Synchro - Synchro
Um sincro (também conhecido como selsyn e por outras marcas) é, na verdade, um transformador cujo acoplamento primário-secundário pode ser variado, alterando fisicamente a orientação relativa dos dois enrolamentos. Os sincronizadores são frequentemente usados para medir o ângulo de uma máquina rotativa, como uma plataforma de antena . Em sua construção física geral, é muito parecido com um motor elétrico. O enrolamento primário do transformador, fixado ao rotor , é excitado por uma corrente alternada , que por indução eletromagnética , faz com que as tensões apareçam entre os enrolamentos secundários conectados em Y fixados a 120 graus entre si no estator . As tensões são medidas e usadas para determinar o ângulo do rotor em relação ao estator.
Usos
Os sistemas sincronizados foram usados pela primeira vez no sistema de controle do Canal do Panamá no início de 1900 para transmitir as posições da comporta e da haste da válvula e os níveis de água para as mesas de controle.
Projetos de sistema de controle de fogo desenvolvidos durante a Segunda Guerra Mundial usaram sincros extensivamente, para transmitir informações angulares de armas e miras para um computador de controle de fogo analógico e para transmitir a posição desejada da arma de volta ao local da arma. Os primeiros sistemas moviam apenas os mostradores indicadores, mas com o advento do amplidyne , bem como servos hidráulicos de alta potência acionados por motor, o sistema de controle de fogo podia controlar diretamente as posições de armas pesadas.
Sincronizadores menores ainda são usados para acionar remotamente medidores indicadores e como sensores de posição rotativos para superfícies de controle de aeronaves, onde a confiabilidade desses dispositivos robustos é necessária. Dispositivos digitais, como o codificador rotativo , substituíram os sincronizadores na maioria dos outros aplicativos.
Motores selsyn foram amplamente utilizados na Motion Picture equipamentos para sincronizar câmeras de filme e gravação de som equipamentos, antes do advento da osciladores de cristal e microeletrônica .
Grandes sincros eram usados em navios de guerra, como contratorpedeiros, para operar o leme do volante na ponte.
Tipos de sistema de sincronização
Existem dois tipos de sistemas sincronizadores: sistemas de torque e sistemas de controle.
Em um sistema de torque, um sincro fornecerá uma saída mecânica de baixa potência suficiente para posicionar um dispositivo indicador, acionar uma chave sensível ou mover cargas leves sem amplificação de potência. Em termos mais simples, um sistema de sincronismo de torque é um sistema no qual o sinal transmitido faz o trabalho utilizável. Em tal sistema, é possível obter precisão da ordem de um grau.
Em um sistema de controle, um sincronizador fornecerá uma tensão para conversão em torque por meio de um amplificador e um servomotor. Os sincronizadores do tipo de controle são usados em aplicações que requerem torques grandes ou alta precisão, como links de acompanhamento e detectores de erro em servo, sistemas de controle automático (como um sistema de piloto automático). Em termos mais simples, um sistema de sincronismo de controle é um sistema no qual o sinal transmitido controla uma fonte de energia que faz o trabalho utilizável.
Freqüentemente, um sistema executará as funções de torque e controle. As unidades individuais são projetadas para uso em sistemas de torque ou controle. Algumas unidades de torque podem ser usadas como unidades de controle, mas as unidades de controle não podem substituir as unidades de torque.
Categorias funcionais de sincronização
Um sincro se enquadrará em uma das oito categorias funcionais. Eles são os seguintes:
- Transmissor de torque (TX)
- Entrada: rotor posicionado mecanicamente ou manualmente pelas informações a serem transmitidas.
- Saída: saída elétrica do estator identificando a posição do rotor fornecida a um receptor de torque, transmissor de diferencial de torque ou receptor de diferencial de torque.
- Transmissor de controle (CX)
- Entrada: igual a TX.
- Saída: saída elétrica igual a TX, mas fornecida a um transformador de controle ou transmissor diferencial de controle.
