Hva er en lineær differensialtransformator

En vekselstrøm som flyter i en primærspole kan brukes til å indusere en vekselspenning i to sekundærspoler. Hvis de to sekundærviklingene er identiske i sine egenskaper og de to banene til magnetfeltlinjene som går gjennom disse spolene også er identiske, vil de to genererte sekundærspenningene være like. En enhet med denne strukturen kalles en differensialtransformator.

En differensialtransformator kan ha en luftkjerne eller en magnetisk kjerne.

To sekundærviklinger kan kobles enten i fase eller motfase, i det første tilfellet legges spenningene deres til hverandre og i det andre tilfellet trekkes den ene fra den andre.

En primærvikling brukes til å drive to symmetriske sekundærviklinger, hvorav sistnevnte kan kobles sammen slik at sekundærspenningene legger til eller trekker fra hverandre.

Hvis to spoler er koblet i henhold til et subtraksjonsskjema, vil den totale sekundære spenningen være null med samme verdier av spenningene deres.Hvis de magnetiske kretskarakteristikkene til en av disse spolene med vilje endres sammenlignet med magnetkretsegenskapene til den andre spolen, vil de to sekundærspenningene avvike og forskjellen deres vil ikke være null.

Under disse forholdene indikerer fasen til den totale sekundærspenningen hvilken bane av magnetfeltlinjene som har størst motstand, mens amplituden til denne spenningen reflekterer verdien av reluktansforskjellen.

Hvis den samme handlingen brukes til å øke den magnetiske motstanden til den ene banen og redusere den magnetiske motstanden til den andre banen, når utgangsspenningen som reflekterer denne handlingen sin maksimale verdi, og overføringsfunksjonen vil ha størst mulig linearitet.

Siden ingen to sekundærviklinger og ingen to baner av magnetfeltlinjer kan gjøres nøyaktig like, har en differensialtransformator alltid en bestemt utgangsspenning, selv med null nyttesignal ved inngangen.

I tillegg er egenskapene til magnetiske kretser ikke-lineære. Som et resultat av denne ikke-lineariteten oppstår til og med harmoniske komponenter av grunnfrekvensen til den påførte primære eksitasjonsspenningen, som ikke kan kompenseres fullt ut i noe arrangement av sekundærviklingene.

Motviljen til en ferromagnetisk krets med luftgap er en funksjon av spaltebredden med sterk ikke-linearitet. Som et resultat er induktansen til en spole viklet rundt en slik krets også en ikke-lineær funksjon av spaltebredden.

På samme tid, hvis det er to mer eller mindre identiske baner av magnetfeltlinjene, hver med et luftgap, og hvis bredden til det ene gapet øker når bredden til det andre avtar, så er forskjellen i magnetisk motstand til disse baner kan variere tilstrekkelig lineært.

De grunnleggende prinsippene til differensialtransformatoren er nedfelt i praksis i en rekke spesifikke designkonfigurasjoner for mange forskjellige formål.

Lineær variabel differensialtransformator (LVDT) er en passiv transduser (sensor) som fungerer etter prinsippet om gjensidig induksjon og kan brukes til å måle forskyvning, tøyning, trykk og vekt.

Oftest kan de som bruker NS brukes til å måle forskyvning i området fra flere millimeter til centimeter, og konvertere I'm forskyvning direkte til et elektrisk signal.

Induktansen til spolen nær eller innenfor den ferromagnetiske staven er plassert er en funksjon av koordinaten til posisjonen til denne stangen i forhold til spolen med sterk ikke-linearitet.

Hvis en slik stang er en ferromagnetisk krets til en differensialtransformator, kan den sekundære differensialspenningen tjene som en indikator på forskyvningen av stangen, avhengig lineært nok av denne forskyvningen.

Primærviklingen er koblet til en AC-kilde. De to sekundærviklingene S1 og S2 har like mange vindinger og er montert i serie overfor hverandre.

Dermed er EMF indusert i disse viklingene 180° ute av fase med hverandre og dermed oppheves den totale effekten.

Posisjonen til den symmetriske ferromagnetiske kjernen som er gitt i utformingen av differensialtransformatoren, kan bestemmes fra fasen og amplituden til sekundærspenningen.

Den absolutte forskjellen mellom de to sekundærspenningene indikerer den absolutte verdien av forskyvningen av stangen i forhold til senter- eller nullposisjonen, og fasen til denne forskjellige spenningen indikerer retningen til forskyvningen.

B/I-kurven til en lineær variabel differensialtransformator er vist i figuren.

Et eksempel på bruk av en lineær differensialtransformator for å gi nøyaktig posisjonstilbakemelding for ventilovervåking og kontroll i kjemiske anlegg, kraftverk og landbruksutstyr:

Nedsenkbare fortrengningssensorer LVDT D5W:

Disse svingerne er designet for å måle forskyvning og posisjon. De gir nøyaktig måling av posisjonen til ankeret (glidedelen) i forhold til forskyvningssensorhuset.

Nedsenkbare forskyvningstransdusere er designet for å ta målinger mens de er nedsenket i passende væsker. Ikke-magnetiske væsker kan oversvømme armaturrøret uten å påvirke driften av omformeren. Disse omformere er tilgjengelige i ukontrollerte eller fjærreturversjoner.

Ved automatisering av ulike teknologiske prosesser brukes ofte bilaterale omformere med en differensialtransformator med en ferromagnetisk kjerne, som er satt inn i endene med like avstander i de to sekundære spolene.

Når stangen beveger seg aksialt, beveger den seg dypere inn i en av disse spolene og strekker seg fra den andre.Den absolutte forskjellen mellom de to sekundærspenningene indikerer den absolutte verdien av forskyvningen av stangen i forhold til senter- eller nullposisjonen, og fasen til denne forskjellige spenningen indikerer retningen til forskyvningen.

Roterende AC differensialtransformator:

En roterende variabel differensialtransformator er en passiv transformator basert på prinsippet om gjensidig induksjon. Den brukes til å måle vinkelforskyvning.

Designet ligner på en lineær variabel differensialtransformator bortsett fra kjernekonstruksjonen.

Primærviklingen er koblet til en AC-kilde. De to sekundærviklingene S1 og S2 har like mange vindinger og er montert i serie overfor hverandre.

Fordeler med lineær differensialtransformator:

• Det er ingen fysisk kontakt mellom kjernen og spolene;

• Høy pålitelighet;

• Rask respons;

• Lang levetid.

Det er den mest brukte induktive sensoren på grunn av sin høye nøyaktighet.