1. 差动变压器零残电压的补偿
差动变压器指的是一种广泛用于电子技术和非电量检测中的变压器装置。主要用于测 量位移、压力、振动等非电量参量。它既可用于静态测量,也可用于动态测量。差动变压器的零点残余电压可用以下几种方法消除:
1。 提高框架和线圈的对称性,特别是两组次级线圈的对称。
2。 采用适当的测量线路,一般可采用在放大电路前加相敏整流器的方法,使其特性曲线发生变化,这样不仅使输出电压能反映铁芯移动的方向,而且使零点残余电压可以小到忽略不计的程度。
3。 采用适当的补偿电路,使零点残余电压为最小接近于零值。下面有三个补偿电路的例子。当使用时,在没有输入信号(铁芯在中间)情况下,调整电位器Rw或电容C,使次级绕组输出为零。
2. 差动变压器的零点残余电压补偿实验
1、自感式传感器的工作原理
电感值与以下几个参数有关:与线圈匝数w平方成正比;与空气隙有效截面积S0成正比;与空气隙长度l0所反比。
2、灵敏度与非线性
气隙型其灵敏度为:差动式传感器其灵敏度:
以上结论在满足Δl/l0<<1时成立。
从提高灵敏度的角度看,初始空气隙l0距离人应尽量小。其结果是被测量的范围也变小。同时,灵敏度的非线性也将增加。如采用增大空气隙等效截面积和增加线圈匝数的方法来提高灵敏度,则必将增大传感器的几何尺寸和重量。这些矛盾在设计传感器时应适当考虑。与截面型自感传感器相比,气隙型的灵敏度较高。但其非线性严重,自由行程小,制造装配困难。因此近年来这种类型的使用逐渐减少。差动式传感器其灵敏度与单极式比较。其灵敏度提高一倍,非线性大大减小。
3、等效电路
自感式传感器从电路角度来看并非纯电感,它既有线圈的铜耗,又有铁芯的涡流及磁滞损耗,这可用折合的有功电阻抗Rq表示。此外,无功阻抗除电感之外还包括绕组间分布电容。这部分电容用集总参数C表示,一个电感线圈的完整等效电路可用图3-4表示。
式中 Rm---磁路总磁阻;
Za---铁芯部分的磁阻抗;
Z0--空气隙的磁阻抗。
4、转换电路
一、调幅电路
调幅电路的一种主要形式是交流电桥。图(a)所示为交流电桥的一般形式。桥臂Zi可以是电阻、电抗或阻抗元件。当空载时,其输出称为开路输出电压,表达式如下。式中U为电源电压。
图 交流电桥的一般形式及等效电路
(a)电阻平衡臂电桥 (b)变压器电桥
二、调频电路
调频电路的基本原理是传感器电感L变化将引起输出电压频率f的变化。一般是把传感器电感L和一个固定电容C接入一个振荡回路中,如图(a)所示。当L变化时,振荡频率随之变化,根据的f大小即可测出被测量值。当L有了微小变化ΔL后,频率变化Δf为
图 调频电路
三、调相电路
调相电路的基本原理是传感器电感L变化将引起输出电压相位φ的变化。图(a)所示是一个相位电桥,一臂为传感器L,另一臂为固定电阻R。设计时使电感线圈具有高品质因数。忽略其损耗电阻,则电感线圈与固定电阻上压降UL与UR互相垂直,如图(b)所示。当电感L变化时,输出电压U0的幅值不变,相位角φ随之变化。
φ与L的关系为
式中ω--电源角频率
图 调相电路
5、零点残余电压
它表现在电桥预平衡时,无法实现平衡,最后总要存在着某个输出值ΔU0,这称为零点残余电压,如图所示。
图 U0-l特性
6、自感式传感器的特点以及应用
自感式传感器有如下几个特点:
①灵敏度比较好,目前可测0.1μm的直线位移,输出信号比较大、信噪比较好;
②测量范围比较小,适用于测量较小位移;
③存在非线性;
④消耗功率较大,尤其是单极式电感传感器,这是由于它有较大的电磁吸力的缘故;
⑤工艺要求不高,加工容易。
3. 差动变压器零点残余电压的补偿
差动变压器在零点位置理论上两个次级线圈电压抵消,输出为零。实际上由于移动铁芯时的机械摩擦、间隙等原因要让铁芯完全处于零位,或检测出铁芯是否处于零位都有相当的难度,也没有必要。
通常是在人为给出一个范围,只要输出在这个范围内就认为输出为零。这时实际输出并不一定是真正的零电压,这个电压就是零点残余电压。
4. 差动变压器补偿电路工作原理
差动输出原理
差动保护是利用基尔霍夫电流定理工作的,当变压器正常工作或区外故障时,将其看作理想变压器,则流入变压器的电流和流出电流(折算后的电流)相等,差动继电器不动作。当变压器内部故障时,两侧(或三侧)向故障点提供短路电流,差动保护感受到的二次电流和的正比于故障点电流,差动继电器动作。 差动保护原理简单、使用电气量单纯、保护范围明确、动作不需延时,一直用于变压器做主保护。另外差动保护还有线路差动保护、母线差动保护等等。 变压器差动保护是防止变压器内部故障的主保护。其接线方式,按回路电流法原理,把变压器两侧电流互感器二次线圈接成环流,变压器正常运行或外部故障,如果忽略不平衡电流,在两个互感器的二次回路臂上没有差电流流入继电器,即:iJ=ibp=iI-iII=0。 如果内部故障,ZD点短路,流入继电器的电流等于短路点的总电流。即:iJ=ibp=iI2+iII2。当流入继电器的电流大于动作电流,保护动作断路器跳闸。
5. 差动变压器产生零点残余电压的原因是什么,如何减小
因为差动式电感传感器的两个次级线圈在电气系数(包括M,L,R等)几何尺寸上不完全相同,所以会存在零点残余电压,而相敏检波器的作用就是可以抑制零点残余误差。
一是解调的主要过程是对调幅信号进行半波或全波整流,无法从检波器的输出鉴别调制信号的相位。
第二,包络检波电路本身不具有区分不同载波频率的信号的能力。对于不同载波频率的信号它都以同样方式对它们整流,以恢复调制信号,这就是说它不具有鉴别信号的能力。
6. 零点补偿后,差动变压器的输出特性有什么变化
因为差动变压器输出的是调幅波,为了辨别衔铁移动的方向,需要对输出波形解调,差动整流电路就是解调电路的一种,差动整流电路对感应和分布电容不明感,不需要考虑相位调整和零点残余电压的影响。
7. 差动变压器特性及残余电压补偿实验报告
电路的原理是把差动变压器两个二次电压分别整流后,以它们的差作为输出,这样二次绕组电压的相位和零点残余电压都不必考虑。
电流输出用在连接低阻抗负载(如线圈式电流表)的场合;电压输出用在连接高阻抗负载(如数字电压表)的场合。
差动整流电路的优点是能消除零点误差的影响,不需要移相器,电路简单,能够使差动变压器的线性范围得到扩展。
当二次绕组阻抗高、负载电阻小、接人电容器进行滤波时,差动整流后输出电压的线性度与不经整流的二次输出电压的线性度相比,铁芯位移大时其输出线性度增加。