Wat is een lineaire differentiaaltransformator

Een wisselstroom die in één primaire spoel vloeit, kan worden gebruikt om een ​​wisselspanning in twee secundaire spoelen op te wekken. Als de twee secundaire wikkelingen identiek zijn in hun kenmerken en de twee paden van de magnetische veldlijnen die door deze spoelen gaan ook identiek zijn, dan zullen de twee gegenereerde secundaire spanningen gelijk zijn. Een apparaat met deze structuur wordt een differentiaaltransformator genoemd.

Een differentiaaltransformator kan een luchtkern of een magnetische kern hebben.

Twee secundaire wikkelingen kunnen in fase of tegenfase worden aangesloten, in het eerste geval worden hun spanningen bij elkaar opgeteld en in het tweede geval wordt de ene van de andere afgetrokken.

Een primaire wikkeling wordt gebruikt om twee symmetrische secundaire wikkelingen aan te drijven, waarvan de laatste zo kan worden aangesloten dat de secundaire spanningen bij elkaar optellen of van elkaar aftrekken.

Als twee spoelen zijn aangesloten volgens een aftrekkingsschema, dan is bij dezelfde waarden van hun spanningen de totale secundaire spanning nul.Als de magnetische circuitkarakteristieken van een van deze spoelen opzettelijk worden gewijzigd in vergelijking met de magnetische circuitkarakteristieken van de andere spoel, zullen de twee secundaire spanningen verschillen en zal hun verschil niet nul zijn.

Onder deze omstandigheden geeft de fase van de totale secundaire spanning aan welk pad van de magnetische veldlijnen de grootste weerstand heeft, terwijl de amplitude van deze spanning de waarde van het terughoudendheidsverschil weergeeft.

Als dezelfde actie wordt gebruikt om de magnetische weerstand van het ene pad te vergroten en de magnetische weerstand van het andere pad te verlagen, bereikt de uitgangsspanning die deze actie weerspiegelt zijn maximale waarde en zal de overdrachtsfunctie de grootst mogelijke lineariteit hebben.

Aangezien geen twee secundaire wikkelingen en geen twee paden van magnetische veldlijnen precies hetzelfde kunnen worden gemaakt, heeft een differentiaaltransformator altijd een bepaalde uitgangsspanning, zelfs als er geen bruikbaar signaal aan de ingang is.

Bovendien zijn de kenmerken van magnetische circuits niet-lineair. Als gevolg van deze niet-lineariteit ontstaan ​​zelfs harmonische componenten van de grondfrequentie van de aangelegde primaire bekrachtigingsspanning, die in geen enkele opstelling van de secundaire wikkelingen volledig kunnen worden gecompenseerd.

De terughoudendheid van een ferromagnetisch circuit met luchtspleet is een functie van de spleetbreedte met sterke niet-lineariteit. Hierdoor is de inductantie van een spoel die rond zo'n schakeling is gewikkeld ook een niet-lineaire functie van de spleetbreedte.

Tegelijkertijd, als er twee min of meer identieke paden van de magnetische veldlijnen zijn, elk met een luchtspleet, en als de breedte van de ene spleet toeneemt naarmate de breedte van de andere afneemt, dan is het verschil in magnetische weerstand van deze paden kunnen voldoende lineair variëren.

De basisprincipes van de differentiaaltransformator worden in de praktijk belichaamd in een verscheidenheid aan specifieke ontwerpconfiguraties voor veel verschillende doeleinden.

Lineaire variabele differentiaaltransformator (LVDT) is een passieve transducer (sensor) die werkt volgens het principe van wederzijdse inductie en kan worden gebruikt om verplaatsing, spanning, druk en gewicht te meten.

Meestal kunnen ze met behulp van NS worden gebruikt om verplaatsing te meten in het bereik van enkele millimeters tot centimeters, waarbij I'm verplaatsing direct wordt omgezet in een elektrisch signaal.

De inductantie van de spoel dichtbij of waarbinnen de ferromagnetische staaf zich bevindt is een functie van de coördinaat van de positie van deze staaf ten opzichte van de spoel met sterke niet-lineariteit.

Als zo'n staaf een ferromagnetisch circuit is van een of andere differentiaaltransformator, dan kan de secundaire differentiaalspanning dienen als een indicator voor de verplaatsing van de staaf, voldoende lineair afhankelijk van deze verplaatsing.

De primaire wikkeling is aangesloten op een wisselstroombron. De twee secundaire wikkelingen S1 en S2 hebben een gelijk aantal windingen en zijn in serie tegenover elkaar gemonteerd.

De EMF die in deze wikkelingen wordt geïnduceerd, is dus 180 ° uit fase met elkaar en dus wordt het algehele effect opgeheven.

De positie van de symmetrische ferromagnetische kern die in het ontwerp van de differentiaaltransformator is voorzien, kan worden bepaald uit de fase en amplitude van de secundaire spanning.

Het absolute verschil tussen de twee secundaire spanningen geeft de absolute waarde aan van de verplaatsing van de staaf ten opzichte van de midden- of nulpositie, en de fase van deze verschillende spanning geeft de richting van de verplaatsing aan.

De B ​​/ I-curve van een lineaire variabele differentiaaltransformator wordt weergegeven in de afbeelding.

Een voorbeeld van het gebruik van een lineaire differentiaaltransformator om nauwkeurige positiefeedback te geven voor klepbewaking en -regeling in chemische fabrieken, energiecentrales en landbouwmachines:

Onderwaterverplaatsingssensoren LVDT D5W:

Deze transducers zijn ontworpen om verplaatsing en positie te meten. Ze zorgen voor een nauwkeurige meting van de positie van het anker (schuifdeel) ten opzichte van de verplaatsingssensorbehuizing.

Onderdompelbare verplaatsingstransducers zijn ontworpen om metingen uit te voeren terwijl ze zijn ondergedompeld in geschikte vloeistoffen. Niet-magnetische vloeistoffen kunnen de ankerbuis overspoelen zonder de werking van de omvormer te beïnvloeden. Deze omvormers zijn verkrijgbaar in ongecontroleerde of veerretourversies.

Bij het automatiseren van verschillende technologische processen worden vaak bilaterale omvormers gebruikt met een differentiaaltransformator met een ferromagnetische kern, die aan de uiteinden op gelijke afstanden in de twee secundaire spoelen wordt gestoken.

Terwijl de staaf axiaal beweegt, beweegt hij dieper in een van deze spoelen en strekt zich uit van de andere.Het absolute verschil tussen de twee secundaire spanningen geeft de absolute waarde aan van de verplaatsing van de staaf ten opzichte van de midden- of nulpositie, en de fase van deze verschillende spanning geeft de richting van de verplaatsing aan.

Roterende AC differentiële transformator:

Een roterende variabele differentiaaltransformator is een passieve transformator gebaseerd op het principe van wederzijdse inductie. Het wordt gebruikt om hoekverplaatsing te meten.

Het ontwerp is vergelijkbaar met dat van een lineaire variabele differentiaaltransformator, behalve de kernconstructie.

De primaire wikkeling is aangesloten op een wisselstroombron. De twee secundaire wikkelingen S1 en S2 hebben een gelijk aantal windingen en zijn in serie tegenover elkaar gemonteerd.

Voordelen van lineaire differentiële transformator:

• Er is geen fysiek contact tussen de kern en de spoelen;

• Hoge betrouwbaarheid;

• Snelle reactie;

• Lange levensduur.

Het is de meest gebruikte inductieve sensor vanwege zijn hoge nauwkeurigheid.