синхронно
Синхронизатор , связь между (также известный как сельсин и другие торговые марки), по сути, представляет собой трансформатор первичной и вторичной обмотками которого можно изменять, физически изменяя относительную ориентацию двух обмоток. Синхронизаторы часто используются для измерения угла вращающейся машины, такой как антенная платформа, или передачи вращения. По своей общей физической конструкции он очень похож на электродвигатель. Первичная обмотка трансформатора, закрепленная на роторе , возбуждается переменным током , который за счет электромагнитной индукции вызывает появление напряжений между Y-образно соединенными вторичными обмотками, закрепленными под углом 120 градусов друг к другу на статоре . Напряжения измеряются и используются для определения угла ротора относительно статора.
Использование
[ редактировать ]Синхронные системы были впервые использованы в системе управления Панамским каналом в начале 1900-х годов для передачи на пульты управления положения шлюзовых ворот и штоков клапанов, а также уровней воды. [1]
В конструкциях систем управления огнем, разработанных во время Второй мировой войны, широко использовались синхронизаторы для передачи угловой информации от орудий и прицелов на аналоговый компьютер управления огнем , а также для передачи желаемой позиции орудия обратно к месту расположения орудия. Ранние системы просто перемещали шкалы индикаторов, но с появлением амплидина , а также мощных гидравлических сервоприводов с электроприводом система управления огнем могла напрямую контролировать позиции тяжелых орудий. [2]
Синхронизаторы меньшего размера по-прежнему используются для дистанционного управления индикаторами и в качестве датчиков поворотного положения на рулевых поверхностях самолетов, где необходима надежность этих надежных устройств. Цифровые устройства, такие как поворотный энкодер, заменили синхронизаторы в большинстве других приложений.
Сельсинские двигатели широко использовались в киноаппаратуре для синхронизации кинокамер и звукозаписывающей аппаратуры до появления кварцевых генераторов и микроэлектроники .
Большие синхронизаторы использовались на военных кораблях, таких как эсминцы, для управления рулевым механизмом с штурвала на мостике.
Типы синхронных систем
[ редактировать ]Существует два типа систем синхронизации: системы крутящего момента и системы управления.
В системе крутящего момента синхронизатор обеспечивает механическую выходную мощность малой мощности, достаточную для позиционирования показывающего устройства, приведения в действие чувствительного переключателя или перемещения легких грузов без усиления мощности. Проще говоря, система синхронизации крутящего момента — это система, в которой передаваемый сигнал выполняет полезную работу. В такой системе достижима точность порядка одного градуса.
В системе управления синхронизатор подает напряжение для преобразования в крутящий момент через усилитель и серводвигатель . Синхронизаторы типа управления используются в приложениях, требующих больших крутящих моментов или высокой точности, таких как следящие звенья и детекторы ошибок в сервосистемах, системах автоматического управления (например, системах автопилота). Проще говоря, система синхронизации управления — это система, в которой передаваемый сигнал управляет источником энергии, выполняющим полезную работу.
Довольно часто одна система выполняет и функции крутящего момента, и функции управления. Отдельные блоки предназначены для использования либо в системах управления крутящим моментом, либо в системах управления. Некоторые блоки крутящего момента можно использовать в качестве блоков управления, но блоки управления не могут заменить блоки крутящего момента. [3]
Синхронные функциональные категории
[ редактировать ]Синхронизатор попадает в одну из восьми функциональных категорий: [4]
- Датчик крутящего момента (TX)
-
- Ввод: ротор позиционируется механически или вручную согласно передаваемой информации.
- Выход: электрический выход статора, определяющий положение ротора, подаваемый на приемник крутящего момента, передатчик дифференциального крутящего момента или приемник дифференциального крутящего момента.
- Передатчик управления (CX)
-
- Вход: такой же, как TX.
- Выход: электрический выход такой же, как у TX, но подается на управляющий трансформатор или управляющий дифференциальный преобразователь.
- Датчик дифференциального крутящего момента (TDX)
-
- Вход: выход TX, подаваемый на статор; Ротор расположен в соответствии с объемом данных от TX, которые необходимо изменить.
- Выход: электрический выходной сигнал ротора (представляющий угол, равный алгебраической сумме или разнице угла положения ротора и угловых данных из TX), подаваемый на приемники крутящего момента, другой TDX или приемник дифференциального крутящего момента.
