第三章_自整角机

第三章,自整角机,基本内容与重难点,力矩式自整角机的分类和结构；运行原理和性能；主要技术指标；阻尼绕组。重点从物理概念上深刻理解力矩式自整角机的运行原理和静态整步转矩的产生。 多台自整角接收机的并联使用。 控制式自整角机的结构、运行原理和性能，主要技术指标。重点掌握其运行原理和输出特性。 差动自整角机的结构和运行原理。要求熟悉差动自整角机的运行原理。,第一节,概 述,自整角机的概念,自整角机的概念：随动系统是通过两台或多台电机在电路上的联系，使机械上互不相连的两根或多根转轴能够自动地保持相同的转角变化，或同步旋转。电机具有的上述性能，称为自整步特性。在该系统中所使用的这类电机称为自整角机。 自整角机一般成对或多台组合使用。在随动系统中，产生信号的一方称为发送方，它所使用的自整角机称为发送机；接受信号的一万称为接受方，它所使用的自整角机称为接收机 自整角机是一种感应式机电元件，是一种能对角位移或角速度的偏差自动整步的感应式控制电机。广泛应用于随动系统中,作为角度的传输、变换和指示。 自动控制系统中通常使用的自整角机均由单相交流电源供电故又称为单相自整角机。常用的电源频率有400Hz和50Hz两种。,自整角机的分类,自整角机按其使用要求的不同，可分为力矩式自整角机和控制式自整角机两类。目前，在随动系统中大量使用的是控制式自整角机。 自整角机按结构形式不同可分为无接触式和接触式两大类。,力矩式自整角机概述,力矩式自整角机主要用于指示系统中。 力矩式自整角机本身不能放大力矩，要带动接收机轴上的机械负载，必须由自整角发送机方的驱动装置供给转矩。因此可以认为，力矩式自整角机系统好象是通过一个弹件连接的、能在一定距离内扭转的轴来带动负载的 力矩式自整角机系统为开环系统，因此它只适用于接收机轴上负载很轻(如指针、刻度盘)，又角度传输精度要求不很高的控制系统中。如远距离指示液面的高度、阀门的开度、电梯和矿井提升机的位置、变压器的分接开关位置等。,力矩式自整角机分类,力矩式自整角机按其用途可分为四种： 力矩式发送机：主要与力矩式差动发送机、力矩式接收机一起工作，将转子转角的变化转变为电信号输出。目前，我国生产的力矩式自整角发送机其型号为ZLF。 力矩式接收机：主要与力矩式发送机、力矩式差动发送机一起工作。其作用是，接收了力矩式发送机或力矩式差动发送机的电信号后，使其转子自动地转到对应于发送机转子的位置，或使转于转动的角度对应子发送机转子和差动发送机转于转角变化的和或差)。目前，我国生产的力矩式自整角接收机其型号为ZLJ。 力矩式差动发送机：串接于力矩式发送机与接收机之间，将发送机的转子转角及其自身的转子转角之和(或差)变换成电信号，传输给接收机。目前，我国生产的力矩式差动自整角发送机其型号为ZCF 力矩式差动接收机：串接于两台力矩式发送机之间，接收它们输出的电信号，使其转子转角为两台发送机转子转角之和(或差)。日前，我国生产的力矩式差动自整角接收机其型号为ZCJ。,控制式自整角机概述,控制式自整角机主要应用于由自整角机和伺服机构组成的随动系统中。其接收机转轴不直接带动负载，即没有力矩输出。而当发送机和接收机转于之间存在角位差(即失调角)时，在接收机上将有与此失调角呈正弦函数关系的电压输出。控制式自整角机的阻抗比相应的力矩式自整角机高。其接收机是工作在变压器状态，通常称为自整角变压器。 当有失调角存在时，自整角变压器便有电压输出，此电压经放大器放大后再加到伺服电动机的控制绕组中，使伺服电动机转动。伺服电动机通过齿轮减速后再带动负载及自整角变压器的转子转动，并使失调角减小，直到失调角为零，相应自整角变压器的输出电压亦为零，伺服电动机立即停转。这时。