Принцип действия, конструкции, достоинства и недостатки. Принцип действия трансформаторных (взаимоиндуктивных) ИП основан на изменении взаимной индуктивности между двумя обмотками под действием входного сигнала

Принцип действия трансформаторных (взаимоиндуктивных) ИП основан на изменении взаимной индуктивности между двумя обмотками под действием входного сигнала. Одна из обмоток является намагничивающей, а с другой снимается напряжение.

г) д)

Рис. 8.4

Конструкции магнитной цепи трансформаторных и индуктивных ИП одинаковы, отличаются они числом обмоток. Трансформаторные ИП с изменяющимся воздушным зазором (рис. 8.4 а) и переменной площадью воздушного зазора (рис. 8.4 б) состоят из магнитопровода 1, на который намотаны две обмотки 2 (обмотка возбуждения) и 3 (вторичная обмотка), и подвижного якоря 4 из ферромагнитного материала. При перемещении подвижного якоря изменяется магнитное сопротивление R_М и взаимная индуктивность М между обмотками. Если ток I₁, протекающий по обмотке 2, остается постоянным, то ЭДС индуктированная во вторичной обмотке 3, будет определяться как

Е₂ = jw w₁ w₂ I₁/ R_М, (8.8)

где w₁ и w₂ - число витков обмотки возбуждения и вторичной обмотки; w - частота.

Подставив в (8.8) выражение для магнитного сопротивления (8.2), получим уравнение преобразования трансформаторного преобразователя с переменным воздушным зазором (рис. 8.4 а)

Е₂ = jm₀ Q w w₁ w₂ I₁/ (2d + l _СТ/m_r)» jm₀ Q w w₁ w₂ I₁/ 2d. (8.9)

В преобразователе (рис. 8.4 в) обмотка 3 выполнена в виде рамки, которая может поворачиваться в кольцевом зазоре полюсных наконечников 4. При включении обмотки 2 в цепь переменного тока в обмотке 3 наводится ЭДС Е₂. При повороте рамки 3 значение ЭДС Е₂ изменяется. Функция преобразования трансформаторного ИП с подвижной обмоткой может быть записана в виде [9]

Е₂ = 2 a w₂ U_~/ (w₁p), (8.10)

где a – угол поворота рамки относительно горизонтального положения a_О.

В крайних положениях рамки (a₁ и a₂) индуктированная в ней Е₂ имеет максимальное значение. В горизонтальном положении (a_О) рамки 3 ЭДС Е₂ равна нулю, причем при переходе рамки через горизонтальное положение ЭДС меняет фазу на 180^О. Для сдвига характеристики преобразования последовательно с обмоткой 3 включают дополнительную обмотку 5. В данных преобразователях могут быть использованы ферродинамические измерительные механизмы и сами преобразователи иногда называют ферродинамическими [10].

В преобразователе с распределенными параметрами (рис. 8.4 г) при перемещении подвижной обмотки в воздушном зазоре изменяется полный поток, сцепляющийся с витками подвижной обмотки. Если магнитное сопротивление участка магнитопровода 1, по которому перемещается подвижная обмотка 3, мало по сравнению с магнитным сопротивлением воздушного зазора, то зависимость индуктированной ЭДС Е₂ практически линейно зависит от перемещения обмотки 3. Изменяя профиль магнитопровода, можно получить заданную функцию преобразования трансформаторного ИП.

К достоинствам трансформаторных ИП можно отнести: 1) отсутствие гальванической связи между цепями питания и выхода; 2) возможность их использования без измерительных схем.

К недостаткам относятся влияние перемещения подвижного якоря на ток в первичной цепи.

Область применения трансформаторных ИП аналогична области применения индуктивных ИП.