Трансформаторные преобразователи.

Трансформаторный преобразователь представляет собой трансформатор, у которого под влиянием входного сигнала (механическая сила) перемещается подвижный якорь или сердечник и изменяется взаимная индуктивность, что приводит к изменению вторичного, выходного напряжения.

Преобразователи с изменяющимся магнитным сопротивлением конструктивно аналогичны индуктивным и отличаются тем, что имеют две обмотки.

На рис. 7 изображен дифференциальный трансформаторный преобразователь. Он содержит 2 одинарных преобразователя с общим подвижным якорем. Одинарный выделен пунктиром.

рис.7

Рассмотрим механизм работы. Ток I1 в катушке n1  создает магнитный поток, который замыкается через магнитопровод и индуцирует ЭДС в n2  Вт- амплитудная индукция

l2 = ω n2 S Вт sinω t, где

ω n2 S Вт – амплитудная ЭДС ε2  ;

sinω t – закон изменения ЭДС.

ω n2 S Вт = ε2. умножим и разделим ε2  на Hl.

ε2 = ω n2 S Вт · (Hl/ Hl);  S Вт = Φм; ;   Φм / Hl = 1/ Rм  ;   Hl= I1 n1 .

ε2 = ω n1 n2 I1  /  RXм .

RX  -  взаимное магнитное сопротивление.

Если считать Φ1 = Φ2  то RXм  = Rм .

Магнитная цепь трансформаторного преобразователя аналогична магнитной цепи индуктивного, поэтому функция преобразования имеет вид:

ε2 = ω n1 n2 I1 µ0 S (2 δ + lст / µ).

Пренебрегая магнитным сопротивлением стали lст/µ0 «2 δ, получим:

ε2 = ω n1 n2 I1 µ0 S / 2 δ.

ε2 будет зависеть только от δ, если ток I1 не зависит от перемещения якоря. Однако, если преобразователь включить к источнику стабильного напряжения U1  , то при уменьшении воздушного зазора δ возрастает индуктивность первичной обмотки (см. индуктивный преобразователь) L1  и сопротивление первичной цепи ω L1 , что ведет к уменьшению тока I1 и вторичной ЭДС ε2 .  она будет меньше расчетной.

Большей стабильностью первичного тока обладает дифференциальный преобразователь. У него первичные обмотки соединены последовательно, а вторичные – встречно. При перемещении якоря сопротивление одного Z1  возрастает, а другого Z2  уменьшается. В целом сопротивление первичной цепи остается без изменения, а ток I1 – постоянным и равным

I1= U1 / (Z1+ Z2) ≈ U1 / (2ωL0),

а ЭДС зависит только от зазора S.

ЭДС дифференциального преобразователя равно разности ЭДС одинарных, так как они включены встречно

ε2 = ε21 - ε22.

Чувствительность возрастает в 2 раза относительно одинарного. Электрические цепи первичной и вторичной развязаны. Все причины вызывающие погрешности трансформаторных аналогичны индуктивным, но имеются специфические причины, обусловленные протеканием тока во вторичных обмотках и изменением их сопротивления. Погрешность отсутствует при измерении ЭДС ε2  компенсационным методом.