Synchro - Synchro
Un sincronizador (también conocido como selsyn y por otras marcas) es, en efecto, un transformador cuyo acoplamiento primario a secundario se puede variar cambiando físicamente la orientación relativa de los dos devanados. Los sincronizadores se utilizan a menudo para medir el ángulo de una máquina giratoria, como una plataforma de antena . En su construcción física general, se parece mucho a un motor eléctrico. El devanado primario del transformador, fijado al rotor , es excitado por una corriente alterna , que por inducción electromagnética , hace que aparezcan voltajes entre los devanados secundarios conectados en Y fijados a 120 grados entre sí en el estator . Los voltajes se miden y se utilizan para determinar el ángulo del rotor con respecto al estator.
Usos
Los sistemas de sincronización se utilizaron por primera vez en el sistema de control del Canal de Panamá a principios de la década de 1900 para transmitir las posiciones de la compuerta de la cerradura y el vástago de la válvula, y los niveles de agua, a los escritorios de control.
Los diseños de sistemas de control de fuego desarrollados durante la Segunda Guerra Mundial utilizaron sincronizadores extensivamente para transmitir información angular de armas y miras a una computadora de control de fuego analógica , y para transmitir la posición deseada del arma de regreso a la ubicación del arma. Los primeros sistemas simplemente movieron los diales indicadores, pero con la llegada del amplidyne , así como de los servos hidráulicos de alta potencia accionados por motor, el sistema de control de fuego podía controlar directamente las posiciones de los cañones pesados.
Los sincronizadores más pequeños todavía se utilizan para controlar de forma remota los medidores indicadores y como sensores de posición giratorios para las superficies de control de aeronaves, donde se necesita la confiabilidad de estos dispositivos resistentes. Los dispositivos digitales como el codificador rotatorio han reemplazado a los sincronizadores en la mayoría de las otras aplicaciones.
Los motores Selsyn se utilizaron ampliamente en equipos cinematográficos para sincronizar cámaras cinematográficas y equipos de grabación de sonido , antes de la llegada de los osciladores de cristal y la microelectrónica .
Se utilizaron grandes sincronizadores en buques de guerra navales, como destructores, para operar el mecanismo de dirección desde el volante en el puente.
Tipos de sistemas sincronizados
Hay dos tipos de sistemas sincronizados: sistemas de par y sistemas de control.
En un sistema de torsión, un sincronizador proporcionará una salida mecánica de baja potencia suficiente para colocar un dispositivo indicador, accionar un interruptor sensible o mover cargas ligeras sin amplificación de potencia. En términos más simples, un sistema de sincronización de par es un sistema en el que la señal transmitida hace el trabajo utilizable. En tal sistema, se puede lograr una precisión del orden de un grado.
En un sistema de control, un sincronizador proporcionará un voltaje para convertirlo en par a través de un amplificador y un servomotor. Los sincronizadores de tipo de control se utilizan en aplicaciones que requieren grandes pares o alta precisión, como enlaces de seguimiento y detectores de errores en servo, sistemas de control automático (como un sistema de piloto automático). En términos más simples, un sistema de control de sincronización es un sistema en el que la señal transmitida controla una fuente de energía que realiza el trabajo utilizable.
Muy a menudo, un sistema realizará funciones de control y de par. Las unidades individuales están diseñadas para su uso en sistemas de control o de par. Algunas unidades de par se pueden utilizar como unidades de control, pero las unidades de control no pueden reemplazar las unidades de par.
Categorías funcionales sincronizadas
Un sincronizador caerá en una de las ocho categorías funcionales. Son los siguientes:
- Transmisor de par (TX)
- Entrada: rotor posicionado mecánica o manualmente por la información a transmitir.
- Salida: salida eléctrica del estator que identifica la posición del rotor suministrada a un receptor de par, transmisor de diferencial de par o un receptor de diferencial de par.
- Transmisor de control (CX)
- Entrada: igual que TX.
