หม้อแปลงดิฟเฟอเรนเชียลเชิงเส้นคืออะไร

กระแสสลับที่ไหลในขดปฐมภูมิสามารถใช้เหนี่ยวนำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าสลับในขดทุติยภูมิสองขดได้ หากขดลวดทุติยภูมิทั้งสองมีลักษณะเหมือนกันและเส้นทางของเส้นสนามแม่เหล็กทั้งสองเส้นที่ผ่านขดลวดเหล่านี้เหมือนกัน แรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิทั้งสองที่สร้างขึ้นจะเท่ากัน อุปกรณ์ที่มีโครงสร้างนี้เรียกว่าดิฟเฟอเรนเชียลทรานส์ฟอร์เมอร์

หม้อแปลงดิฟเฟอเรนเชียลสามารถมีแกนอากาศหรือแกนแม่เหล็ก

ขดลวดทุติยภูมิสองเส้นสามารถเชื่อมต่อได้ทั้งแบบเฟสหรือแบบแอนติเฟส ในกรณีแรก แรงดันไฟฟ้าจะถูกเพิ่มเข้าหากัน และในกรณีที่สอง ขดลวดหนึ่งจะถูกลบออกจากอีกอันหนึ่ง

ขดลวดปฐมภูมิใช้ในการขับเคลื่อนขดลวดทุติยภูมิแบบสมมาตรสองเส้น ซึ่งขดลวดส่วนหลังสามารถเชื่อมต่อกันเพื่อให้แรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิเพิ่มหรือลบออกจากกัน

หากขดลวดสองเส้นเชื่อมต่อกันตามรูปแบบการลบ ดังนั้นที่ค่าแรงดันไฟฟ้าเดียวกัน แรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิทั้งหมดจะเป็นศูนย์หากลักษณะวงจรแม่เหล็กของขดลวดตัวใดตัวหนึ่งมีการเปลี่ยนแปลงโดยเจตนาเมื่อเทียบกับลักษณะวงจรแม่เหล็กของขดลวดตัวอื่น แรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิทั้งสองจะแตกต่างกันและความแตกต่างจะไม่เป็นศูนย์

ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ เฟสของแรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิทั้งหมดบ่งชี้ว่าเส้นทางของเส้นสนามแม่เหล็กใดมีความต้านทานมากที่สุด ในขณะที่แอมพลิจูดของแรงดันไฟฟ้านี้สะท้อนถึงค่าความแตกต่างของการฝืน

หากใช้การกระทำเดียวกันเพื่อเพิ่มความต้านทานแม่เหล็กของเส้นทางหนึ่งและลดความต้านทานแม่เหล็กของอีกเส้นทางหนึ่ง แรงดันเอาต์พุตที่สะท้อนการกระทำนี้จะถึงค่าสูงสุด และฟังก์ชันการถ่ายโอนจะมีความเป็นเส้นตรงมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

เนื่องจากไม่มีขดลวดทุติยภูมิสองเส้นและไม่มีเส้นสนามแม่เหล็กสองเส้นที่เหมือนกันทุกประการ หม้อแปลงดิฟเฟอเรนเชียลจึงมีแรงดันเอาต์พุตที่แน่นอนเสมอ แม้จะมีสัญญาณที่เป็นประโยชน์เป็นศูนย์ที่อินพุตก็ตาม

นอกจากนี้ลักษณะของวงจรแม่เหล็กจะไม่เป็นเชิงเส้น อันเป็นผลมาจากความไม่เป็นเชิงเส้นนี้ แม้แต่องค์ประกอบฮาร์มอนิกของความถี่พื้นฐานของแรงดันกระตุ้นปฐมภูมิที่ใช้ก็ปรากฏขึ้น ซึ่งไม่สามารถชดเชยได้ทั้งหมดสำหรับการจัดเรียงใดๆ ของขดลวดทุติยภูมิ

ความไม่เต็มใจของวงจรแม่เหล็กไฟฟ้าของช่องว่างอากาศเป็นฟังก์ชันของความกว้างของช่องว่างที่มีความไม่เชิงเส้นสูง เป็นผลให้ความเหนี่ยวนำของขดลวดที่พันรอบวงจรดังกล่าวยังเป็นฟังก์ชันที่ไม่ใช่เชิงเส้นของความกว้างของช่องว่าง

ในเวลาเดียวกันหากมีเส้นทางสนามแม่เหล็กสองเส้นทางที่เหมือนกันมากหรือน้อย แต่ละเส้นทางมีช่องว่างอากาศ และถ้าความกว้างของช่องว่างหนึ่งเพิ่มขึ้นเมื่อความกว้างของอีกทางหนึ่งลดลง ความแตกต่างของความต้านทานแม่เหล็กของเส้นทางเหล่านี้ เส้นทางสามารถเปลี่ยนแปลงเป็นเส้นตรงได้พอสมควร

หลักการพื้นฐานของดิฟเฟอเรนเชียลทรานสฟอร์เมอร์ได้นำไปใช้จริงในการกำหนดค่าการออกแบบเฉพาะที่หลากหลายสำหรับวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกันมากมาย

ลิเนียร์ลิเนียร์ดิฟเฟอเรนเชียลทรานสฟอร์เมอร์ (LVDT) เป็นทรานสดิวเซอร์แบบพาสซีฟ (เซ็นเซอร์) ที่ทำงานบนหลักการของการเหนี่ยวนำร่วมกัน และสามารถใช้วัดการกระจัด ความเครียด ความดัน และน้ำหนักได้

