文档介绍：实验一差动变压器的性能实验
一、实验目的:
通过差动变压器实验模板来了解差动变压器的工作原理和特性。
二、基本原理:
电感式传感器的基本原理是电磁感应。在电感式传感器中,互感式传感器是把被测量的变化转换为变压器的互感变化。变压器初级线圈输入交流电压,次级线圈则互感应出电势。由于变压器的次级线圈常接成差动形式,故又称为差动变压器式传感器。
差动变压器由一只初级线圈和两只次级线圈及一个铁芯组成,根据内外层排列不同,有二段式和三段式,本实验采用三段式结构。当差动变压器随着被测体移动时差动变压器的铁芯也随着轴向位移,从而使初级线圈和次级线圈之间的互感发生变化,促使次级线圈感应电势产生变化,一只次级线圈感应电势增加,另一只感应电势则减少,将两只次级线圈反向串接(同名端连接。),就引出差动电势输出。其输出电势反映出被测体的移动量。****同名端:
定义一:在同一磁通变量作用下,产生同极性感应电势的端子,为同名端。
定义二:主线圈在某一个瞬间电位为正时,付线圈也一定在同一个瞬间有一个电位为正的对应端,这时我们把这两个对应端叫做该设备线圈的同极性端,或者叫同名端。
同名端大多用在电流互感器及电压互感器上,对变压器称谓同名端的情况很少;因为变压器有多种接线组别,当一、二次绕组接线组别不一致时,可能没有同名端。
图1 差动变压器原理图
在理想情况下(忽略线圈寄生电容及衔铁损耗),差动变压器的等效电路如图。初级线圈的复数电流值为
,
ω—激励电压的角频率;
—激励电压的复数值;
根据电磁感应定律,次级绕组中感应电势的表达式为
当铁芯位于线圈中心位置时
当铁芯向上移动时
当铁芯向下移动时
当铁芯偏离中心位置时,则输出电压随铁芯偏离中心位置程度,逐渐增大,但相位相差180度,但实际上,铁芯位于中心位置,输出电压并不是零电位而是存在零点残余电压,如图2所示。
图2 差动变压器输出特性
在本实验中当传感器随着被测体移动时,由于初级线圈和次级线圈之间的互感发生变化促使次级线圈感应电势产生变化,一只次级感应电势增加,另一只感应电势则减少,将两只次级反向串接,即同名端接在一起,就引出差动输出,其输出电势则反映出被测体的位移量。
本差动变压器式电感传感器,原理如图3所示,差动输出使灵敏度提高,线性度也改善。
图3 差动变压器原理接线图
三、需用器件与单元:主机箱、差动变压器、差动变压器实验模板、测微头、双踪示波器。
四、实验步骤:
附:测微头的组成与使用
测微头组成和读数如图1
测微头读数图
图4 测微头组成与读数
测微头组成: 测微头由不可动部分安装套、轴套和可动部分测杆、微分筒、微调钮组成。
测微头读数与使用:测微头的安装套便于在支架座上固定安装,轴套上的主尺有两排刻度线,标有数字的是整毫米刻线(1mm/格),另一排是半毫米刻线();微分筒前部圆周表面上刻有50等分的刻线()。
用手旋转微分筒或微调钮时,测杆就沿轴线方向进退。微分筒每转过1格,,这也叫测微头的分度值。
测微头的读数方法是先读轴套主尺上露出的刻度数值(注意半毫米刻线);再读与主尺横线对准微分筒上的数值、可以估读1/10分度,,。遇到微分筒