- Salida: salida eléctrica igual que TX pero suministrada a un transformador de control o transmisor diferencial de control.
- Transmisor diferencial de par (TDX)
- Entrada: salida TX aplicada al estator; rotor posicionado de acuerdo con la cantidad de datos de TX que deben modificarse.
- Salida: salida eléctrica del rotor (que representa un ángulo igual a la suma o diferencia algebraica del ángulo de posición del rotor y los datos angulares de TX) suministrada a los receptores de par, otro TDX o un receptor de diferencial de par.
- Transmisor diferencial de control (CDX)
- Entrada: igual que TDX pero datos proporcionados por CX.
- Salida: igual que TDX pero suministrada solo a un transformador de control u otro CDX.
- Receptor de par (TR)
- Entrada: datos de posición del ángulo eléctrico de TX o TDX suministrados al estator.
- Salida: El rotor asume la posición determinada por la entrada eléctrica suministrada.
- Receptor de diferencial de par (TDR)
- Entrada: datos eléctricos suministrados desde dos TX's, dos TDX's o desde un TX y un TDX (uno conectado al rotor y otro conectado al estator).
- Salida: el rotor asume una posición igual a la suma o diferencia algebraica de dos entradas angulares.
- Transformador de control (CT)
- Entrada: datos eléctricos de CX o CDX aplicados al estator. Rotor posicionado mecánica o manualmente.
- Salida: salida eléctrica del rotor (proporcional al seno de la diferencia entre la posición angular del rotor y el ángulo de entrada eléctrica.
- Receptor-transmisor de par (TRX)
- Este sincronizador fue diseñado como un receptor de par, pero puede usarse como transmisor o receptor.
- Entrada: según la aplicación, igual que TX.
- Salida: según la aplicación, igual que TX o TR.
Operación
En un nivel práctico, los sincronizadores se asemejan a los motores, ya que hay un rotor, un estator y un eje. Por lo general, los anillos colectores y las escobillas conectan el rotor a la alimentación externa. El eje de un transmisor sincronizado gira mediante el mecanismo que envía información, mientras que el eje del receptor sincronizado gira un dial u opera una carga mecánica ligera. Las unidades monofásicas y trifásicas son de uso común y seguirán la rotación del otro cuando se conecten correctamente. Un transmisor puede encender varios receptores; si el par es un factor, el transmisor debe ser físicamente más grande para generar la corriente adicional. En un sistema de interbloqueo de películas, un gran distribuidor accionado por motor puede manejar hasta 20 máquinas, dobladores de sonido, contadores de metraje y proyectores.
Los sincronizadores diseñados para uso terrestre tienden a funcionar a 50 o 60 hercios (la frecuencia de la red en la mayoría de los países), mientras que los de uso marino o aeronáutico tienden a funcionar a 400 hercios (la frecuencia del generador eléctrico a bordo impulsado por los motores). ).
Las unidades monofásicas tienen cinco cables: dos para un devanado del excitador (típicamente voltaje de línea) y tres para la salida / entrada. Estos tres se conectan a los otros sincronizadores del sistema y proporcionan la energía y la información para alinear los ejes de todos los receptores. Los transmisores y receptores sincronizados deben estar alimentados por el mismo circuito derivado, por así decirlo; las fuentes de tensión de excitación de la red deben coincidir en tensión y fase. El método más seguro es conectar las cinco o seis líneas de transmisores y receptores en un punto común. Diferentes marcas de selsyns, utilizadas en sistemas de enclavamiento, tienen diferentes voltajes de salida. En todos los casos, los sistemas trifásicos manejarán más energía y funcionarán un poco más suavemente. La excitación suele ser una alimentación de red trifásica de 208/240 V. Muchos sincronizadores funcionan también con 30 a 60 V CA.
Los transmisores sincronizados son como se describe, pero los receptores sincronizados de 50 y 60 Hz requieren amortiguadores giratorios para evitar que sus ejes oscilen cuando no están cargados (como con los diales) o ligeramente cargados en aplicaciones de alta precisión.
