Індуктивні перетворювачі, електротехніка

індуктивні перетворювачі

Тіпиіндуктівних перетворювачів. На рис. 7.2, а зображений найбільш поширений перетворювач з малим повітряним зазором. довжина якого змінюється під дією вимірюваної величини Р (зосередженої сили, тиску, лінійного переміщення). Внаслідок зміни зазору змінюється магнітне опір магнітного кола, а значить і індуктивність котушки, одягненою на сердечник і включеної в ланцюг змінного струму. Зміна індуктивного опору котушки веде до відповідної зміни її повного опору Z. Таким чином, виникає функціональна залежність між вимірюваної механічної величиною Р і електричним опором Z перетворювача: і.

Перетворювач зі змінною у відповідності зі значенням вимірюваної величини площею повітряного зазору наведено на рис. 7.2, б. Перетворювачі такого типу можна застосовувати при вимірюванні переміщень близько 5 ... 20 мм.

Наступним типом індуктивних перетворювачів є перетворювач з розімкненим магнітним ланцюгом, зображений на рис. 7.2, в. Він являє собою котушку 1, всередині якої поміщений сталевий сердечник 2. Переміщення сердечника, отже, і зміна індуктивності котушки є функцією вимірюваної величини Р.

Цей тип перетворювача застосуємо для вимірювання значних переміщень сердечника.

Перетворювач, показаний на рис. 7.2, р заснований на зміні магнітного опору внаслідок розмагнічуючого дії вторинних струмів.

У перетворювачі (рис. 7.2, г) екранує, обумовлено вторинними струмами в профільованого електропровідному диску 1 з міді або алюмінію.

Введення в повітряний зазор диска еквівалентно введенню в магнітну ланцюг реактивного магнітного опору Хм. Таким чином, введення Хм викликає зміна загального магнітного опору, пропорційного профілем диска, і отже, куту повороту. Змінюючи профіль диска, можна отримати будь-який вид залежності індуктивності від кута повороту диска.

Перетворювачі цього типу використовуються для вимірювання кутових переміщень до 180 ... 360 о.

Основниесоотношенія для індуктивних перетворювачів. Якщо записати вираз для електричного опору котушки індуктивного перетворювача у вигляді

то неважко встановити, що Z пов'язано з довжиною повітряного зазору гіперболічної залежністю (рис. 7.3), внаслідок чого при початковому зазорі лінійний ділянку характеристики практично обмежений значенням. рівним.

Збільшити лінійний ділянку характеристики можна шляхом використання диференціальних перетворювачів (рис. 7.4), обидві котушки яких включені зазвичай в два сусідніх плеча моста. При Р = 0 якір 1 (рис. 7.4) розташований симетрично щодо обох сердечників, і магнітні опору для потоків, що створюються обома котушками, однакові. Зміни магнітних опорів, що відбуваються під впливом вимірюваної величини Р. мають протилежні знаки.

Як відомо, ток Iук в вимірювальній діагоналі моста може бути з відомим наближенням виражений як

де k - постійний множник, що має розмірність; Z1 і Z2 - опору котушок перетворювача.

Так як при початковому значенні вимірюваної неелектричної величини міст урівноважений

(Z1 = Z2) і при використанні симетричного моста Z3 = Z4. то під дією вимірюваної величини струм змінюється відповідно до виразу

функції; і зображені на рис. 7.5, з якого видно, що лінійна ділянка характеристики перетворювача значно розширився порівняно з лінійним ділянкою характеристики одинарного перетворювача, що дозволяє збільшити робочий переміщення якоря до.

У практиці знайшли застосування майже виключно диференціальні індуктивні перетворювачі.

Пояснюється це не тільки більшою лінійністю характеристики, але головним чином меншою похибкою цих перетворювачів. Одним з основних достоїнств індуктивних перетворювачів є можливість отримання великої потужності перетворювача (до 1 ... 5 В × А), що дозволяє користуватися порівняно малочутливим покажчиком на виході вимірювального ланцюга, а при необхідності - реєструвати вимірюється величину (можливе включення на виході ланцюга самописця або вібратора осцилографа без попереднього посилення). У малогабаритних перетворювачах, однак, часто доводиться вдаватися до включення підсилювача між вимірювальної ланцюгом і покажчиком або реєстратором.