- Transmissor de diferencial de torque (TDX)
- Entrada: saída TX aplicada ao estator; rotor posicionado de acordo com a quantidade de dados de TX que deve ser modificada.
- Saída: saída elétrica do rotor (representando um ângulo igual à soma algébrica ou diferença do ângulo de posição do rotor e dados angulares de TX) fornecida aos receptores de torque, outro TDX ou um receptor de diferencial de torque.
- Transmissor diferencial de controle (CDX)
- Entrada: igual a TDX, mas dados fornecidos por CX.
- Saída: igual ao TDX, mas fornecido apenas para um transformador de controle ou outro CDX.
- Receptor de torque (TR)
- Entrada: Dados de posição do ângulo elétrico de TX ou TDX fornecidos ao estator.
- Saída: O rotor assume a posição determinada pela entrada elétrica fornecida.
- Receptor de diferencial de torque (TDR)
- Entrada: dados elétricos fornecidos por dois TX's, dois TDX's ou por um TX e um TDX (um conectado ao rotor e outro ao estator).
- Saída: o rotor assume posição igual à soma algébrica ou diferença de duas entradas angulares.
- Transformador de controle (CT)
- Entrada: dados elétricos de CX ou CDX aplicados ao estator. Rotor posicionado mecanicamente ou manualmente.
- Saída: saída elétrica do rotor (proporcional ao seno da diferença entre a posição angular do rotor e o ângulo de entrada elétrica.
- Receptor-transmissor de torque (TRX)
- Este sincro foi projetado como um receptor de torque, mas pode ser usado como um transmissor ou receptor.
- Entrada: dependendo da aplicação, igual ao TX.
- Saída: dependendo da aplicação, igual a TX ou TR.
Operação
Em um nível prático, os sincros se assemelham a motores, pois há um rotor, estator e um eixo. Normalmente, os anéis coletores e as escovas conectam o rotor à alimentação externa. O eixo do transmissor sincronizado é girado pelo mecanismo que envia informações, enquanto o eixo do receptor sincronizado gira um dial ou opera uma carga mecânica leve. Unidades monofásicas e trifásicas são comuns em uso e seguirão a rotação uma da outra quando conectadas corretamente. Um transmissor pode ativar vários receptores; se o torque for um fator, o transmissor deve ser fisicamente maior para fornecer a corrente adicional. Em um sistema de bloqueio de imagem em movimento, um grande distribuidor movido a motor pode acionar até 20 máquinas, dubladores de som, contadores de filmagem e projetores.
Os sincronizadores projetados para uso terrestre tendem a ser acionados a 50 ou 60 hertz (a frequência da rede elétrica na maioria dos países), enquanto aqueles para uso marítimo ou aeronáutico tendem a operar a 400 hertz (a frequência do gerador elétrico a bordo acionado pelos motores )
As unidades monofásicas têm cinco fios: dois para o enrolamento da excitatriz (normalmente tensão de linha) e três para a saída / entrada. Esses três são barrados para os outros sincros do sistema e fornecem a energia e as informações para alinhar os eixos de todos os receptores. Os transmissores e receptores sincronizados devem ser alimentados pelo mesmo circuito de ramificação, por assim dizer; as fontes de tensão de excitação da rede devem corresponder em tensão e fase. A abordagem mais segura é barrar as cinco ou seis linhas de transmissores e receptores em um ponto comum. Diferentes marcas de selsyns, usadas em sistemas de intertravamento, têm diferentes tensões de saída. Em todos os casos, os sistemas trifásicos lidarão com mais energia e funcionarão um pouco mais suavemente. A excitação costuma ser de 208/240 V da alimentação da rede elétrica trifásica. Muitos sincronizadores operam em 30 a 60 V CA também.
Os transmissores sincronizados são como descritos, mas os receptores sincronizados de 50 e 60 Hz requerem amortecedores rotativos para evitar que seus eixos oscilem quando não carregados (como com os mostradores) ou levemente carregados em aplicações de alta precisão.
