Synchro
Englisch: synchro
Ein rotierender elektrischer Transformator zur Messung des Drehwinkels einer rotierenden Maschine wie einer Antennenseite; in seiner physikalischen Konstruktion ähnelt er einem Elektromotor.
Synchro: Elektrischer Winkelgeber, der die Wellendrehung abbildet
Ein Synchro ist eine elektrische Maschine, die die mechanische Wellendrehung in ein proportionales elektrisches Signal umwandelt oder umgekehrt. Er überträgt Winkelpositionsdaten von einem Ort zu einem anderen mit hoher Genauigkeit. Das Gerät besteht aus einem Stator mit drei feststehenden Spulen, die 120 Grad auseinander angeordnet sind, und einem Rotor, der sich mit der gemessenen Welle dreht. Während der Rotor rotiert, moduliert er die magnetische Kopplung zu jeder Statorspule und erzeugt einen dreiphasigen Wechselstromausgang, dessen Amplitude und Phasenbeziehungen den genauen Wellenwinkel codieren.
Synchros arbeiten mit Wechselstrom, typischerweise 400 Hz in Flugzeugen und 60 Hz in Industrieanlagen. Der Sender-Synchro sendet Positionsdaten; ein Empfänger-Synchro an einem entfernten Ort antwortet durch Drehung seiner Welle, um zu entsprechen. Ein Kontroll-Synchro kann zwei Eingaben vergleichen und ein Fehlersignal proportional zu ihrem Unterschied erzeugen. Die Genauigkeit hängt von der Konstruktionsqualität und der Stabilität der Erregungsspannung ab, aber gut gewartete Synchros lösen Winkel auf etwa 10 bis 20 Bogenminuten auf.
Die drei Statorleitungen führen Signale, die Referenzphase und zwei Steuerphasen genannt werden. Wenn ein Empfänger-Synchro diese Signale empfängt, entwickeln sich elektromagnetische Kräfte im Rotor, die ihn natürlich so ausrichten, dass er dem Sender-Wellenwinkel entspricht. Diese Selbstsynchronisierungseigenschaft macht Synchros in Systemen wertvoll, die eine Fernpositionsanzeige ohne kontinuierliche elektrische Rückkopplungsschleifen erfordern. Antennenwagen, Geschütztürme, Radarantennen und Flugsteuerungsflächen nutzen häufig Synchro-Paare, um Positionsdaten über das Fahrzeug zu übertragen.
Praktische Einschränkungen und Ausfallarten
Synchros erfordern sorgfältige mechanische Kopplung und Lagerunterstützung; Ausrichtungsfehler führen zu Reibung, die die Genauigkeit beeinträchtigt und Lager beschädigen kann. Temperaturänderungen verschieben die elektrischen Eigenschaften und mechanischen Spielräume. Salzspray und Feuchtigkeit korrodieren die Schleifkontakte und Lager, was zu unregelmäßigen Ausgaben oder völligem Ausfall führt. Der Name spiegelt das elektrische Prinzip wider: Der Rotor strebt den Synchronismus mit dem Statorfeld an und zieht sich selbst in Ausrichtung, ähnlich wie eine magnetische Kompassnadel.
Synchros wurden in neuen Konstruktionen weitgehend durch Resolver (die nur zwei Statorwicklungen haben und bessere Linearität bieten) und digitale Drehgeber ersetzt. Jedoch viele eingebaute Systeme bleiben in Betrieb, und die Synchro-Technologie bleibt für hochtemperaturanwendungen mit hoher Zuverlässigkeit geeignet, wo Halbleiterelektronik ungeeignet ist. Das Verständnis der Synchro-Funktionsweise ist für die Fehlerbehebung in älteren Industrieanlagen und Luft- und Raumfahrtsystemen unverzichtbar.