什么是线性差动变压器

在一个初级线圈中流动的交流电可用于在两个次级线圈中感应出交流电压。如果两个次级绕组的特性相同，并且磁力线通过这些线圈的两条路径也相同，则产生的两个次级电压将相等。具有这种结构的装置称为差动变压器。

差动变压器可以有空芯或磁芯。

两个次级绕组可以同相或反相连接，在第一种情况下，它们的电压相互相加，在第二种情况下，一个从另一个中减去。

一个初级绕组用于驱动两个对称的次级绕组，后者可以连接起来，使次级电压彼此相加或相减。

如果两个线圈按照减法方案连接，那么在它们的电压值相同时，总的次级电压将为零。如果这些线圈之一的磁路特性与另一个线圈的磁路特性相比有意改变，则两个次级电压将不同，并且它们的差值不会为零。

在这些条件下，总次级电压的相位表示磁力线的哪条路径具有最大电阻，而该电压的幅度反映了磁阻差的值。

如果用相同的动作增加一条路径的磁阻和减小另一条路径的磁阻，则反映该动作的输出电压达到最大值，传递函数将具有最大可能的线性度。

由于不可能使两个次级绕组和两条磁力线路径完全相同，因此差分变压器始终具有确定的输出电压，即使输入端的有用信号为零。

此外，磁路的特性是非线性的。由于这种非线性，甚至会出现所施加的初级激励电压的基频的谐波分量，这在次级绕组的任何布置中都无法完全补偿。

气隙铁磁电路的磁阻是具有强非线性的间隙宽度的函数。结果，缠绕在这种电路上的线圈的电感也是间隙宽度的非线性函数。

同时，如果有两条或多或少相同的磁力线路径，每条路径都有一个气隙，并且如果一个气隙的宽度随着另一个气隙的宽度的减小而增加，那么这两个磁力线的磁阻差异路径可以充分线性变化。

差动变压器的基本原理在实践中体现在用于许多不同目的的各种特定设计配置中。

线性可变差动变压器 (LVDT) 是一种根据互感原理工作的无源换能器（传感器），可用于测量位移、应变、压力和重量。

大多数情况下，他们使用 NS 可用于测量几毫米到厘米范围内的位移，直接将 I'm 位移转换为电信号。

铁磁棒所在线圈附近或内部的电感是该棒相对于线圈的位置坐标的函数，具有很强的非线性。

如果这样的杆是某个差动变压器的铁磁电路，则次级差分电压可以作为杆位移的指示器，与位移的线性关系足够大。

初级绕组连接到交流电源。两个次级绕组S1和S2匝数相等，相对串联安装。

因此，在这些绕组中感应的 EMF 彼此异相 180°，因此整体效应抵消了。

差动变压器设计中提供的对称铁磁芯的位置可以根据次级电压的相位和幅值来确定。

两个次级电压之间的绝对差表示杆相对于中心或零位置的位移的绝对值，这个不同电压的相位表示位移的方向。

线性可变差动变压器的B/I曲线如图所示。

使用线性差动变压器为化工厂、发电厂和农业设备中的阀门监测和控制提供精确位置反馈的示例：

浸入式位移传感器 LVDT D5W：

这些传感器设计用于测量位移和位置。它们可准确测量电枢（滑动部分）相对于位移传感器外壳的位置。

浸入式位移传感器设计用于在浸没在合适的液体中时进行测量。非磁性液体可以淹没电枢管而不影响转换器的运行。这些转换器提供不受控制或弹簧复位版本。

在自动化各种工艺过程时，经常使用带有铁磁芯的差动变压器的双边转换器，其两端以相等的距离插入两个次级线圈。

当杆轴向移动时，它会更深入地进入这些线圈之一并从另一个线圈延伸。两个次级电压之间的绝对差表示杆相对于中心或零位置的位移的绝对值，这个不同电压的相位表示位移的方向。

旋转式交流差动变压器：

旋转可变差动变压器是一种基于互感原理的无源变压器。它用于测量角位移。

除了铁芯结构外，其设计与线性可变差动变压器的设计相似。

初级绕组连接到交流电源。两个次级绕组S1和S2匝数相等，相对串联安装。

线性差动变压器的优点：

• 铁芯和线圈之间没有物理接触；

• 高可靠性;

• 快速响应；

• 使用寿命长。

由于其高精度，它是使用最广泛的电感式传感器。