差動變壓器由銜鐵、初級線圈、次級線圈和線圈骨架等組成。初級線圈作為差動變壓器激勵用,相當(dāng)于變壓器的原邊;次級線圈由兩個結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)相同的相同線圈反相串接而成,相當(dāng)于變壓器的副邊。
差動變壓器的工作原理類似變壓器的作用原理。
一、二次繞組間的耦合能隨銜鐵的移動而變化,即繞組間的互感 隨被測位移改變而變化。由于在使用時采用兩個二次繞組反向串接,以差動方式輸出,所以把這種傳感器稱為差動變壓器式電感傳感器,通常簡稱差動變壓器。
差動變壓器工作在理想情況下(忽略渦流損耗、磁滯 損耗和分布電容 等影響),它的等效電路 如圖4.2.2所示。圖U1為一次繞組激勵電壓 ;M1、M2分別為一次繞組與兩個二次繞組間的互感:L1、R1分別為一次繞組的電感 和有效電阻 ;L21、L22分別為兩個二次繞組的電感;R21、R22分別為兩個二次繞組的有交電阻。
對于差動變壓器,當(dāng)銜鐵處于中間位置時,兩個二次繞組互相同,因而由一次側(cè)激勵引起的感應(yīng)電動勢相同。由于兩個二次繞組反向串接,所以差動輸出電動勢為零。
當(dāng)銜鐵移向二次繞組L21一邊,這時互感M1大,M2小,因而二次繞組L21內(nèi)感應(yīng)電動勢大于二次繞組L22內(nèi)感應(yīng)電動勢,這時差動輸出電動勢不為零。在傳感器的是量程內(nèi),銜動移越大,差動輸出電動勢就越大。
同樣道理,當(dāng)銜鐵向二次繞組L22一邊移動差動輸出電動勢仍不為零,但由于移動方向改變,所以輸出電動勢反相。
因此通過差動變壓器輸出電動勢的大小和相位可以知道銜鐵位移量的大小和方向。
由圖4.2.2可以看出一次繞組的電流為:
二次繞組的感應(yīng)動勢為:
由于二次繞組反向串接,所以輸出總電動勢為:(4-2-1)其有效值為: (4-2-2)