Un tipo diferente de receptor, llamado transformador de control (CT), es parte de un servo de posición que incluye un servoamplificador y un servomotor. El motor está acoplado al rotor del CT, y cuando el rotor del transmisor se mueve, el servomotor hace girar el rotor del CT y la carga mecánica para que coincida con la nueva posición. Los TC tienen estatores de alta impedancia y consumen mucha menos corriente que los receptores sincronizados ordinarios cuando no están colocados correctamente.
Los transmisores sincronizados también pueden alimentar sincronizadores a convertidores digitales, que proporcionan una representación digital del ángulo del eje.
Variantes sincronizadas
Los llamados 'sincronizadores sin escobillas' utilizan transformadores rotativos (que no tienen interacción magnética con el rotor y el estator habituales) para alimentar el rotor. Estos transformadores tienen primarios estacionarios y secundarios giratorios. El secundario es algo así como un carrete enrollado con alambre magnético, el eje del carrete concéntrico con el eje del rotor. El "carrete" es el núcleo del devanado secundario, sus bridas son los polos y su acoplamiento no varía significativamente con la posición del rotor. El devanado primario es similar, rodeado por su núcleo magnético y sus piezas terminales son como arandelas gruesas. Los agujeros en esas piezas de los extremos se alinean con los polos secundarios giratorios.
Para una alta precisión en el control de fuego de armas y el trabajo aeroespacial, se utilizaron los llamados enlaces de datos sincronizados de múltiples velocidades. Por ejemplo, un enlace de dos velocidades tenía dos transmisores, uno girando una vuelta en todo el rango (como el cojinete de una pistola), mientras que el otro giraba una vuelta por cada 10 grados de cojinete. Este último se llamó sincronizador de 36 velocidades. Por supuesto, los trenes de engranajes se hicieron en consecuencia. En el receptor, la magnitud del error del canal 1X determinaba si se iba a utilizar el canal "rápido" en su lugar. Un pequeño error 1X significaba que los datos del canal 36x no eran ambiguos. Una vez que el servo receptor se estabilizó, el canal fino normalmente retuvo el control.
Para aplicaciones muy críticas, se han utilizado sistemas sincronizados de tres velocidades.
Los llamados sincronizadores de múltiples velocidades tienen estatores con muchos polos, de modo que sus voltajes de salida pasan por varios ciclos para una revolución física. Para los sistemas de dos velocidades, estos no requieren engranajes entre los ejes.
Los sincronizadores diferenciales son otra categoría. Tienen rotores y estatores de tres conductores como el estator descrito anteriormente, y pueden ser transmisores o receptores. Un transmisor diferencial está conectado entre un transmisor sincronizado y un receptor, y la posición de su eje suma (o resta, según la definición) el ángulo definido por el transmisor. Un receptor diferencial está conectado entre dos transmisores y muestra la suma (o la diferencia, nuevamente como se define) entre las posiciones del eje de los dos transmisores. Hay dispositivos de tipo sincronizador llamados transversores, algo así como sincronizadores diferenciales, pero con rotores de tres derivaciones y estatores de cuatro derivaciones.
Un resolver es similar a un sincronizador, pero tiene un estator con cuatro cables, los devanados están separados físicamente 90 grados en lugar de 120 grados. Su rotor puede ser similar a un sincronizador o tener dos juegos de devanados separados por 90 grados. Aunque un par de resolutores podría funcionar teóricamente como un par de sincronizadores, los resolutores se utilizan para el cálculo.
Un arreglo especial de transformador conectado en T inventado por Scott ( "Scott T" ) interfaces entre los formatos de datos de resolución y sincronismo; Se inventó para interconectar la alimentación de CA bifásica con la trifásica, pero también se puede utilizar para aplicaciones de precisión.
Ver también
Notas
Referencias
- Transductores de instrumentación AC
- Upson, AR; Batchelor, JH (1978) [1965]. Manual de ingeniería Synchro . Beckenham: Componentes Vactric de Muirhead.