Máy biến áp vi sai tuyến tính là gì

Có thể dùng dòng điện xoay chiều chạy trong một cuộn sơ cấp để tạo ra hiệu điện thế xoay chiều ở hai đầu cuộn thứ cấp. Nếu hai cuộn dây thứ cấp có đặc tính giống hệt nhau và chiều của hai đường sức từ chạy qua các cuộn dây này cũng giống hệt nhau thì hiệu điện thế hai cuộn dây thứ cấp tạo ra sẽ bằng nhau. Một thiết bị có cấu trúc này được gọi là máy biến áp vi sai.

Máy biến áp vi sai có thể có lõi không khí hoặc lõi từ tính.

Hai cuộn dây thứ cấp có thể được kết nối cùng pha hoặc ngược pha, trong trường hợp đầu tiên, điện áp của chúng được cộng vào nhau và trong trường hợp thứ hai, điện áp này được trừ khỏi điện áp kia.

Cuộn sơ cấp được sử dụng để dẫn động hai cuộn thứ cấp đối xứng, cuộn thứ hai có thể được nối với nhau để điện áp thứ cấp cộng hoặc trừ lẫn nhau.

Nếu hai cuộn dây được kết nối theo sơ đồ trừ, thì ở cùng giá trị điện áp của chúng, tổng điện áp thứ cấp sẽ bằng không.Nếu đặc tính mạch từ của một trong các cuộn dây này bị thay đổi có chủ ý so với đặc tính mạch từ của cuộn dây kia, thì hai điện áp thứ cấp sẽ khác nhau và hiệu của chúng sẽ không bằng không.

Trong các điều kiện này, pha của tổng điện áp thứ cấp cho biết đường nào của các đường sức từ có điện trở lớn nhất, trong khi biên độ của điện áp này phản ánh giá trị của hiệu điện trở từ.

Nếu hành động tương tự được sử dụng để tăng điện trở từ của một đường và giảm điện trở từ của đường kia, thì điện áp đầu ra phản ánh hành động này đạt giá trị cực đại và hàm truyền sẽ có độ tuyến tính lớn nhất có thể.

Vì không có hai cuộn dây thứ cấp và không có hai đường sức từ nào có thể được tạo ra hoàn toàn giống nhau nên máy biến áp vi sai luôn có điện áp đầu ra xác định, thậm chí không có tín hiệu hữu ích ở đầu vào.

Ngoài ra, đặc điểm của mạch từ là phi tuyến tính. Do tính phi tuyến tính này, ngay cả các thành phần hài của tần số cơ bản của điện áp kích thích sơ cấp được áp dụng cũng xuất hiện, không thể bù hoàn toàn trong bất kỳ cách sắp xếp nào của cuộn thứ cấp.

Điện trở của mạch sắt từ có khe hở không khí là một hàm của độ rộng khe hở với tính phi tuyến mạnh. Kết quả là, độ tự cảm của cuộn dây quấn quanh một mạch như vậy cũng là một hàm phi tuyến tính của độ rộng khe hở.

Đồng thời, nếu có hai đường sức từ ít nhiều giống hệt nhau, mỗi đường có một khe hở không khí và nếu chiều rộng của một khe hở này tăng khi chiều rộng của khe hở kia giảm đi, thì sự khác biệt về điện trở từ của chúng đường dẫn có thể thay đổi đủ tuyến tính.

Các nguyên tắc cơ bản của máy biến áp vi sai được thể hiện trong thực tế trong nhiều cấu hình thiết kế cụ thể cho nhiều mục đích khác nhau.

Máy biến áp vi sai tuyến tính (LVDT) là một bộ chuyển đổi thụ động (cảm biến) hoạt động theo nguyên tắc cảm ứng lẫn nhau và có thể được sử dụng để đo chuyển vị, biến dạng, áp suất và trọng lượng.

Thông thường, chúng sử dụng NS có thể được sử dụng để đo độ dịch chuyển trong phạm vi từ vài milimét đến cm, trực tiếp chuyển đổi độ dịch chuyển của tôi thành tín hiệu điện.

