Взаимоиндуктивные (трансформаторные) преобразователи

Взаимоиндуктивные (трансформаторные) преобразователи конструктивно аналогичны индуктивным преобразователям и отличаются тем, что вместо одной имеют две обмотки, как представлено на рисунке:

Преобразователь $a)$состоит из $П$ – образного магнитопровода $1$, подвижного якоря $2$ и двух обмоток с числом витков $w_{1}$ и $w_{2}$. При изменении воздушного зазора $\delta$ изменяются магнитное сопротивление магнитопровода $Z_{М}$ и взаимная индуктивность $M$ первой и второй обмоток. При этом изменение ЭДС, наводимой во второй обмотке, составит:

$$\tilde{E}_{2}=j\omega M\tilde{I}_{1},$$

(15.1)

где $\tilde{I}_{1}$ — ток катушки возбуждения. Пренебрегая рассеянием магнитного потока и выражая взаимную индуктивность $M$ через отношение $M=w_{1}w_{2}/Z_{М}$, получим:

$$\tilde{E}_{2}=j\omega w_{1}w_{2}\tilde{I}_{1}/Z_{М}.$$

(15.2)

Так как магнитная цепь трансформаторного преобразователя аналогична магнитной цепи индуктивного преобразователя можно получить функцию преобразования датчика, подставив выражение $(14.3)$ в $(15.2)$:

$$\tilde{E}_{2}=j\omega w_{1}w_{2}\tilde{I}_{1}\frac{μ_{0}S_{0}}{2\delta +l/μ}.$$

(15.3)

Пренебрегая магнитным сопротивлением сердечника по сравнению с магнитным сопротивлением воздушных зазоров (выполняется при условии $l/μ≪2\delta$), окончательно получим:

$$\tilde{E}_{2}=j\omega w_{1}w_{2}\tilde{I}_{1}μ_{0}S_{0}/2\delta.$$

(15.4)

Описанный одинарный преобразователь имеет существенный недостаток, вызванный зависимостью возбуждающего тока $\tilde{I}_{1}$ от величины воздушного зазора $\delta$. Например, при уменьшении $\delta$ возрастает индуктивность первой обмотки и её сопротивление, вызывающее уменьшение тока $\tilde{I}_{1}$ и вторичной ЭДС $\tilde{E}_{2}$.

Большей стабильностью возбуждающего тока обладает дифференциальный преобразователь (рисунок $б$). У этого преобразователя первичные обмотки соединены последовательно и подключены к источнику переменного напряжения, а вторичные включены встречно. Можно показать, что функция преобразования дифференциального трансформаторного датчика имеет вид:

$$\tilde{E}_{2}\approx\tilde{U}_{1}\frac{w_{2}}{w_{1}}\frac{\Delta \delta}{\delta _{0}},$$

(15.5)

где $\Delta \delta$ — смещение якоря относительно его среднего положения. Чувствительность такого датчика пропорциональна питающему напряжению $\tilde{U}_{1}$.

3/5