自同步机(Selsyn/Synchro)电机：应用、类型与控制系统

多数绕线转子感应电机启动后转子绕组短路。启动阶段串联电阻限制浪涌电流。两台电机共用启动电阻时，整个启动期保持同步。这对必须同步旋转的设备(如印刷机、升降桥)至关重要。

电机全投入后，转子绕组短路，同步转矩消失。启动电阻越大，保持同步的同步转矩越强。

移除启动电阻但转子仍并联时，电机无启动转矩却保留显著同步转矩。此布局称自同步机——"self-synchronous"缩写。

共用电阻启动绕线转子感应电机

运行中，一台自同步机转子可静止而另一台轴转动角度θ。机械耦合确保一轴转动迫使另一轴跟随，任一侧阻力传递至另一侧。虽存在大功率多千瓦自同步机，但多数应用用仅几瓦小型机进行仪表远程位置指示。

无启动电阻的自同步机

仪表用自同步机(TX与RX)

仪表自同步机亦称"synchro"，采用单相交流供电转子，并联三相定子。定子不外部激励；由公共三相电源同时供电两台。

发射机(TX)与接收机(RX)转子角度相同时，定子绕组感应电压相同，无电流流动。轴角度分歧时，相位差产生定子电流产生转矩，迫使接收机轴跟随发射机。任一轴可驱动，但接收机作为电气锁定跟随器。

自同步机单相供电转子

TX与RX电气完全相同。接收机通常含惯性阻尼，发射机可替代接收机。自同步机常用于远程位置感测——如发射机连接雷达天线将方位传回控制室指示器。可用于240Vac 50Hz、115Vac 60Hz、115Vac 400Hz、26Vac 400Hz电源。

自同步机应用：远程位置指示

差动发射机-接收机(TDX与TDR)

转矩差动发射机(TDX)具有三相转子和定子。接收轴角度输入和电角度输入，输出合成电角度于定子。此输出可路由至接收机显示两角度和/差。

例：舰载雷达天线TX编码天线相对舰首角度。经TDX加入陀螺罗经舰向，接收机显示天线真北方位，不受舰艇朝向影响。

转矩差动发射机(TDX)

反之，转矩差动接收机(TDR)接受两电角度输入，输出角度和/差于轴。TDX为发射机，TDR为接收机。

TDX减法运算

TDX加法运算

TDR减法运算

TDR加法运算

控制变压器(CT)

控制变压器是特种自同步发射机，转子匝数多于标准TX/RX。对零位高度敏感——转子与定子磁场成90°角时——适合伺服反馈系统。

不同于TX/RX，CT不传递转矩。零位转子输出零；任何偏移产生与角位移成比例的交流误差电压。伺服电机由该误差信号驱动调整轴直到CT零位，闭环完成。

控制变压器(CT)检测伺服零位

典型应用：TX设定期望天线角度。CT耦合天线轴感测实际角度反馈伺服放大器，驱动电机(常为两相交流伺服)直到CT零位。重载场合常用大型直流伺服电机，因其效率更高、调速更易。

伺服用CT感测天线位置零位

飞机应用常用400Hz器件——TX、CT、伺服电机——减小磁性组件尺寸重量。高频允许组件更小同时保持性能。

旋转变压器

旋转变压器将轴角度转换为正弦和余弦电压。两定子绕组空间90°间距，单转子绕组通交流。转子轴旋转时，定子输出电压与sin(θ)、cos(θ)成比例。

旋转变压器将轴角度转换为正弦余弦电压

旋转变压器在雷达系统极具价值：雷达距离输出(正弦波电压)与方位角(轴角度)合成笛卡尔坐标(X,Y)，可显示于地图。TX经Scott-T变压器可适配旋转变压器用途，将三相输出转换为所需正交对。

Scott-T将三相转两相使TX执行旋转变压器功能

替代设计如感应同步器(Inductosyn)为旋转应用提供更高分辨率。

关键要点

• 自同步机(或Synchro)是传递轴转矩的旋转变压器。
• 转矩发射机(TX)将机械轴角度转为三相电输出。
• 转矩接收机(RX)将三相电角度转为机械轴转矩。
• 转矩差动发射机(TDX)加电角度于轴角度，输出合成电角度。
• 转矩差动接收机(TDR)合成两电角度为轴转矩。
• 控制变压器(CT)检测零位，用于伺服反馈环。
• 旋转变压器输出sin(θ)、cos(θ)电压供精密角度测量。
• Scott-T变压器可将TX三相输出转为旋转变压器式正交信号。