Što je linearni diferencijalni transformator

Izmjenična struja koja teče u jednom primarnom svitku može se koristiti za induciranje izmjeničnog napona u dva sekundarna svitka. Ako su dva sekundarna namota identična u svojim karakteristikama i dvije staze linija magnetskog polja koje prolaze kroz te zavojnice također su identične, tada će dva generirana sekundarna napona biti jednaka. Uređaj ove strukture naziva se diferencijalni transformator.

Diferencijalni transformator može imati zračnu ili magnetsku jezgru.

Dva sekundarna namota mogu biti spojena ili u fazi ili u protufazi, u prvom slučaju njihovi naponi se zbrajaju, au drugom slučaju se jedan oduzima od drugog.

Primarni namot koristi se za pogon dvaju simetričnih sekundarnih namota, od kojih se potonji može spojiti tako da se sekundarni naponi zbrajaju ili oduzimaju jedan od drugoga.

Ako su dvije zavojnice spojene prema shemi oduzimanja, tada će pri istim vrijednostima njihovih napona ukupni sekundarni napon biti nula.Ako se karakteristike magnetskog kruga jedne od ovih zavojnica namjerno mijenjaju u usporedbi s karakteristikama magnetskog kruga druge zavojnice, tada će se dva sekundarna napona razlikovati i njihova razlika neće biti nula.

Pod tim uvjetima, faza ukupnog sekundarnog napona pokazuje koja putanja linija magnetskog polja ima najveći otpor, dok amplituda tog napona odražava vrijednost razlike reluktacije.

Ako se ista radnja koristi za povećanje magnetskog otpora jedne staze i smanjenje magnetske otpornosti druge staze, tada izlazni napon koji reflektira ovo djelovanje doseže svoju maksimalnu vrijednost, a prijenosna funkcija će imati najveću moguću linearnost.

Budući da dva sekundarna namota i dva puta linija magnetskog polja ne mogu biti potpuno jednaki, diferencijalni transformator uvijek ima određeni izlazni napon, čak i s nultim korisnim signalom na ulazu.

Osim toga, karakteristike magnetskih krugova su nelinearne. Kao rezultat ove nelinearnosti pojavljuju se čak i harmonijske komponente osnovne frekvencije primijenjenog primarnog uzbudnog napona, koje se ne mogu u potpunosti kompenzirati nikakvim rasporedom sekundarnih namota.

Nesklonost feromagnetskog kruga zračnog raspora je funkcija širine raspora s jakom nelinearnošću. Kao rezultat toga, induktivnost zavojnice omotane oko takvog kruga također je nelinearna funkcija širine raspora.

U isto vrijeme, ako postoje dvije više ili manje identične staze linija magnetskog polja, svaka sa zračnim rasporom, i ako se širina jednog raspora povećava kako se širina drugog smanjuje, tada razlika u magnetskom otporu ovih staze mogu varirati dovoljno linearno.

Osnovni principi diferencijalnog transformatora utjelovljeni su u praksi u nizu specifičnih konstrukcijskih konfiguracija za mnoge različite svrhe.

Linearni varijabilni diferencijalni transformator (LVDT) je pasivni pretvarač (senzor) koji radi na principu međusobne indukcije i služi za mjerenje pomaka, naprezanja, tlaka i težine.

Najčešće se pomoću NS-a može mjeriti pomak u rasponu od nekoliko milimetara do centimetara, izravno pretvarajući pomak I'm u električni signal.

Induktivitet zavojnice u blizini ili unutar koje se nalazi feromagnetska šipka funkcija je koordinate položaja ove šipke u odnosu na zavojnicu s jakom nelinearnošću.

Ako je takav štap feromagnetski krug nekog diferencijalnog transformatora, onda sekundarni diferencijalni napon može poslužiti kao pokazatelj pomaka štapa, ovisno dovoljno linearno o tom pomaku.

Primarni namot spojen je na izvor izmjenične struje. Dva sekundarna namota S1 i S2 imaju jednak broj zavoja i montirani su u nizu jedan nasuprot drugog.

Stoga je EMF induciran u ovim namotima za 180° izvan faze jedan s drugim i stoga se ukupni učinak poništava.

Položaj simetrične feromagnetske jezgre predviđene u dizajnu diferencijalnog transformatora može se odrediti iz faze i amplitude sekundarnog napona.

Apsolutna razlika između dva sekundarna napona pokazuje apsolutnu vrijednost pomaka štapa u odnosu na središte ili nultu poziciju, a faza ovog različitog napona pokazuje smjer pomaka.

B/I krivulja linearnog varijabilnog diferencijalnog transformatora prikazana je na slici.

Primjer korištenja linearnog diferencijalnog transformatora za pružanje točne povratne informacije o položaju za nadzor i kontrolu ventila u kemijskim postrojenjima, elektranama i poljoprivrednoj opremi:

Potopni senzori pomaka LVDT D5W:

Ovi pretvarači su dizajnirani za mjerenje pomaka i položaja. Omogućuju točno mjerenje položaja armature (kliznog dijela) u odnosu na kućište senzora pomaka.

Potopni pretvarači pomaka dizajnirani su za mjerenje dok su uronjeni u odgovarajuće tekućine. Nemagnetske tekućine mogu preplaviti armaturnu cijev bez utjecaja na rad pretvarača. Ovi pretvarači dostupni su u nekontroliranim verzijama ili verzijama s povratnom oprugom.

Pri automatizaciji raznih tehnoloških procesa često se koriste bilateralni pretvarači s diferencijalnim transformatorom s feromagnetskom jezgrom, koja je svojim krajevima na jednakom razmaku umetnuta u dva sekundarna svitka.

Kako se šipka pomiče aksijalno, ona se pomiče dublje u jednu od ovih zavojnica i izvlači se iz druge.Apsolutna razlika između dva sekundarna napona pokazuje apsolutnu vrijednost pomaka štapa u odnosu na središte ili nultu poziciju, a faza ovog različitog napona pokazuje smjer pomaka.

Rotacijski AC diferencijalni transformator:

Okretni varijabilni diferencijalni transformator je pasivni transformator koji se temelji na principu međusobne indukcije. Koristi se za mjerenje kutnog pomaka.

Njegov dizajn je sličan onom linearnog varijabilnog diferencijalnog transformatora osim konstrukcije jezgre.

Primarni namot spojen je na izvor izmjenične struje. Dva sekundarna namota S1 i S2 imaju jednak broj zavoja i montirani su u nizu jedan nasuprot drugog.

Prednosti linearnog diferencijalnog transformatora:

• Ne postoji fizički kontakt između jezgre i svitaka;

• Visoka pouzdanost;

• Brzi odgovor;

• Dugi vijek trajanja.

To je najrašireniji induktivni senzor zbog svoje visoke točnosti.