บ่อยครั้งที่พวกเขาใช้ NS เพื่อวัดการกระจัดในช่วงหลายมิลลิเมตรถึงเซนติเมตร โดยแปลง I'm displacement เป็นสัญญาณไฟฟ้าโดยตรง

ความเหนี่ยวนำของขดลวดใกล้หรือภายในที่แท่งแม่เหล็กไฟฟ้าตั้งอยู่เป็นฟังก์ชันของพิกัดตำแหน่งของแท่งนี้เทียบกับขดลวดที่มีความไม่เชิงเส้นสูง

หากแกนดังกล่าวเป็นวงจรเฟอร์โรแมกเนติกของหม้อแปลงดิฟเฟอเรนเชียล แรงดันดิฟเฟอเรนเชียลทุติยภูมิสามารถทำหน้าที่เป็นตัวบ่งชี้การกระจัดของแกนได้ ขึ้นอยู่กับการเคลื่อนที่เชิงเส้นที่เพียงพอ

ขดลวดปฐมภูมิเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับ ขดลวดทุติยภูมิ S1 และ S2 สองเส้นมีจำนวนรอบเท่ากันและติดตั้งเป็นอนุกรมตรงข้ามกัน

ดังนั้น EMF ที่ถูกเหนี่ยวนำในขดลวดเหล่านี้จึงอยู่นอกเฟส 180° ซึ่งกันและกัน และทำให้เอฟเฟกต์ทั้งหมดถูกยกเลิก

ตำแหน่งของแกนเฟอร์โรแมกเนติกแบบสมมาตรที่มีให้ในการออกแบบของหม้อแปลงดิฟเฟอเรนเชียลสามารถกำหนดได้จากเฟสและแอมพลิจูดของแรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิ

ความแตกต่างสัมบูรณ์ระหว่างแรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิทั้งสองบ่งชี้ค่าสัมบูรณ์ของการกระจัดของแกนที่สัมพันธ์กับตำแหน่งศูนย์กลางหรือตำแหน่งศูนย์ และเฟสของแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันนี้บ่งชี้ทิศทางของการกระจัด

เส้นโค้ง B / I ของหม้อแปลงดิฟเฟอเรนเชียลตัวแปรเชิงเส้นแสดงอยู่ในรูป

ตัวอย่างของการใช้หม้อแปลงลิเนียร์ดิฟเฟอเรนเชียลเพื่อให้ป้อนกลับตำแหน่งที่ถูกต้องสำหรับการตรวจสอบและควบคุมวาล์วในโรงงานเคมี โรงไฟฟ้า และอุปกรณ์การเกษตร:

ดิสเพลสเมนต์เซนเซอร์ใต้น้ำ LVDT D5W:

ทรานสดิวเซอร์เหล่านี้ออกแบบมาเพื่อวัดการกระจัดและตำแหน่ง พวกเขาให้การวัดตำแหน่งของกระดอง (ส่วนที่เลื่อน) ที่แม่นยำเมื่อเทียบกับตัวเรือนเซ็นเซอร์ดิสเพลสเมนต์

Submersible displacement transducers ได้รับการออกแบบมาเพื่อทำการวัดในขณะที่แช่อยู่ในของเหลวที่เหมาะสม ของเหลวที่ไม่ใช่แม่เหล็กสามารถท่วมท่อกระดองได้โดยไม่กระทบต่อการทำงานของคอนเวอร์เตอร์ ตัวแปลงเหล่านี้มีให้ใช้งานในเวอร์ชันที่ไม่มีการควบคุมหรือสปริงรีเทิร์น

เมื่อทำให้กระบวนการทางเทคโนโลยีต่าง ๆ เป็นอัตโนมัติมักใช้ตัวแปลงทวิภาคีที่มีหม้อแปลงดิฟเฟอเรนเชียลที่มีแกนเฟอร์โรแมกเนติกซึ่งเสียบที่ปลายในระยะทางที่เท่ากันในขดลวดทุติยภูมิทั้งสอง

เมื่อแกนเคลื่อนที่ในแนวแกน มันจะเคลื่อนลึกเข้าไปในขดเหล่านี้และยื่นออกมาจากอีกขดหนึ่งความแตกต่างสัมบูรณ์ระหว่างแรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิทั้งสองบ่งชี้ค่าสัมบูรณ์ของการกระจัดของแกนที่สัมพันธ์กับตำแหน่งศูนย์กลางหรือตำแหน่งศูนย์ และเฟสของแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันนี้บ่งชี้ทิศทางของการกระจัด

หม้อแปลงดิฟเฟอเรนเชียล AC แบบหมุน:

หม้อแปลงดิฟเฟอเรนเชียลแบบแปรผันเป็นหม้อแปลงแบบพาสซีฟตามหลักการของการเหนี่ยวนำร่วมกัน ใช้สำหรับวัดการกระจัดเชิงมุม

การออกแบบนั้นคล้ายกับของหม้อแปลงดิฟเฟอเรนเชียลแบบแปรผันเชิงเส้น ยกเว้นสำหรับโครงสร้างแกนกลาง

ขดลวดปฐมภูมิเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับ ขดลวดทุติยภูมิ S1 และ S2 สองเส้นมีจำนวนรอบเท่ากันและติดตั้งเป็นอนุกรมตรงข้ามกัน

ข้อดีของหม้อแปลงดิฟเฟอเรนเชียลเชิงเส้น:

• ไม่มีการสัมผัสทางกายภาพระหว่างแกนและขดลวด

• ความน่าเชื่อถือสูง

• ตอบสนองอย่างรวดเร็ว;

• อายุการใช้งานยาวนาน

เป็นเซนเซอร์แบบเหนี่ยวนำที่ใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากมีความแม่นยำสูง