自整角機包括：
　　A、使用于信號傳輸系統作檢測元件用的控制式自整角機；
　　控制式自整角機包括控制式發(fā)送機ZKF和控制式變壓器ZKB。
　　B、使用于力矩傳輸系統作指示用的力矩式自整角機。
　　力矩式自整角機包括力矩式發(fā)送機ZLF和力矩式接收Z(yǔ)LJ。
　　控制式自整角機是作為角度和位置的檢測元件，可以將轉角轉換成電信號或將角度的數字量轉變?yōu)殡妷耗M量，而且精密程度較高，誤差范圍僅有3′～14′。因此，控制式自整角機用于精密的閉環(huán)控制的伺服系統中是很適宜的。
　　力矩式自整角機用做遠距離轉角指示，即將機械角度變換為力矩輸出，但無(wú)力矩放大作用，接收誤差稍大，負載能力較差，其靜態(tài)誤差范圍為0.5°～2°。因此，力矩式自整角機只適用于輕負載轉矩及精度要求不太高的開(kāi)環(huán)控制的伺服系統里。

　　自整角機是一種將轉角變換成電壓信號或將電壓信號變換成轉角，以實(shí)現角度傳輸、變換和指示的元件。它可以用于測量或控制遠距離設備的角度位置，也可以在隨動(dòng)系統中用作機械設備之間的角度聯(lián)動(dòng)裝置，以使機械上互不相聯(lián)的兩根或兩根以上轉軸保持同步偏轉或旋轉。通常是兩臺或多臺組合使用，產(chǎn)生信號一方的自整角機稱(chēng)為發(fā)送機，接收信號一方的自整角機稱(chēng)為接收機。
　　自整角機是一種微型電機，所以自整角機和一般旋轉電機的結構相似，主要由定子和轉子兩大部分組成。下面根據自整角機的使用用途，分別介紹控制式自整角機和力矩式自整角機的工作原理。

1、控制式自整角機工作原理

　　控制式自整角機的工作原理可以由圖1來(lái)說(shuō)明。圖1中，由結構、參數均相同的兩臺自整角機構成自整角機組。一臺用來(lái)發(fā)送轉角信號，稱(chēng)為自整角發(fā)送機，用ZKF表示，它的勵磁繞組接到單相交流電源上。另一臺用來(lái)接收轉角信號并將轉角信號轉換成轉子繞組中的感應電動(dòng)勢輸出，稱(chēng)之為自整角接收機，用ZKJ表示。兩臺自整角機定子中的整步繞組（定子繞組）均接成星形，三對相序相同的相繞組分別接成回路。

 
圖1控制式自整角機工作原理圖

　　在自整角發(fā)送機的勵磁繞組中通入單相交流電流時(shí)，兩臺自整角機的氣隙中都將產(chǎn)生脈振磁場(chǎng)。脈振磁場(chǎng)使自整角發(fā)送機整步繞組的各相繞組生成時(shí)間上同相位的感應電動(dòng)勢，電動(dòng)勢的大小取決于整步繞組中各相繞組的軸線(xiàn)與勵磁繞組軸線(xiàn)之間的相對位置。當整步繞組中的某一相繞組軸線(xiàn)與勵磁繞組軸線(xiàn)重合時(shí)，該相繞組中的感應電動(dòng)勢為最大值，用E表示電動(dòng)勢的最大值。
　　設發(fā)送機整步繞組中的A相繞組軸線(xiàn)與其對應的勵磁繞組軸線(xiàn)的夾角為θ1，接收機整步繞組中的A相繞組軸線(xiàn)與其對應的勵磁繞組（轉子繞組）軸線(xiàn)的夾角為θ2，如圖1所示。發(fā)送機整步繞組中各相繞組的感應電動(dòng)勢有效值為：
　　Ea=E*cosθ1
　　Eb=E*cos（θ1+120°）
　　Ec=E*cos（θ1-120°）
　　由于各相整步繞組對應接成回路，所以感應電動(dòng)勢在各相繞組中產(chǎn)生感應電流，設Z為ZKF相繞組的阻抗ZF、ZKJ相繞組的阻抗ZJ和連接線(xiàn)的阻抗ZL之和，Z=ZF+ZJ+ZL，I=E/Z（I為勵磁磁通軸線(xiàn)和定子繞組軸線(xiàn)重合時(shí)定子某相電流的有效值，每相最大電流有效值），則ZKF與ZKJ的各相繞組回路中產(chǎn)生各相電流為：
　　Ia=I*cosθ1
　　Ib=I*cos（θ1+120°）
　　Ic=I*cos（θ1-120°）
　　三相對稱(chēng)整步繞組流過(guò)電流時(shí)，感應電流產(chǎn)生感應磁場(chǎng)。分析整步繞組電流產(chǎn)生的感應磁場(chǎng)，其合成磁場(chǎng)方向在勵磁繞組的軸線(xiàn)上，且根據楞次定律，合成磁場(chǎng)必定對勵磁磁場(chǎng)起去磁作用，所以合成磁通密度相量B在勵磁繞組軸線(xiàn)上，方向與勵磁繞組產(chǎn)生的磁通密度相量Bj相反。
　　發(fā)送機和接收機的三相定子繞組是對應連接的，所以各對應相的電流大小相等、方向相反，所以接收機合成磁場(chǎng)軸線(xiàn)也與D’1相相夾θ1，但方向與發(fā)送機中的合成磁場(chǎng)相反，該磁場(chǎng)以B’表示。