自整角变压器和发送机的转子处于对应位置与此同时负载也转过了相应的角度。 采用控制式自整角机和伺服机构组成的随动系统中，其驱动负载能力取决于系统中的伺服电动机的容量，故能带动较大的负载。又控制式自整角机组成的闭环系统，精度较高。,控制式自整角机分类,控制式自整角机按其用途可分为三种： 控制式发送机：主要用来与控制式自整角变压器或控制式差动发送机一起工作。其作用是将转子转角的变化转变为电信号输出。目前，我国生产的控制式自镑角发送机其型号为ZKF。 控制式自整角变压器：主要用来与控制式发送机及控制式差动发送机一起工作。其作用是接收从控制式发送机或控制式差动发送机发送来的电信号，使之变成与失调角呈正弦函数关系的输出电压。目前。我国生产的控制式自锭角变压器其型号为ZKB。 控制式差动发送机：串接于控制式发送机与控制式自整角变压器之间，将发送机转子转角及其自身转子转角的和(或差)变换成电信号送人自整角变压器。目前，我国生产的控制式差动自整角发送机其型号为ZKC。,无接触式和接触式自整角机,无接触式没有电刷、滑环的滑动接触，具有可靠性高、寿命长、不产生无线电干扰等优点。其缺点是结构复杂、电气性能较差。 接触式自整角机的结构比较简单，性能较好，使用较为广泛。 我国自行设计的自整角机系列中各电机均为接触式自整角机，并为封闭式、单轴伸。采用封闭式结构可以防止因机械撞击及电刷、滑环污染所造成的接触不良，以免影响其性能因此能适应于较为恶劣的环境中工作。该系列共有12、20、28、36、45、70、90八个机座号。除12号机座外，其余各机座号均以机壳外径尺寸（mm）表示，12号机座的外径则为12.5mm。,自整角机机械结构,自整角机的机壳，为保证在薄壁情况下有足够的强度，28号机座以下的机壳均用不锈钢筒制成；28号机座以上的机壳一般都采用铝合金制成；而28号机座的机壳两者均有采用。机壳通常加工成杯形，即电机的一端有端盖，另一端是封闭的。轴承孔分别位于端盖和机壳上。 20号机座以下的电机都采用“一刀通”结构，即定子铁心内圆和轴承孔为同一尺寸，保证了定、转子有较高的同心度；20号机座以上的电机都采用装配式结构。 自整角机的滑环是由银铜合金制成，电刷采用焊银触点，以保证接触可靠。,第二节,力矩式自整角机,力矩式自整角机结构,力矩式自整角发送机和接收机大都采用两极的凸极机结构。只有在频率较高而尺寸又较大的力矩式自整角机中才采用隐极式结构。选用两极电机是为了保证在整个圆周范围内只有唯一的转子对应位置，从而达到准确指示。选用凸极式结构是为了能获得较好的参数配合关系，以提高运行性能。 力矩式自整角机的定、转子铁心是由高磁导率、低损耗的薄硅钢片冲制后,经涂漆、涂胶叠装而成。其单相绕组作为励磁绕组，做成集中绕组的形式直接套在凸极铁心上。工作时，接入单交流电流励磁。三相绕组称为整步绕组，它做成分布绕组的形式并接成星形，放置在铁心的槽内。,凸极式和隐极式力矩式自整角机,力矩式自整角机可以在定子铁心上放置三相整步绕组，转子凸极铁心上放置单相励磁绕组，并由两组滑环和电刷引出。如我国的ZLF、ZLJ系列。 力矩式自整角机也可将单相励磁绕组放置在定子凸极铁心上，三相整步绕组放置在转子隐极铁心上并由三组滑环和电刷引出。如我国的DI、SS系列。 力矩式自整角机的隐出极式结构通常是将三相整步绕组放置在定子铁心而将励磁绕组放置在转子铁心上，并由两组电刷、滑环引出。,两种凸极式力矩式自整角机的差异,转子凸极式，转子重量轻，滑环数少，因此摩擦力矩小，精度较高。又因电刷、滑环数较少，可靠性也相应提高。这种结构的缺点是转子的单相励磁绕组长期经电剧、滑环通过励滋电流尤其在随动系统中当发送机和接收机的转子处于对应付置(也称为协调位置)即停转时，容易造成电刷和滑环的固定接触处长期发热以致烧坏滑环。