什麼是線性差動變壓器

在一個初級線圈中流動的交流電可用於在兩個次級線圈中感應出交流電壓。如果兩個次級繞組的特性相同，並且磁力線通過這些線圈的兩條路徑也相同，則產生的兩個次級電壓將相等。具有這種結構的裝置稱為差動變壓器。

差動變壓器可以有空芯或磁芯。

兩個次級繞組可以同相或反相連接，在第一種情況下，它們的電壓相互相加，在第二種情況下，一個從另一個中減去。

一個初級繞組用於驅動兩個對稱的次級繞組，後者可以連接起來，使次級電壓彼此相加或相減。

如果兩個線圈按照減法方案連接，那麼在它們的電壓值相同時，總的次級電壓將為零。如果這些線圈之一的磁路特性與另一個線圈的磁路特性相比有意改變，則兩個次級電壓將不同，並且它們的差值不會為零。

在這些條件下，總次級電壓的相位表示磁力線的哪條路徑具有最大電阻，而該電壓的幅度反映了磁阻差的值。

如果用相同的動作增加一條路徑的磁阻和減小另一條路徑的磁阻，則反映該動作的輸出電壓達到最大值，傳遞函數將具有最大可能的線性度。

由於不可能使兩個次級繞組和兩條磁力線路徑完全相同，因此差分變壓器始終具有確定的輸出電壓，即使輸入端的有用信號為零。

此外，磁路的特性是非線性的。由於這種非線性，甚至會出現所施加的初級激勵電壓的基頻的諧波分量，這在次級繞組的任何佈置中都無法完全補償。

氣隙鐵磁電路的磁阻是具有強非線性的間隙寬度的函數。結果，纏繞在這種電路上的線圈的電感也是間隙寬度的非線性函數。

同時，如果有兩條或多或少相同的磁力線路徑，每條路徑都有一個氣隙，並且如果一個氣隙的寬度隨著另一個氣隙的寬度的減小而增加，那麼這兩個磁力線的磁阻差異路徑可以充分線性變化。

差動變壓器的基本原理在實踐中體現在用於許多不同目的的各種特定設計配置中。

線性可變差動變壓器 (LVDT) 是一種根據互感原理工作的無源換能器（傳感器），可用於測量位移、應變、壓力和重量。

大多數情況下，他們使用 NS 可用於測量幾毫米到厘米範圍內的位移，直接將 I'm 位移轉換為電信號。

鐵磁棒所在線圈附近或內部的電感是該棒相對於線圈的位置坐標的函數，具有很強的非線性。

如果這樣的桿是某個差動變壓器的鐵磁電路，則次級差分電壓可以作為杆位移的指示器，與位移的線性關係足夠大。

初級繞組連接到交流電源。兩個次級繞組S1和S2匝數相等，相對串聯安裝。

因此，在這些繞組中感應的 EMF 彼此異相 180°，因此整體效應抵消了。

差動變壓器設計中提供的對稱鐵磁芯的位置可以根據次級電壓的相位和幅值來確定。

兩個次級電壓之間的絕對差表示桿相對於中心或零位置的位移的絕對值，這個不同電壓的相位表示位移的方向。

線性可變差動變壓器的B/I曲線如圖所示。

使用線性差動變壓器為化工廠、發電廠和農業設備中的閥門監測和控制提供精確位置反饋的示例：

浸入式位移傳感器 LVDT D5W：

這些傳感器設計用於測量位移和位置。它們可準確測量電樞（滑動部分）相對於位移傳感器外殼的位置。

浸入式位移傳感器設計用於在浸沒在合適的液體中時進行測量。非磁性液體可以淹沒電樞管而不影響轉換器的運行。這些轉換器提供不受控製或彈簧復位版本。

在自動化各種工藝過程時，經常使用帶有鐵磁芯的差動變壓器的雙邊轉換器，其兩端以相等的距離插入兩個次級線圈。

當桿軸向移動時，它會更深入地進入這些線圈之一併從另一個線圈延伸。兩個次級電壓之間的絕對差表示桿相對於中心或零位置的位移的絕對值，這個不同電壓的相位表示位移的方向。

旋轉式交流差動變壓器：

旋轉可變差動變壓器是一種基於互感原理的無源變壓器。它用於測量角位移。

除了鐵芯結構外，其設計與線性可變差動變壓器的設計相似。

初級繞組連接到交流電源。兩個次級繞組S1和S2匝數相等，相對串聯安裝。

線性差動變壓器的優點：

• 鐵芯和線圈之間沒有物理接觸；

• 高可靠性;

• 快速響應；

• 使用壽命長。

由於其高精度，它是使用最廣泛的電感式傳感器。