 
圖2自整角機定、轉子磁場(chǎng)關(guān)系

　　當接收機轉子繞組軸線(xiàn)與定子繞組軸線(xiàn)差θ2時(shí)，合成磁場(chǎng)的軸線(xiàn)與接收機轉子繞組軸線(xiàn)夾角為θ2-θ1=d，則合成磁場(chǎng)在接收機轉子繞組中產(chǎn)生的感應電勢的有效值為：

E0=E0max*cosd

　　E0max是定子合成磁場(chǎng)軸線(xiàn)與轉子繞組軸線(xiàn)重合時(shí)的感應電勢，此時(shí)達到最大。

 
圖３定子合成軸線(xiàn)與輸出繞組軸線(xiàn)夾角

　　通常把d=90°（與定子B垂直）的位置作為協(xié)調位置，偏離此位置的角度叫失調角g，g=90°-g。

E0=E0max*cosg=E0max*sing

　　由于接收機轉子不轉動(dòng)，即θ2保持恒定。所以接收機輸出電動(dòng)勢的大小反映了發(fā)送機轉子的偏轉角度，輸出電動(dòng)勢的極性反映了發(fā)送機轉子的偏轉方向，從而實(shí)現了將轉角轉換成電信號。

2、力矩式自整角機工作原理

　　帶電的閉合導體在交變磁場(chǎng)中會(huì )產(chǎn)生感生電動(dòng)勢并產(chǎn)生電流，載流導體在磁場(chǎng)中將受到安培力的作用。因此在控制式自整角接收機的轉子繞組也施加交流激磁電壓時(shí)，接收機的轉子就可以帶動(dòng)一定的負載轉動(dòng)。力矩式自整角機就是利用這個(gè)原理進(jìn)行工作的（圖4為力矩式自整角機的工作原理圖）。

 
圖4力矩式自整角機原理圖

　　應用疊加原理分別考慮ZLF勵磁磁通和ZLJ勵磁磁通的作用，所以ZLF和ZLJ同時(shí)勵磁定子繞組所產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)應該是B和B‘的疊加。
　　為分析方便將ZLJ中的B分解成兩個(gè)分量，直軸分量B*（1-cosd）與轉子電流i_f相互作用產(chǎn)生電磁力，但不產(chǎn)生轉矩。交軸分量B*cosd與i_f相互作用產(chǎn)生轉矩。

 
圖6轉子電流與定子磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生轉矩

　　在該轉矩作用下使失調角d減小，當其為零后B*sind=0，轉矩為零，使ZLJ轉子軸線(xiàn)停止在與ZLF轉子軸線(xiàn)一致的位置上；當d=90°時(shí)，產(chǎn)生最大整步轉矩，最大整步轉矩用Tm表示，那么接收機的整步轉矩可以表示為

 T=Tm*sind

1、控制式自整角機的主要技術(shù)指標

　?。?）電氣誤差Δre

　　自整角發(fā)送機定子繞組中的感應電勢理論值滿(mǎn)足：
　　E1 = E cosq1     E2 = Ecos (q1 +120°)     E3 = E cos (q1 -120°)
　　但由于設計、工藝、材料等因素的影響，各組線(xiàn)電勢的實(shí)際值不等于理論值。轉動(dòng)轉子使其偏離給定的電氣角，直到實(shí)際的線(xiàn)電勢和理論值相等。將電氣角和實(shí)測角相比，超前為正誤差，滯后為負誤差。每隔15°測一次。正、負最大誤差絕對值之和的一半定義為發(fā)送機的電氣誤差，Δd_m為最大誤差。

Δre=（|+Δd_m|+|-Δd_m|）/2

　?。?）零點(diǎn)位電壓U0

　　接收機轉子與發(fā)送機轉子處于協(xié)調位置時(shí)輸出繞組出現的端電壓叫零位電壓或殘余電壓。一般有50～180 mV的殘余電壓。

　?。?）比電壓Uθ

　　ZKJ在協(xié)調位置附近單位失調角（取 g=1°）時(shí)的輸出電壓稱(chēng)為比電壓Uθ，比電壓大同樣大小的失調角所獲得的信號電壓也大，因此系統的靈敏度高 。