所以这种结构适用于容量较小的指示式远距离角度传输系统中。 定子凸极式，转子的滑环与电刷仅当系统中存在失调角时，即自整角机转子处于转动状态时才有电流通过，滑环的工作条件较好。此外，转子采用隐极铁心、 上面放置三相整步绕组，其平衡条件也较好。这种结构的缺点是转子重量大，滑环数目又增为三组，摩擦力矩较大，因而影响精度，又增加了薄弱环节。这种结构大都用于容量较大的力矩式自整角机中。,提高力矩式自整角机结构精度的措施,为了提高力矩式自整角机的精度，通常采用以下儿方面的措施： 三相整步绕组采用分布短距绕组或同心式不等匝绕组； 选定凸极转子适当的极弧长，以使气隙磁密的分布接近正弦波形； 选取较低的磁通密度； 定子铁心扭斜一个定子齿距，以降低齿谐波的影响。 为了提高比整步转矩，力矩式自整角机通常都在转子上装设交轴阻尼绕组。对于接收机来说，阻尼绕组还可以消除转子的振荡，减小阻尼时间。,自整角机运行原理,力矩式自整角机在随动系统中常常用作转角指示，这种工作情况也称作指示运行方式。 右图是它的工作原理图。图中两台自整角机，一台作发送机用，另一台作接收机用。它们的励磁绕组接入同一单相交流电源励磁，三相整步绕组彼此对应相接。 为了便于分析它的运行性能，先作如下简化： 忽略其电枢反应； 假定自整角机气隙磁通密度按正弦规律分布； 自整角机磁路为不饱和状态，忽略磁势和电势中的高次谐波影响。,失调角,在自整角机中，通常以a相整步绕组和励磁绕组两轴线间的夹角，作为转子的位置角。这时发送机转子的位置角 为，接收机转子的位置角为 ，称 为失调角,整步绕组的感应电势,自整角机的整步绕组为星形连接的三相绕组。当励滋绕组接人单相交流电源励磁，电机的气隙中将形成一个正弦分布的脉振磁场。整步绕组各相的感应电势是出同一脉振磁场所感应的变压器电势，因此它们是同相位的。而感应电势的大小将取决于各相整步绕组轴线与励磁绕组轴线之间的相对位置。因整步绕组为三相对称绕组，故整步绕组各相感应电势大小是不同的。 当发送机和接收机的转子位置角不同，即存在失调角时，各相整步绕组回路中的合成电势就不等于零，所以在整步绕组回路中有电流通过。又因各相整步绕组回路是对称的，故回路电流在时间上均同相位，而大小却各不相同。 若以a相整步绕组的轴线和励滋绕组的轴线相一致时作为转子的起始位置。这时a相整步绕组中就有最大的感应电势，其有效值为：,每相整步绕组中的感应电动势,各相回路合成电势： 发送机 接收机 各相绕组中的总电动势,各相绕组中的电流,设整步绕组每相等效阻抗为 ，整步绕组各相回路电流的有效值为： 整步绕组各相回路的电流在时间上同相位，因此无论失调角多大，整步绕组中电流的总和恒为零。 由上式可知，只有当失调角等于零，即发送机和接收机转子处于协调位置时，各相整步绕组中的电流才都为零。相应它们转子上的整步转矩亦为零。 力矩式自整角机在指示工作状态下运行时，因接收机轴上的负载很小，即阻力矩很小故在实际运行中失调角一般不致超过5。,自整角机整步绕组的磁势,当整步绕组中有电流通过，将产生磁势。虽然整步绕组是三相绕组，但通过的电流在时间上同相位，整步绕组的合成滋势应为空间的脉振磁势。,因发送机和接收机的整步绕组是对应相接的，它们通过的电流大小相等方向相反所以对应的各相整步绕组的磁势幅值也都相等。由交流电机的基本原理可知，每相、每极对整步绕组基波磁势的幅值为：,发送机的磁势分量,发送机的交轴磁动势分量 发送机的直轴磁动势分量： 发送磁动势的幅值： 发送合成磁势与交轴的夹角：,接收机的磁势分量,接收机的交轴磁动势分量 接收机的直轴磁动势分量： 接收合成磁动势的幅值： 接收合成磁势与交轴的夹角：,自整角机的磁势分析,由前述分析可知： 发送机和接收机中的直轴磁势分量、交轴磁势分量和合成磁势的大小，与发送机和接收机的位置角无关，仅为失调角的函数。 