sebbene una coppia di risolutori possa teoricamente funzionare come una coppia di sincronizzatori, i risolutori vengono utilizzati per il calcolo.
Una speciale disposizione del trasformatore connesso a T inventata da Scott ( "Scott T" ) si interfaccia tra i formati di dati resolver e sincro; è stato inventato per interconnettere l'alimentazione CA bifase con l'alimentazione trifase, ma può essere utilizzato anche per applicazioni di precisione.
Guarda anche
Appunti
Riferimenti
- Trasduttori di strumentazione AC
- Upson, AR; Batchelor, JH (1978) [1965]. Manuale di Synchro Engineering . Beckenham: Muirhead Vactric Components.