Трансформаторные преобразователи

В трансформаторных преобразователях используется изменение взаимной индуктивности между обмотками преобразователя. На рис. 2.14 показан дифференциально-трансформаторный преобразователь с плоским магнитопроводом.

На среднем стержне сердечника расположена первичная обмотка, получающая питание от сети переменного тока. Это обмотка возбуждения. На крайних стержнях расположены две одинаковые вторичные обмотки, включенные последовательно встречно. Во вторичных обмотках наводятся трансформаторные ЭДС

E₁ = 4,44fw₁Ф_1m; E₂ = 4,44fw₂Ф_2m. (2.19)

Выходное напряжение преобразователя в режиме холостого хода равно разности ЭДС вторичных обмоток: U_вых = E₁ – E₂ = 4,44f (w₁Ф_1m – w₂Ф_2m) = 4,44f w(Ф_1m – Ф_2m).

В нейтральном положении якоря магнитный поток Ф, создаваемый первичной обмоткой преобразователя, разветвляется на два равных потока Ф₁ и Ф₂. Поэтому выходное напряжение будет равно нулю. Смещение якоря приводит к изменению магнитных проводимостей правой и левой частей преобразователя, а следовательно, и пропорциональных им магнитных потоков Ф₁ и Ф₂. Так, смещение якоря вправо приводит к тому, что Ф2 > Ф1, в результате чего на выходе преобразователя появляется напряжение. При смещении влево Ф₂ < Ф₁, и на выходе появляется напряжение, фаза которого на 180° отличается от выходного напряжения при смещении вправо.

На рис. 2.15 показан цилиндрический дифференциально-трансформаторный преобразователь. На общем изоляционном каркасе 1 расположены три обмотки: первичная w_п и две одинаковые вторичные w₁ = w₂ = w. Первичная обмотка, состоящая из двух последовательно включенных обмоток, расположена по всей длине преобразователя. Вторичные обмотки расположены одна в верхней, а другая — в нижней части преобразователя и включены между собой последовательно встречно. Преобразо­ватель имеет якорь 2 цилиндрической формы. Снаружи преобразователь имеет цилиндри­ческий магнитопровод 3 из листовой электротехнической стали. Принцип действия аналогичен ранее рассмо­тренному. В нейтральном положении якоря потоки, пронизы­вающие вторичные обмотки, равны друг другу, и выходное напряжение равно нулю. Перемещение якоря приводит к изменению магнитных потоков и наведению во вторичных обмотках ЭДС, не равных друг другу, а следовательно, к появлению выходного напряжения. Изменение направления перемещения якоря вызывает изменение фазы выходного напряжения на 180°.

Величина синусоидального напряжения питания трансформаторных преобразователей составляет 1–50 В, а частота 50–25 000 Гц. При частоте входного сигнала, значительно меньшей, чем частота напряжения питания, трансформаторные преобразователи можно считать безынерционными элементами.

Трансформаторные преобразователи применяются в датчиках уровня, расхода, давления, в устройствах контроля перемещения (например, исполнительных механизмов судовых котлов).