发送机和接收机整步绕组磁势的直轴分量均为负值，说明直轴电枢反应为去磁作用。在指示状态时，因失调角甚小，整步绕组磁势的直轴分量也极小，可以忽略不计。 发送机和接收机整步绕组磁势的直轴分量大小相等，方向相同；交轴分量大小相等，方向相反。 发送机和接收机整步绕组的合成磁势当失调角很小时，它在空间位置上几乎和交轴重合，因此整步绕组的每相等效阻抗应是交轴阻抗。又因合成磁势是脉振磁势，并在交轴方向装设阻尼绕组，严格来说，该交轴阻抗应是整步绕组交轴短路阻抗。,自整角机转矩的产生,力矩式自整角机工作在同步回转状态，当失调角存在时，作用在电机轴上的电磁转矩即为整步转矩，又称为静态整步转矩。它是由整步绕组中的电流和主磁场相互作用而产生的。,自整角机转矩的大小,由于力矩式自整角机是将整步绕组放在定子上，则作用在转子上的电磁转矩与作用在定子线圈上的电磁转矩大小相等而方向相反。因此作用在自整角机转子上的整步转矩为： 当失调角甚小时，可认为直轴磁势为零，此时整步转矩便可近似认为： 当直轴磁通和交轴磁势在空间均按正弦规律分布，又均随时间呈正弦函数变化，但两者相位不同，因此作用在自整角机转子上的整步转矩又为：,比整步转矩,含义：指力矩式自整角发送机和接收机在协调位置附近失调角为1时所产生的整步转矩。 比整步转矩是力矩式自整角机的一个重要性能指标。其计算公式为：,自整角机转矩与失调角,通过分析可知，力矩式自整角机在指示状态工作时，失调角甚小，整步转矩主要是由交轴磁势与直轴磁通久相互作用所产生。因此，交轴磁势的存在是产生整步转矩的必要条件；整步转矩的大小将与失调角呈正弦函数关系，如右图所示。,力矩式自整角机的主要技术指标,力矩式自整角机通常用于角度传输的指示系统中，因此要求它们有较高的角度传输精度。其主要技术指标如下： 比整步转矩 (也称比力矩) 阻尼时间 零位误差 静态误差,第三节,阻尼绕组,比整步转矩变化曲线,力矩式自整角接收在指示状态下运行，其静态精度主要取决于比整步转矩的大小。由比整步转矩的计算公式可知，接收机的静态比整步转矩的大小主要与整步绕组每相最大感应电势有效值的平方、交轴短路电阻及电抗的大小有关。 在自整角机系统中，通常采用稳压的交流电源励磁，因此电势几乎不变，比整步转矩曲线是以交轴短路电阻及电抗来获得的。曲线如下图所示。,交轴等效电路,由图可见，当电势为常数时为要获得较大的比整步转炬，从而提高力矩式白整角机的精度，就必须尽可能地减小整步绕组的交轴短路电阻，并使整步绕组的交轴短路电抗与之相等。 在自整角机中利用交轴阻尼绕组便可以有效地调整交轴短路参数的大小，使其有较优的配合关系。为了便于分析交轴阻尼绕组对整步绕组交轴短路参数的影响，可根据双绕组变压器等效电路的方法，得到交轴等效电路。因白整角机运行时交轴磁场为交变磁场，故其交轴等效电路相当于同步电机的交轴超瞬态等效电路，又考虑到整步绕组和交轴阻尼绕组的电阻后，如右图所示。,无阻尼绕组等效电路分析,当交轴无阻尼绕组时，整步绕组的交轴阻抗取决于交轴磁路及整步绕组的漏阻抗，这种情况相当于等效电路图中阻尼绕组支路为开路状态，相当于同步电机的稳态交轴等效电路，则： 因交轴电抗通常远大于整步绕组电阻，较大的交轴阻抗值致使比整步转矩减小；同时这种参数的配合也显得很不合理。,装设阻尼绕组等效电路分析,当交轴装设阻尼绕组后，整步绕组的交轴短路阻抗如等效电路图所示。由于阻尼绕组支路的电阻和漏电抗串联后再并联到交轴自电抗上，故整步绕组的交轴短路阻抗值就会减小。