Um tipo diferente de receptor, chamado de transformador de controle (CT), é parte de um servo de posição que inclui um servo amplificador e um servo motor. O motor é engrenado para o rotor do CT e, quando o rotor do transmissor se move, o servo motor gira o rotor do CT e a carga mecânica para corresponder à nova posição. Os TCs têm estatores de alta impedância e consomem muito menos corrente do que os receptores sincro comuns quando não estão posicionados corretamente.
Os transmissores síncronos também podem alimentar os conversores síncronos para os conversores digitais, que fornecem uma representação digital do ângulo do eixo.
Variantes Synchro
Os chamados 'sincronizadores sem escova' usam transformadores rotativos (que não têm interação magnética com o rotor e estator usuais) para fornecer energia ao rotor. Esses transformadores têm primários estacionários e secundários rotativos. O secundário é mais ou menos como um carretel enrolado com fio magnético, o eixo do carretel concêntrico com o eixo do rotor. O "carretel" é o núcleo do enrolamento secundário, seus flanges são os pólos e seu acoplamento não varia significativamente com a posição do rotor. O enrolamento primário é semelhante, cercado por seu núcleo magnético, e suas peças finais são como arruelas grossas. Os orifícios nessas peças finais se alinham com os pólos secundários rotativos.
Para alta precisão no controle de tiros e no trabalho aeroespacial, foram usados os chamados links de dados sincronizados de várias velocidades. Por exemplo, um link de duas velocidades tinha dois transmissores, um girando em uma volta em toda a gama (como a direção de uma arma), enquanto o outro girava uma volta para cada 10 graus de direção. Este último foi chamado de sincronizador de 36 velocidades. Claro, os trens de engrenagem foram feitos de acordo. No receptor, a magnitude do erro do canal 1X determinou se o canal "rápido" deveria ser usado. Um pequeno erro 1X significa que os dados do canal 36x não são ambíguos. Uma vez que o servo receptor se estabeleceu, o canal fino normalmente retinha o controle.
Para aplicações muito críticas, sistemas sincronizadores de três velocidades foram usados.
Os chamados sincros multispeed têm estatores com muitos pólos, de forma que suas tensões de saída passam por vários ciclos em uma revolução física. Para sistemas de duas velocidades, eles não requerem engrenagens entre os eixos.
Os sincros diferenciais são outra categoria. Eles têm rotores e estatores de três condutores, como o estator descrito acima, e podem ser transmissores ou receptores. Um transmissor diferencial é conectado entre um transmissor síncrono e um receptor, e a posição de seu eixo adiciona (ou subtrai, dependendo da definição) o ângulo definido pelo transmissor. Um receptor diferencial é conectado entre dois transmissores e mostra a soma (ou diferença, novamente conforme definido) entre as posições do eixo dos dois transmissores. Existem dispositivos semelhantes aos síncronos chamados transolvers, um pouco como os síncronos diferenciais, mas com rotores de três derivações e estatores de quatro derivações.
Um resolver é semelhante a um sincronizador, mas tem um estator com quatro terminais, os enrolamentos estando separados fisicamente a 90 graus em vez de 120 graus. Seu rotor pode ser semelhante a um síncrono ou ter dois conjuntos de enrolamentos separados por 90 graus. Embora um par de resolvers possa teoricamente operar como um par de sincros, os resolvers são usados para computação.
Um arranjo especial de transformador conectado em T inventado por Scott ( "Scott T" ) faz a interface entre resolver e formatos de dados sincronizados; foi inventado para interconectar a alimentação CA de duas fases com a alimentação trifásica, mas também pode ser usado para aplicações de precisão.
Veja também
Notas
Referências
- Transdutores de instrumentação AC
- Upson, AR; Batchelor, JH (1978) [1965]. Synchro Engineering Handbook . Beckenham: Muirhead Vactric Components.