Mi az a lineáris differenciáltranszformátor

Az egyik primer tekercsben folyó váltóáram két szekunder tekercsben váltakozó feszültség indukálására használható. Ha a két szekunder tekercs karakterisztikáját tekintve azonos, és az ezeken a tekercseken áthaladó mágneses erővonalak két útja is azonos, akkor a keletkező két szekunder feszültség egyenlő lesz. Az ilyen szerkezetű készüléket differenciáltranszformátornak nevezzük.

A differenciáltranszformátor légmagos vagy mágneses maggal rendelkezhet.

Két szekunder tekercs köthető akár fázisban, akár ellenfázisban, az első esetben a feszültségeik összeadódnak, a második esetben pedig az egyiket kivonják a másikból.

Egy primer tekercs két szimmetrikus szekunder tekercs meghajtására szolgál, amelyek közül az utóbbi úgy csatlakoztatható, hogy a szekunder feszültségek összeadják vagy kivonják egymást.

Ha két tekercset egy kivonási séma szerint csatlakoztatunk, akkor a feszültségük azonos értékei mellett a teljes szekunder feszültség nulla lesz.Ha az egyik tekercs mágneses áramköri jellemzőit szándékosan megváltoztatják a másik tekercs mágneses áramköri jellemzőihez képest, akkor a két szekunder feszültség eltér, és különbségük nem lesz nulla.

Ilyen körülmények között a teljes szekunder feszültség fázisa jelzi, hogy a mágneses erővonalak melyik útja rendelkezik a legnagyobb ellenállással, míg ennek a feszültségnek az amplitúdója a reluktancia-különbség értékét tükrözi.

Ha ugyanazt a műveletet alkalmazzuk az egyik út mágneses ellenállásának növelésére és a másik út mágneses ellenállásának csökkentésére, akkor az ezt tükröző kimeneti feszültség eléri a maximális értéket, és az átviteli függvény a lehető legnagyobb linearitású lesz.

Mivel nincs két szekunder tekercs és két mágneses erővonal útja sem készíthető teljesen egyforma, a differenciáltranszformátornak mindig van egy meghatározott kimeneti feszültsége, még akkor is, ha a bemeneten nulla hasznos jel van.

Ezenkívül a mágneses áramkörök jellemzői nem lineárisak. Ennek a nemlinearitásnak köszönhetően az alkalmazott primer gerjesztő feszültség alapfrekvenciájának még harmonikus összetevői is megjelennek, amelyek a szekunder tekercsek egyetlen elrendezésében sem kompenzálhatók teljes mértékben.

A légrés ferromágneses áramkör reluktanciája a rés szélességének függvénye erős nemlinearitás mellett. Ennek eredményeként az ilyen áramkör köré tekercselt tekercs induktivitása a rés szélességének nemlineáris függvénye is.

Ugyanakkor, ha a mágneses erővonalak két többé-kevésbé azonos útja van, mindegyik légrésszel, és ha az egyik rés szélessége a másik szélességének csökkenésével nő, akkor ezeknek a mágneses ellenállásának különbsége utak kellően lineárisan változhatnak.

A differenciáltranszformátor alapelvei a gyakorlatban számos speciális tervezési konfigurációban testesülnek meg számos különböző célra.

Lineáris változó differenciáltranszformátor (LVDT) egy passzív jelátalakító (szenzor), amely a kölcsönös indukció elvén működik, és elmozdulás, alakváltozás, nyomás és súly mérésére használható.

Leggyakrabban az NS segítségével néhány millimétertől centiméterig terjedő elmozdulás mérésére használhatók, közvetlenül elektromos jellé alakítva az I'm elmozdulást.

Annak a tekercsnek az induktivitása, amely közelében vagy belsejében a ferromágneses rúd található, ennek a rúdnak a tekercshez viszonyított helyzetének koordinátájának függvénye, erős nemlinearitás mellett.

Ha egy ilyen rúd valamilyen differenciáltranszformátor ferromágneses áramköre, akkor a szekunder differenciálfeszültség a rúd elmozdulásának mutatójaként szolgálhat, elég lineárisan ettől az elmozdulástól.

Az elsődleges tekercs váltóáramú forráshoz csatlakozik. A két S1 és S2 szekunder tekercsnek azonos menetszáma van, és egymással szemben sorba vannak szerelve.

Így az ezekben a tekercsekben indukált EMF 180°-ban nem fázisban van egymással, és így az összhatás megszűnik.

A differenciáltranszformátor kialakításában biztosított szimmetrikus ferromágneses mag helyzete a szekunder feszültség fázisából és amplitúdójából határozható meg.

A két másodlagos feszültség abszolút különbsége a rúd középső vagy nulla pozícióhoz viszonyított elmozdulásának abszolút értékét jelzi, ezen eltérő feszültség fázisa pedig az elmozdulás irányát.

Egy lineárisan változó differenciáltranszformátor B / I görbéje az ábrán látható.

Példa egy lineáris differenciáltranszformátor használatára, amely pontos helyzet-visszacsatolást biztosít a szelepfelügyelethez és -vezérléshez vegyi üzemekben, erőművekben és mezőgazdasági berendezésekben:

LVDT D5W merülő elmozdulásérzékelők:

Ezeket a jelátalakítókat az elmozdulás és a helyzet mérésére tervezték. Pontos mérést biztosítanak az armatúra (csúsztató rész) helyzetéről az elmozdulásérzékelő házához képest.

A merülő elmozdulás-átalakítókat úgy tervezték, hogy megfelelő folyadékokba merülve végezzenek méréseket. A nem mágneses folyadékok eláraszthatják az armatúra csövet anélkül, hogy befolyásolnák az átalakító működését. Ezek a konverterek szabályozatlan vagy rugóvisszatérítéses változatban is kaphatók.

Különböző technológiai folyamatok automatizálása során gyakran alkalmaznak kétoldali konvertereket egy ferromágneses maggal rendelkező differenciáltranszformátorral, amelyet a végeinél egyenlő távolságra helyeznek be a két szekunder tekercsbe.

Ahogy a rúd axiálisan mozog, mélyebbre kerül az egyik tekercsbe, és kinyúlik a másikból.A két másodlagos feszültség abszolút különbsége a rúd középső vagy nulla pozícióhoz viszonyított elmozdulásának abszolút értékét jelzi, ezen eltérő feszültség fázisa pedig az elmozdulás irányát.

Forgó váltóáramú differenciáltranszformátor:

A forgó változó differenciáltranszformátor egy passzív transzformátor, amely a kölcsönös indukció elvén alapul. Szögeltolódás mérésére szolgál.

Felépítése hasonló a lineárisan változó differenciáltranszformátorhoz, kivéve a mag felépítését.

Az elsődleges tekercs váltóáramú forráshoz csatlakozik. A két S1 és S2 szekunder tekercsnek azonos menetszáma van, és egymással szemben sorba vannak szerelve.

A lineáris differenciáltranszformátor előnyei:

• Nincs fizikai érintkezés a mag és a tekercsek között;

• Magas megbízhatóság;

• Gyors válasz;

• Hosszú élettartam.

Nagy pontosságának köszönhetően a legszélesebb körben használt induktív érzékelő.