- Дифференциальный передатчик управления (CDX)
-
- Ввод: то же, что и TDX, но данные предоставляются CX.
- Выход: такой же, как TDX, но подается только на управляющий трансформатор или другой CDX.
- Ресивер крутящего момента (ТР)
-
- Вход: данные электрического углового положения от TX или TDX, подаваемые на статор.
- Выход: Ротор принимает положение, определяемое подаваемым электрическим входом.
- Приемник дифференциального крутящего момента (TDR)
-
- Вход: электрические данные, поступающие от двух TX, двух TDX или от одного TX и одного TDX (один подключен к ротору, а другой - к статору).
- Выход: ротор принимает положение, равное алгебраической сумме или разности двух угловых входов.
- Управляющий трансформатор (КТ)
-
- Вход: электрические данные от CX или CDX, подаваемые на статор. Ротор позиционируется механически или вручную.
- Выход: электрический выходной сигнал ротора (пропорциональный синусу разницы между угловым положением ротора и электрическим входным углом).
- Приемник-передатчик крутящего момента (TRX)
- разработан как приемник крутящего момента, но может использоваться как передатчик, так и приемник.
- Ввод: в зависимости от приложения, такой же, как TX.
- Выход: в зависимости от приложения, такой же, как TX или TR.
Операция
[ редактировать ]На практическом уровне синхронизаторы напоминают двигатели, поскольку в них есть ротор, статор и вал. Обычно контактные кольца и щетки подключают ротор к внешнему источнику питания. Вал синхропередатчика вращается механизмом, передающим информацию, а вал синхроприемника вращает циферблат или воздействует на легкую механическую нагрузку. Обычно используются одно- и трехфазные блоки, и при правильном подключении они будут следовать вращению друг друга. Один передатчик может включать несколько приемников; если крутящий момент является решающим фактором, передатчик должен быть физически больше, чтобы обеспечить дополнительный ток. В системе блокировки кинофильмов большой дистрибьютор с приводом от двигателя может управлять до 20 машинами, звукозаписывающими устройствами, счетчиками отснятого материала и проекторами.
Синхронизаторы, предназначенные для наземного использования, обычно работают на частоте 50 или 60 герц ( сети частота в большинстве стран), тогда как синхронизаторы для морского или авиационного использования обычно работают на частоте 400 герц (частота бортового электрического генератора, приводимого в действие двигателями). ).
Однофазные устройства имеют пять проводов: два для обмотки возбудителя (обычно линейного напряжения) и три для выхода/входа. Эти три соединены по шине с другими синхронизаторами в системе и обеспечивают питание и информацию для выравнивания валов всех приемников. Синхронные передатчики и приемники должны питаться, так сказать, от одной и той же ответвленной цепи; источники сетевого напряжения возбуждения должны совпадать по напряжению и фазе. Самый безопасный подход — объединить пять или шесть линий от передатчиков и приемников в общей точке. Сельсины разных марок, используемые в системах блокировки, имеют разное выходное напряжение. Во всех случаях трехфазные системы будут выдерживать большую мощность и работать более плавно. Возбуждением часто является трехфазная сеть напряжением 208/240 В. Многие синхронизаторы также работают от 30–60 В переменного тока.
Синхронные передатчики соответствуют описанию, но синхронные приемники с частотой 50 и 60 Гц требуют поворотных демпферов, чтобы их валы не колебались, когда они не нагружены (как в случае с циферблатами) или слегка нагружены в высокоточных приложениях.
Другой тип приемника, называемый управляющим трансформатором (CT), является частью сервопривода положения, который включает в себя сервоусилитель и серводвигатель. Двигатель привязан к ротору трансформатора тока, и когда ротор передатчика движется, серводвигатель поворачивает ротор трансформатора тока и механическую нагрузку в соответствии с новым положением. Трансформаторы имеют статоры с высоким импедансом и потребляют гораздо меньший ток, чем обычные синхроприемники, если они расположены неправильно.
Передатчики синхронизма также могут передавать сигнал синхронизации на цифровые преобразователи, которые обеспечивают цифровое представление угла вала.
