Ce este un transformator diferențial liniar

Un curent alternativ care curge într-o bobină primară poate fi utilizat pentru a induce o tensiune alternativă în două bobine secundare. Dacă cele două înfășurări secundare sunt identice în caracteristicile lor și cele două căi ale liniilor de câmp magnetic care trec prin aceste bobine sunt și ele identice, atunci cele două tensiuni secundare generate vor fi egale. Un dispozitiv cu această structură se numește transformator diferențial.

Un transformator diferenţial poate avea un miez de aer sau un miez magnetic.

Două înfășurări secundare pot fi conectate fie în fază, fie în antifază, în primul caz tensiunile lor se adună între ele și în al doilea caz se scad una din cealaltă.

O înfășurare primară este utilizată pentru a antrena două înfășurări secundare simetrice, cea din urmă putând fi conectată astfel încât tensiunile secundare să se adauge sau să se scadă unele de altele.

Dacă două bobine sunt conectate conform unei scheme de scădere, atunci la aceleași valori ale tensiunilor lor, tensiunea secundară totală va fi zero.Dacă caracteristicile circuitului magnetic ale uneia dintre aceste bobine sunt modificate în mod intenționat în comparație cu caracteristicile circuitului magnetic al celeilalte bobine, atunci cele două tensiuni secundare vor diferi și diferența lor nu va fi zero.

În aceste condiții, faza tensiunii secundare totale indică calea liniilor de câmp magnetic are cea mai mare rezistență, în timp ce amplitudinea acestei tensiuni reflectă valoarea diferenței de reluctitate.

Dacă aceeași acțiune este utilizată pentru a crește rezistența magnetică a unei căi și pentru a scădea rezistența magnetică a celeilalte căi, atunci tensiunea de ieșire care reflectă această acțiune atinge valoarea maximă, iar funcția de transfer va avea cea mai mare liniaritate posibilă.

Deoarece nu pot fi făcute două înfășurări secundare și două căi ale liniilor de câmp magnetic exact la fel, un transformator diferențial are întotdeauna o tensiune de ieșire definită, chiar și cu semnal util zero la intrare.

În plus, caracteristicile circuitelor magnetice sunt neliniare. Ca urmare a acestei neliniarități apar chiar și componente armonice ale frecvenței fundamentale a tensiunii de excitație primară aplicată, care nu pot fi compensate complet în nicio aranjare a înfășurărilor secundare.

Reticența unui circuit feromagnetic cu spațiu de aer este o funcție a lățimii spațiului cu neliniaritate puternică. Ca rezultat, inductanța unei bobine înfășurate în jurul unui astfel de circuit este, de asemenea, o funcție neliniară a lățimii spațiului.

În același timp, dacă există două căi mai mult sau mai puțin identice ale liniilor de câmp magnetic, fiecare cu un spațiu de aer și dacă lățimea unui spațiu crește pe măsură ce lățimea celuilalt scade, atunci diferența de rezistență magnetică a acestora traseele pot varia suficient de liniar.

Principiile de bază ale transformatorului diferențial sunt concretizate în practică într-o varietate de configurații de proiectare specifice pentru multe scopuri diferite.

Transformator diferențial liniar variabil (LVDT) este un traductor (senzor) pasiv care funcționează pe principiul inducției reciproce și poate fi folosit pentru a măsura deplasarea, deformarea, presiunea și greutatea.

Cel mai adesea, ei folosind NS pot fi folosiți pentru a măsura deplasarea în intervalul de la câțiva milimetri la centimetri, transformând direct deplasarea într-un semnal electric.

Inductanța bobinei în apropierea sau în interiorul căreia se află tija feromagnetică este o funcție de coordonatele poziției acestei tije față de bobina cu neliniaritate puternică.

Dacă o astfel de tijă este un circuit feromagnetic al unui transformator diferenţial, atunci tensiunea diferenţială secundară poate servi ca un indicator al deplasării tijei, depinzând suficient de liniar de această deplasare.

Înfășurarea primară este conectată la o sursă de curent alternativ. Cele două înfășurări secundare S1 și S2 au un număr egal de spire și sunt montate în serie una față de cealaltă.

Astfel, EMF indus în aceste înfășurări este defazat cu 180° unul față de celălalt și astfel efectul general se anulează.

Poziția miezului feromagnetic simetric prevăzut în proiectarea transformatorului diferențial poate fi determinată din faza și amplitudinea tensiunii secundare.

Diferența absolută dintre cele două tensiuni secundare indică valoarea absolută a deplasării tijei față de poziția centrală sau zero, iar faza acestei tensiuni diferite indică direcția deplasării.

Curba B / I a unui transformator diferențial liniar variabil este prezentată în figură.

Un exemplu de utilizare a unui transformator diferențial liniar pentru a oferi feedback precis de poziție pentru monitorizarea și controlul supapelor în fabrici chimice, centrale electrice și echipamente agricole:

Senzori de deplasare submersibili LVDT D5W:

Aceste traductoare sunt proiectate pentru a măsura deplasarea și poziția. Acestea asigură măsurarea precisă a poziției armăturii (partea de alunecare) față de carcasa senzorului de deplasare.

Traductoarele de deplasare submersibile sunt proiectate pentru a efectua măsurători în timp ce sunt scufundate în lichide adecvate. Lichidele nemagnetice pot inunda tubul armăturii fără a afecta funcționarea convertorului. Aceste convertoare sunt disponibile în versiuni necontrolate sau cu retur cu arc.

La automatizarea diferitelor procese tehnologice, se folosesc adesea convertoare bilaterale cu un transformator diferențial cu miez feromagnetic, care este introdus la capete la distanțe egale în cele două bobine secundare.

Pe măsură ce tija se mișcă axial, se mișcă mai adânc într-una dintre aceste bobine și se extinde de la cealaltă.Diferența absolută dintre cele două tensiuni secundare indică valoarea absolută a deplasării tijei față de poziția centrală sau zero, iar faza acestei tensiuni diferite indică direcția deplasării.

Transformator diferențial de curent alternativ rotativ:

Un transformator diferențial variabil rotativ este un transformator pasiv bazat pe principiul inducției reciproce. Este folosit pentru a măsura deplasarea unghiulară.

Designul său este similar cu cel al unui transformator diferențial variabil liniar, cu excepția construcției miezului.

Înfășurarea primară este conectată la o sursă de curent alternativ. Cele două înfășurări secundare S1 și S2 au un număr egal de spire și sunt montate în serie una față de cealaltă.

Avantajele transformatorului diferențial liniar:

• Nu există contact fizic între miez și bobine;

• Fiabilitate ridicată;

• Răspuns rapid;

• Durată lungă de viață.

Este cel mai utilizat senzor inductiv datorită preciziei sale ridicate.