因此可得：,装设阻尼绕组的必要性,由上述分析可见，交轴阻尼绕组除了使自整角机的交轴短路阻抗值减小外，还可使整步绕组交轴短路阻抗中的电阻分量增大、电抗分量减小。相应地使自整角机获得合理的参数配合，从而使比整步转矩增大，精度也随之提高。这就是力矩式自整角接收机中一般都要装设交轴阻尼绕组的主要理由之一。 此外，交轴阻尼绕组还可以抑制转于的振荡，起到电气阻尼的作用。若从减小阻尼时间，避免不衰减的振荡发生，往往还要使交轴短路电阻大于交轴短路电抗。这一情况如同两相伺服电动机中单相运行不“自转”的要求和仿。这时也需要通过交轴阻尼绕组来取得合理的参数配合。,阻尼绕组的分类,自整角机中的阻尼绕组可分为两大类： 凸极式转子的阻尼绕组，它又可分为单阻尼回路(即单根阻尼条放置在磁极的中心线位置处)、双阻尼回路(即两根阻尼条放置在磁极中心线的两侧，并将极弧三等分)两种。 隐极式转子的阻尼绕组，它也可以分为两种。第一种是在隐极转子上装设两个在空间传置相互正交的绕组，其中一个绕组作为励磁绕组，另一个绕组自行短接作为交轴阻尼绕组这是通常采用的形式，如右图1所示；第二种是在隐极转子上装设三相对称绕组，其中一相绕组短接作为阻尼绕组，另外二相绕组并联作为励磁绕组如右图2所示，这种接法的优点是不仅短路的一相起着阻尼绕组的作用而且并联的另外两相除了作为励磁绕组外，实际上也起着阻尼绕组的作用。在右图3、4中分别表示了直轴和交轴磁场在各相绕组个产生感应电势的方向。同时可以看出直铀磁场在并联的二个相绕组中感应的电势，对它们所形成的回路而言是方向相反互相抵消的；而交轴磁场感应的电势却在它们所形成的回路中互相叠加，产生环流，它们同样也起着阻尼绕组的作用。,阻尼绕组分析,由交轴等效电路及公式可以看出，装设阻尼绕组后，交轴短路电阻将增大，其增加量主要取决于阻尼绕组电阻的大小；同时，交轴短路电抗将减小，其减小量主要取决于阻尼绕组漏电抗的大小。 阻尼绕组的漏电抗中，包括槽漏抗、端接漏抗、差漏抗，其中差漏抗占主要成分，它是由于磁场波形的非正弦所引起的。当折合到整步绕组交轴等效回路后，阻尼绕组的漏电抗值将是隐极转子时最小，凸极转子双阻尼回路时次之，单阻尼回路时为最大。这是因为隐极转子的阻尼绕组是分布绕组，磁场波形近于正弦，差漏抗较小，而凸极转子双阻尼回路中两根阻尼条相当于它们的漏抗并联，又因为两根阻尼条位置的配置如同短距，这也会使差漏抗值减小。 折合到整步绕组交轴等效回路后阻尼绕组的电阻将是隐极转子时最大凸极转子双阻尼回路时次之，单阻尼回路时为最小。这足因为隐极转子阻尼绕组的槽内绝缘所占面积甚大，致使绕组电阻增大。凸极转子双阻尼回路与单阻尼回路相比，若保持极身尺寸不变、双阻尼时两导条的直径约为单阻尼时一根导条直径的一半，因此双阻尼时导条截面积减小电阻也相应增高。 在自整角机中，随着电机尺寸和频率的改变，整步绕组交轴短路回路漏阻抗中电阻分量 和漏电抗分量之间的比例关系也随之变化。一般来说随着电机尺寸的增大，电阻分量下降，漏电抗分量增大。所以，力矩式自整角接收机中阻尼绕组的选型大致是这样考虑的：对于凸极式自整角机在大尺寸时选取双阻尼回路；尺寸较小时选取单阻尼回路。频率较高而尺寸又较大的自整角机中则可采用隐极转子阻尼绕组。,第四节,多台自整角接收 机的并联使用,接收机并联概述,在实际应用中，经常需要将同一转角信号分别传输到几个不同的地点，于是就提出了用几台接收机同时接到一台发送机上的情况。 若系统中所有的自整角机型号相同，励磁绕组外施电压相同又接收机轴上为空载时，在理论上并不存在对连接接收机台数的限制。因为在协调位置时，整步绕组回路中并没有电流通过。 但事实上，并联的接收机台数会受到下列因素的限制： 比整步转矩的降低， 接收机指示误差的增大，使精度降低 自整角发送机的温升增高； 自整角机整步绕组之间引起环流等。