Độ tự cảm của cuộn dây gần hoặc bên trong thanh sắt từ được đặt là hàm tọa độ của vị trí của thanh này so với cuộn dây có độ phi tuyến mạnh.

Nếu một thanh như vậy là một mạch sắt từ của một số máy biến áp vi sai, thì điện áp vi sai thứ cấp có thể đóng vai trò là một chỉ báo về sự dịch chuyển của thanh, phụ thuộc đủ tuyến tính vào sự dịch chuyển này.

Cuộn sơ cấp được nối với nguồn điện xoay chiều. Hai cuộn thứ cấp S1 và S2 có số vòng dây bằng nhau và mắc nối tiếp đối diện nhau.

Do đó, EMF gây ra trong các cuộn dây này lệch pha nhau 180° và do đó hiệu ứng tổng thể bị triệt tiêu.

Vị trí của lõi sắt từ đối xứng được cung cấp trong thiết kế của máy biến áp vi sai có thể được xác định từ pha và biên độ của điện áp thứ cấp.

Sự khác biệt tuyệt đối giữa hai điện áp thứ cấp cho biết giá trị tuyệt đối của độ dịch chuyển của thanh so với tâm hoặc vị trí 0, và pha của điện áp khác nhau này cho biết hướng dịch chuyển.

Đường cong B/I của máy biến áp vi sai biến tuyến tính được thể hiện trong hình.

Một ví dụ về việc sử dụng máy biến áp vi sai tuyến tính để cung cấp phản hồi vị trí chính xác cho việc giám sát và điều khiển van trong các nhà máy hóa chất, nhà máy điện và thiết bị nông nghiệp:

Cảm biến chuyển vị chìm LVDT D5W:

Những đầu dò này được thiết kế để đo lường sự dịch chuyển và vị trí. Chúng cung cấp phép đo chính xác vị trí của phần ứng (phần trượt) so với vỏ cảm biến dịch chuyển.

Đầu dò dịch chuyển chìm được thiết kế để thực hiện các phép đo khi ngâm trong chất lỏng phù hợp. Chất lỏng không nhiễm từ có thể làm ngập ống phần ứng mà không ảnh hưởng đến hoạt động của bộ chuyển đổi. Các bộ chuyển đổi này có sẵn trong các phiên bản không được kiểm soát hoặc hồi xuân.

Khi tự động hóa các quy trình công nghệ khác nhau, người ta thường sử dụng các bộ chuyển đổi song phương với một máy biến áp vi sai có lõi sắt từ, được đưa vào hai cuộn thứ cấp ở các đầu của nó với khoảng cách bằng nhau.

Khi thanh di chuyển dọc trục, nó sẽ di chuyển sâu hơn vào một trong những cuộn dây này và kéo dài ra khỏi cuộn dây kia.Sự khác biệt tuyệt đối giữa hai điện áp thứ cấp cho biết giá trị tuyệt đối của độ dịch chuyển của thanh so với tâm hoặc vị trí 0, và pha của điện áp khác nhau này cho biết hướng dịch chuyển.

Máy biến áp vi sai quay AC:

Máy biến áp vi sai quay là một máy biến áp thụ động dựa trên nguyên lý cảm ứng lẫn nhau. Nó được sử dụng để đo chuyển vị góc.

Thiết kế của nó tương tự như thiết kế của máy biến áp vi sai biến thiên tuyến tính ngoại trừ cấu trúc lõi.

Cuộn sơ cấp được nối với nguồn điện xoay chiều. Hai cuộn thứ cấp S1 và S2 có số vòng dây bằng nhau và mắc nối tiếp đối diện nhau.

Ưu điểm của máy biến áp vi sai tuyến tính:

• Không có tiếp xúc vật lý giữa lõi và cuộn dây;

• Độ tin cậy cao;

• Trả lời nhanh;

• Tuổi thọ sử dụng lâu dài.

Đây là cảm biến cảm ứng được sử dụng rộng rãi nhất do độ chính xác cao.