　?。?）輸出相位移Φ

　　輸出相位移是指ZKJ輸出電壓的基波分量對ZKF勵磁電壓基波分量的時(shí)間相位差。目前，國產(chǎn)ZKJ的輸出相位移為2°～20°。 

　?。?）速度誤差Δrv

　　當轉子轉速較高時(shí)，由于發(fā)送機定子繞組切割轉子磁場(chǎng)產(chǎn)生切割電勢，并在兩定子繞組中產(chǎn)生附加電流和磁場(chǎng)，因而在ZKJ輸出繞組中感應電勢，稱(chēng)為速度電勢。由于速度電勢的存在，使得ZKJ轉子最后所處的位置不是g=0的地方，而是偏離協(xié)調位置Δrv。這樣，就造成了速度誤差Δrv。轉速越高，速度電勢越大，速度誤差也越大。

2、力矩式自整角機的主要技術(shù)指標

　?。?）阻尼時(shí)間td

　　指強迫接收機轉子失調(177±2)°，放松后，經(jīng)過(guò)衰減振蕩達到協(xié)調位置時(shí)所需要的時(shí)間。按規定阻尼時(shí)間不應大于3s。阻尼時(shí)間越短，表示接收機的跟隨性能越好。為此，在力矩式接收機中通常都裝有阻尼繞組，也有的裝有機械阻尼器。

　?。?）零位誤差Δθ₀

　　當ZLF的轉子勵磁后，在理論上，從線(xiàn)電動(dòng)勢為零的某一位置(基準零位)開(kāi)始，轉子每轉過(guò)60°，整步繞組中必有一線(xiàn)電動(dòng)勢(Eab或Ebc或Eca)為零，此位置稱(chēng)為理論電氣零位。 但是由于設計、工藝、材料等因素的影響，實(shí)際電氣零位與理論電氣零位存在著(zhù)差異，兩者之差稱(chēng)為力矩式自整角機的零位誤差。

　?。?）比整步轉矩T_θ

　　指力矩式自整角發(fā)送機和接收機在協(xié)調位置附近失調角為1°時(shí)所產(chǎn)生的整步轉矩。即

 T_θ=Tm*sin1°

　　比整步轉矩越大，其整步能力越強，靜態(tài)誤差越小，所以比整步轉矩是ZLJ的一項重要性能指標。一般產(chǎn)品數據中均列出它的數值。

　?。?）靜態(tài)誤差 Δθ_s
　　發(fā)送機處于停轉或轉速很低時(shí)的工作狀態(tài)稱(chēng)為靜態(tài)。在理想情況下，接收機應與發(fā)送機轉過(guò)相同的角度。但由于接收機軸上存在摩擦轉矩和阻尼轉矩，所以使兩機的轉角出現差值。把靜態(tài)空載運行而達到協(xié)調位置時(shí)，發(fā)送機轉子轉過(guò)的角度與接收機轉子轉過(guò)的角度之差稱(chēng)為靜態(tài)誤差。 
　　靜態(tài)誤差通常用度或角分表示，它決定接收機的精度。根據靜態(tài)誤差的大小可分為三個(gè)精度等級：0級為0.5°，1級為1.2°，2級為2°。 

　　圖７是雷達俯仰角自動(dòng)顯示系統示意圖。圖中自整角發(fā)送機2轉軸直接與雷達天線(xiàn)的俯仰角α耦合，因此雷達天線(xiàn)的俯仰角α就是自整角發(fā)送機的轉角?？刂剖阶哉墙邮諜C1轉軸與由交流伺服電動(dòng)機3驅動(dòng)的系統負載（刻度盤(pán)5或火炮等負載）的軸相連，其轉角用β表示。接收機轉子繞組輸出電動(dòng)勢E2（有效值）與兩軸的差角γ即α-β近似成正比，即

E₂=K(α-β)=K*γ…………時(shí)鐘K為常數

　　E₂經(jīng)放大器放大后送至交流伺服電動(dòng)機的控制繞組，使交流伺服電動(dòng)機轉動(dòng)?？梢?jiàn)，只要α≠β，即γ≠0，就有E₂≠0，伺服電動(dòng)機便要轉動(dòng)，使γ減小，直至γ=0。如果α不斷變化，系統就會(huì )使β跟著(zhù)aα變化，以保持γ=0，這樣就達到了轉角自動(dòng)跟蹤的目的。只要系統的功率足夠大，接收機上便可帶動(dòng)火炮一類(lèi)阻力矩很大的負載。發(fā)送機和接收機之間只需三根連線(xiàn)，便實(shí)現了遠距離顯示和操縱。

圖7雷達俯仰角自動(dòng)顯示系統原理圖

1—自整角接收機；2—自整角發(fā)送機；3—交流伺服電動(dòng)機；4—放大器；5—刻度盤(pán)；6—減速器

　　圖9為自整角機電氣參數測試原理圖。自整角機的測試包括勵磁繞組及整步繞組的電壓、電流、頻率、功率、諧波及相關(guān)相位角等參數。同時(shí)，通過(guò)相關(guān)上位機軟件運算，還可計算出電氣誤差、零位電壓、比電壓、輸出相位移、速度誤差、零位誤差、靜態(tài)誤差等參數。

圖9自整角機電氣參數測試原理圖