,整步绕组电流与相位角,假如n台同型号的接收机等距离地连接到同一台发送机上，这时对发送机整步绕组而言，n台接收机的整步绕组相当于并联。 发送机a相整步绕组电流： 接收机a相整步绕组电流：,整步绕组回路中电势与电流之间的相位角：,整步绕组比整步转矩,若发送机与接收机型号相同，则发送机和接收机的比整步转矩之比为： 通常发送机与接收机的型号不同，但可认为它们的整步绕组交轴短路电阻与电抗之比近似相同，则发送机和接收机的比整步转矩之比为：,并联接收机台数的限制,由以上分析可知，并联工作时，每台接收机的比整步转矩将随着接收机的台数增多而减小，随着比整步转矩的减小，其指示误差也随之增大，从而系统的精度将会降低。 为了使并联工作接收机的比整步转矩不至显著降低，就必须限制并联工作的接收机的台数或选用具有高比整步转矩的大机座号发送机。 并联接收机应具有相同型号和精度等级，而且负载情况也应相同，否则接收机之间会相互影响，导致精度较高或轴上负载较小的接收机产生较大的误差。 多台接收机并联工作，当它们与发送机之间有失调角存在时，发送机的整步绕组与励磁绕组中的电流会明显增大，致使发送机温升迅速增高，这种影响并随着并联工作的接收机台数增多而显著增大，因此对并联工作的接收机需要进行限制。 此外，由于自整角机的励磁绕组和整步绕组的变化有一定的容差而使并联工作时会因整步绕组的感应电势不等而引起环流，从而一方面使整步绕组的感应电势大小和相位发生变化，另一方面又使自整角机发热，温升增高，这种现象会随着并联工作的接收机台数的增多或发送机与接收机的型号不同而更为显著。,第五节,控制式自整角机,力矩式自整角机的缺点,力矩式自整角机系统作为角度的直接传输还存在着许多缺点： 当接收机转子空载时，有时静态误差可达2，并随着负载转矩或转速的增高而加大。 由于这种系统没有力矩的放大作用，因此克服负载所需要的转矩必须由发送机方来施加。 当多台接收机并联工作时，每台接收机的比整步转矩将随着接收机台数的增多而降低。 这种系统在运行中，如有一台接收机转子因意外原因被卡住，将使系统中所有其他并联工作的接收机都受到影响。 力矩式自整角接收机是属于低阻抗元件，容易引起力矩式发送机的温升增高，并随着接收机转子上负载转矩的增大而急剧上升。,控制式自整角机概述,为了克服上述的缺点，在随动系统中广泛采用了由伺服机构和控制式自整角机组合的系统。 控制式自整角机也分为发送机和接收机两大类。其接收机和力矩式接收机不同，它不 直接驱动机械负载，而只是输出电压信号，其工作情况如同变压器，因此通常称它为自整角变压器。 由于伺服机构中装设了放大器，系统具有较高的灵敏度 角度传输的精度主要取决于自整角机的电气误差，通常可达到几角分。 这种系统对于传动端的联接设备没有更多机械上的限制。在一台发送机分别驱动多个伺服机构的系统中即使其中有一台接收机转子因意外原因发生效障，通常也不至于影响其他接收机正常运行。 控制式白整角机本质上属于电压信号元件，工作时它的温升相当低。 控制式白整角机不直接驱动机械负载，所以这种电机的尺寸就可以做得比相应的力矩式自整角机小一些。,控制式自整角发送机的结构,控制式自整角发送机的结构型式和力矩式自整角发送机很相近，可以采用凸极式转子结构，也可以采用隐极式转子结构。在转子上通常且放置单相励磁绕组。 为了提高电机的精度，有时也在交轴位置装设短路绕组，作为补偿绕组。 控制式自整角发送机比力矩式发送机有较高的空载输入阻抗，因而励磁绕组的匝数较多，磁密较低。 发送机选用凸极结构还可以使它的输出阻抗降低又不影响其精度，这是因为发送机的精度主要取决于三相整步绕组，而与转子结构型式关系不大。 