Синхронные варианты
[ редактировать ]В так называемых бесщеточных синхронизаторах используются вращающиеся трансформаторы (которые не имеют магнитного взаимодействия с обычными ротором и статором) для подачи энергии на ротор. Эти трансформаторы имеют стационарную первичную обмотку и вращающуюся вторичную обмотку. Вторичная обмотка чем-то похожа на катушку, намотанную магнитной проволокой, ось катушки концентрична оси ротора. «Золотник» — это сердечник вторичной обмотки, ее фланцы — это полюса, а ее связь существенно не меняется в зависимости от положения ротора. Первичная обмотка аналогична, окружена магнитным сердечником, а ее концевые части похожи на толстые шайбы. Отверстия в этих концевых частях совпадают с вращающимися вторичными полюсами.
Для обеспечения высокой точности при управлении артиллерийским огнем и аэрокосмических работах использовались так называемые многоскоростные синхронные каналы передачи данных. Например, двухскоростная линия связи имела два передатчика: один вращался на один оборот во всем диапазоне (например, пеленг пушки), а другой поворачивался на один оборот на каждые 10 градусов пеленга. Последний назывался 36-ступенчатым синхронизатором. Разумеется, зубчатые передачи были изготовлены соответствующим образом. В приемнике величина ошибки канала 1X определяла, следует ли вместо этого использовать «быстрый» канал. Небольшая ошибка 1X означала, что данные канала 36x однозначны. Как только сервопривод приемника стабилизировался, канал точной настройки обычно сохранял управление.
Для очень ответственных применений используются трехскоростные синхронизирующие системы.
Так называемые многоскоростные синхронизаторы имеют многополюсные статоры, так что их выходные напряжения проходят несколько циклов за один физический оборот. Для двухскоростных систем не требуется зубчатая передача между валами.
Дифференциальные синхронизаторы — это еще одна категория. Они имеют трехвыводные роторы и статоры, как статор, описанный выше, и могут быть передатчиками или приемниками. Дифференциальный передатчик подключается между синхронным передатчиком и приемником, и положение его вала добавляет (или вычитает, в зависимости от определения) угол, определенный передатчиком. Дифференциальный приемник подключается между двумя передатчиками и показывает сумму (или разность, опять же, как определено) между положениями валов двух передатчиков. Существуют синхроноподобные устройства, называемые трансольверами, чем-то похожие на дифференциальные синхронизаторы, но с трехвыводными роторами и четырехвыводными статорами.
Резольвер похож на синхронизатор , но имеет статор с четырьмя выводами, причем обмотки физически разнесены на 90 градусов вместо 120 градусов. Его ротор может быть синхронным или иметь два набора обмоток, расположенных под углом 90 градусов друг от друга. Хотя пара резольверов теоретически может работать как пара синхронизаторов, резольверы используются для вычислений.
Специальная конструкция трансформатора с Т-образным соединением, изобретенная Скоттом ( «Скотт Т» ), обеспечивает интерфейс между форматами резольвера и синхронных данных; он был изобретен для соединения двухфазного переменного тока с трехфазным, но также может использоваться для прецизионных приложений.
См. также
[ редактировать ]Примечания
[ редактировать ]- ^ Геталс, Джордж Буш (1916). Панамский канал; Инженерный трактат. Серия статей, подробно освещающих технические проблемы, связанные со строительством Панамского канала - геология, климатология, муниципальное строительство; Дноуглубительные работы, гидравлика, электростанции и т. д. Подготовлено инженерами и другими специалистами, отвечающими за различные отрасли работ, и представлено на Международном инженерном конгрессе в Сан-Франциско, Калифорния . Нью-Йорк: МакГроу Хилл.
- ^ «Военно-морское артиллерийское вооружение, Том 1», 1957, Руководство ВМС США, Глава 10.
- ^ «MIL-HDBK-225A, Synchros. Описание и работа », 25 марта 1991 г., Военно-морское ведомство, Вашингтон, округ Колумбия, страницы 1-2.]
- ^ «MIL-HDBK-225A, Synchros. Описание и работа », 25 марта 1991 г., Военно-морское ведомство, Вашингтон, округ Колумбия, Таблица 1, стр. 82.]
Ссылки
[ редактировать ]- Измерительные преобразователи переменного тока
- Апсон, Арканзас; Бэтчелор, Дж. Х. (1978) [1965]. Справочник по синхронной инженерии . Бекенхэм: Компоненты Muirhead Vactric.
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
