差动变压器资料(1)教学文案

式，
.
K Uo W2 Ui
W1 0
分析. ：当衔铁处于初始平衡位置时，因δa=δb=δ0， 则Uo=0。但是 如果被测体带动衔铁移动，例如向上移动Δδ（假设向上移动为正）
时，则有δa=δ0-Δδ， δb=δ0+Δδ，代入上式可得
L11
N
2 1
0
S
2a
, L12
N
2 1
0
S
2b
上式表明：变压器输出电压Uo与衔铁位移量Δδ/δ0成正比。 “－”号的意义:当衔铁向上移动时，Δδ/δ0定义为正， 变压器输出电压Uo与输入电压Ui反相（相位差180°）；而 当衔铁向下移动时，Δδ/δ0则为-|Δδ/δ0|，表明Uo与Ui同相。 图3.12所示为变隙式差动变压器输出电压Uo与位移Δδ的关 系曲线。 变隙式差动变压器灵敏度K
Uo
E2b
E2a
理论特性曲线
o Δ Uo
Uo E2a E2b
实际特性曲线
x
图3.15 差动变压器的输出特性
忽略2，，R并11R1设2R1
E2 b 理论特性曲线
No Uo
o
Δ U o
E2 a
Uo
E2 a
E2 b
实际特性曲线
x
图3.15
差动变压器的输出特性
Image
E2 b
Uo
E2 a
理论特性曲线
L0 )
•
U 1
N2 N1
jQ
0
1
jQ
•
U 1
N2 N1
0
j 1 1
Q
当 Q 很高时相位差
1
1
Q2
(当 Q 1时 ）
•
U 1
N2 N1
0
90 度 的 正 交 分 量 很 小
当r1a<<ωL1a，r1b<<ωL1b时，如果不考虑铁芯与衔铁中
的磁阻影响，可得变隙式差动变压器输出电压Uo的表达
E2b
Uo
E2 a
理论特性曲线
o
Δ U o
U o E2a E2b
实际特性曲线
x
图3.15 差动变压器的输出特性
当初级绕组加以激励电压U时, 根据变压器的工作原理,在两个次级绕组W2a和W2b 中便会产生感应电势E2a和E2b。 如果工艺上保证变压器结构完全对称,则当活动衔铁处 于初始平衡位置时, 必然会使两互感系数M1=M2。根据电磁感应原理, 将有E2a=E2b。由 于变压器两次级绕组反相串联, 因而Uo=E2a-E2b=0 , 即差动变压器输出电压为零。
r1
r2a
＋
I1
L1a
＋ E 2a L2a
＋
U o
RL
U
－
r2b
－
＋ E2b
L2b
－
－
E2b
Uo E2a
理论特性曲线
o Δ U o
Uo E2a E2b
实际特性曲线
x
图3.15 差动变压器的输出特性
图3.12 变隙式差动变压器输出特性
分析结论：
r1
r2a
＋
I1
L1a
＋ E 2a L2a
＋
U o
Uo
E2b
E2a
理论特性曲线
o Δ U o
Uo E2a E2b
实际特性曲线
x
图3.15 差动变压器的输出特性
⑤ 变压器副边开路的条件对由电子线路构成的测量电 路来讲容易满足，但如果直接配接低输入阻抗电路， 须考 虑变压器副边电流对输出特性的影响。
产生零位残余电压的原因如下：
1.差动式电感传感器的电气参数及结构尺寸不可 能完全对称；
2.传感器具有铁损，即磁化曲线的非线性； 3.电源电压中含有高次谐波； 4.线圈具有寄生电容，线圈与外壳、铁心间有分
理论特性曲线
o Δ U o
U o E2a E2b
实际特性曲线
x
图3.15 差动变压器的输出特性
•
U 2 j
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N2 N1
N
2 1
2
O
O S
( 2
0
) 2 ( R1
•
U
j
1
N
2 1
2
O
O S
0 ) 0
•
j
N2 N1
L0
0
U1
( R1 j
L0 )
•
U 1
N2 N1
0
j
L0
( R1 j
o
Δ U o
U o E2 a E2b 实际特性曲线
x
E 2 a 图3.15 差动变压器的输出特性
jM 1 I1
E 2 b j
M 2 I1
E2 b 理论特性曲线
图3.15
Uo
E2 a
o
Δ U o
Uo
E2 a
E2 b
实际特性曲线
x
差动变压器的输出特性
No
Image
Uo
E2b
E2 a
当被测体有位移时，与被测体相连的衔铁的位置将发生相
应的变化，使δa≠δb，互感Ma≠Mb，两次级绕组的互感电势e2a≠e2b， 输出电压Uo=e2a-e2b≠0. ，即差动变压器有电压输出， 此电压的大 小与极性反映被测体位移的大小和方向。
2. 输出特性
在忽略铁损（即涡流与磁滞损耗忽略不计）、漏感以
布电容。
3.2.2 1. 工作原理
T
Ui
R0 Uo
x (a)半波电压输出
T
Ui
x
R0
Uo
(b)半波电流输出
a Tb
Ui
c x d
T
Ui
x
1
4
29
C1
3
11
R0U o
5
8
6
C2
10
7 (c)全波电压输出
Uo
R0
(d )全波电流输出
图3.16 差动整流电路
两个次级线圈反相串联，并且在忽略铁损、导磁体磁阻和线圈分布电容的理想条 件下, 其等效电路。
差动变压器资料(1)
当没有位移时，衔铁C处于初始平衡位置，它与两个铁芯的 间隙有δa0=δb0=δ0，则绕组W1a和W2a间的互感Ma与绕组W1b和W2b 的互感Mb相等，致使两个次级绕组的互感电势相等，即e2a=e2b。 由 于 次 级 绕 组 反 相 串 联 ， 因 此 ， 差 动 变 压 器 输 出 电 压 Uo=e2a. e2b=0。
③ 以上分析的结果是在忽略铁损和线圈中的分布电 容等条件下得到的，如果考虑这些影响，将会使传感器性 能变差（灵敏度降低，非线性加大等）。但是，在一般工 程应用中是可以忽略的。
④ 以上结果是在假定工艺上严格对称的前提下得到 的，而实际上很难做到这一点，因此传感器实际输出特性 存在零点残余电压ΔUo。
及变压器次级开路（或负载阻抗足够大）的条件下，等效
电路。 r1a与L1a , r1b与L1b , r2a与L2a , r2b与L2b，分别为W1a ,
W1b , W2a, W2b绕阻的直流电阻与电感。
Ma
r1a
r2a
＋
E 2 a
＋
L1a
L2a
U o
RL
U i
Mb
r2b
－
E 2b
L1b
L2b
－
r1b
图3.11 差动变隙式变压器的等效电路
RL
U
－
r2b
－
＋ E2b
L2b
－
－
① 首先，供电电源Ui要稳定（获取稳定的输出特性）； 其次，电源幅值的适当提高可以提高灵敏度K值，但要以 变压器铁芯不饱和以及允许温升为条件。
② 增加W2/W1的比值和减小δ0都能使灵敏度K值提高。 （ W2/W1影响变压器的体积及零点残余电压。一般选择传 感器的δ0为0.5 mm。）