在具有力矩式接收机和控制式自整角变压器的”混合”系统中，力矩式发送机的零位电压如能满足系统要求，可以用它作为系统的发送机，但不宜选用控制式发送机。因为控制式发送机绕组的阻抗较大，当较大电流通过时绕组容易发热而使发送机温升增高。,控制式自整角变压器的结构,为了提高电气精度，降低零位电压，自整角变压器均采用隐极式转子结构，并在转于上装设单相高精度的正弦绕组作为输出绕组。采用隐极式转子结构的优点是： 可以降低从发送机方取用的励磁电流，有利于多台自整角变压器与发送机并联工作； 由于电机的气隙均匀，在运行时，整步绕组的合成磁势在空间任一位置都有相同的磁导，可以避免由于磁通波形发生畸变而影响输出绕组的电势； 因电机的气隙磁导均匀无磁阻转矩(反应转矩)，从而消除了失调角存在时自整角变压器的转子自动跟随发送机转子保持协调位置的任何趋势。 自整角变压器工作时，输出绕组必须接有高阻抗负载，以避免输出绕组的电枢反应磁势引起输出电势的变化。 自整角变压器的定子铁心上，同样放置三相整步绕组。因三相整步绕组匝数较多，磁密又较低，所以它具有较高的空载输入阻抗。 控制式自整角机通常也都采用两极机形式，其它的部件均与力矩式自整角机通用。,控制式自整角机工作原理,在随动系统中，日前广泛采用的是控制式自整角机和伺服机构组成的组合系统，因为它能带动较大的负载并有较高的角度传输精度。其工作原理如右图所示。,在图中，控制式自整角发送机的励磁绕组由单相交流电源励磁，其三相整步绕组和自整角变压器的整步绕组对应相接。而自整角变压器的输出绕组通常接至放大器的输入端，放大器的输出端再接至伺服电动机的控制绕组，这样，由伺服电动机驱动负载转动，并同时通过减速器带动自整角变压器转子构成机械反馈连接。当自整角变压器转子偏转后，失调角减小并使输出绕组的电压信号减小，直至协调位置。,控制式自整角机电势与电流,控制式自整角发送机整步绕组中的电势是由同一个励磁绕组的脉振磁场所感应的，因此各相绕组中的感应电势的相位相同，而大小取决于整步绕组和励磁绕组轴线之间的相对位置。由于控制式自整角机系统中只有发送机的励磁绕组接上单相交流电源励磁，所以也只在发送机的整步绕组中有感应电势。,感应的变压器电势为：,回路的电流为：,控制式自整角机磁势,因控制式自整角发送机和自整角变压器的各相整步绕组回路的阻抗相同,所以整步绕组各相回路的电流在时间上同相位,三相整步绕组的合成磁势为空间脉振磁势。其公式为：,将其分解为直轴和交轴分量可得：,控制式自整角机输出电压,因自整角变压器整步绕组所产生的直轴和交轴磁势均为空间的脉振磁势，所以它们将分别产生直轴脉振磁场和交轴脉振磁场，即： 若输出绕组的轴线与直轴脉振磁场方向一致，则直轴脉振磁场在输出绕组中的感应电势在略去高次谐波磁场的影响后，其输出电压为：,控制式自整角机实际输出电压,由输出电压的计算公式式可知，输出电压是失调角的余弦函数，这将在实际使用时会带来一系列的缺点。 因随动系统总是希望当失调角为零(即协调位置)时，输出电压力零，即无电压信号输出。只有存在失调角后，才有输出电压，并使伺服电动机运转。现在却正好相反，当失调角为零时，输出电压有最大值，而存在失调角后，输出电压反而减小。 此外，当发送机转子由协调位置向不同方向偏转时失调角虽有正、负之分，但输出电压则无，从而无法从自整角变压器的输出电压来判别发送机转子实际的偏转方向。 为了消除上述缺点，在实际使用自整角变压器时，总是先把转子由协调位置转动90电角度，即取原定的交轴方向为零态的起始位置，这时由交轴磁场在输出绕组中感应电势，输出电压为：,控制式自整角机的主要技术指标,电气误差：指由于设计、工艺、材料等因素造成实际的转子转角与理论值的差异的，以角分表示。控制式自整角发送机和自整角变压器的精度就是由电气误差所决定的。