Трансформаторні індуктивні ВП

Трансформаторні індуктивні ВП призначаються для зміни регульованої координати положення, яка є механічним переміщенням, як в малих, так і в великих діапазонах її зміни.

Принцип дії трансформаторних індуктивних ВП оснований на використанні зміни взаємної індуктивності між обмотками при переміщенні якоря (рис. 2.3.10). Обмотки кола живлення і включаються назустріч і мають однакову кількість витків, тобто Отже, магнітні потоки і , що утворюються струмом, який протікає в цих обмотках, будуть направлені в середньому осерді назустріч один одному, а вихідна напруга визначиться як

де f – частота навантаження живлення; – число витків обмотки середнього стержня.

Потоки і пропорційні індуктивностям відповідних обмоток (2.3.6).

(2.3.32)

Оскільки зазор постійний, то на величину індуктивності впливає тільки площа перекриття осердя (2.3.9), яка змінюється при переміщенні якоря.

Таким чином, в нейтральному положенні площі перекриття і рівні, що призводить до рівності потоків і , а значить

При переміщенні якоря на величину здійснюється зміна площ перекриття крайніх осердь на Тоді:

а вхідна напруга ВП у відповідності з (2.3.31) буде

Враховуючи, що приріст площі пропорційний переміщенню якоря , можна записати

. (2.3.33)

Таким чином, статична характеристика трансформаторного індуктивного ВП є лінійною функцією (рис. 2.3.7).

Динамічні властивості індуктивних ВП визначаються, виходячи з умов їх роботи. Зазвичай механічні переміщення, які є вхідним сигналом ВП, мають більш низьку частоту в порівнянні з частотою напруги живлення. Тому зміна амплітуди вихідної напруги з достатньою точністю визначається рівнянням усталеного режиму (2.3.33).

Отже, ВП можна вважати безінерційною ланкою з передаточною функцією

і використати для його опису всі динамічні характеристики ланки підсилення, враховуючи при цьому реально існуючий робочий діапазон частот ВП.

Шуми індуктивних ВП. Основні перешкоди індуктивних ВП пов’язані з встановленням нульового рівня та наводками. В реальних умовах експлуатації та виробництва цих ВП завжди існують відхилення плеч ВП при нейтральному положенні якоря від умов їх ідентичності. Це призводить до появи залишкової напруги, яка є перешкодою, і в загальному випадку відрізняється по фазі від вихідної напруги, яка виникає при переміщенні якоря. Таку перешкоду можна розкласти на дві складові: синфазну складову, яка збігається по фазі з основним сигналом, і квадратурною – яка зсунена по фазі відносно основного сигналу на 90°.

При наявності тільки першої складової нуль встановлюється деяким зміщенням якоря, тобто дійсний нуль лежить поблизу геометричного. Якщо існують обидві складові, дійсний нуль встановити не можна, оскільки при будь-якому положенні якоря діє залишкова напруга перешкоди. Однак, інші елементи системи можна підібрати такими, які не будуть реагувати на квадратурну складову (ФЧО, асинхронні виконавчі двигуни).

При експлуатації ВП в умовах дії магнітного поля з’являється перешкода від наводок. Для її усунення ВП екранується металевим екраном.

Переваги та недоліки індуктивних ВП. До числа переваг індуктивних ВП потрібно віднести: відсутність ковзних контактів; високу чутливість (сотні В/мм); високу роздільну здатність (соті долі мкм); надійність конструкції; малу вагу та габарити при живленні напругою високої частоти.

Недоліками індуктивних ВП є: важкість регулювання, тобто важкість отримання нульового значення вихідної напруги при нейтральному положенні якоря; можливість роботи тільки на змінному струмі; обмеженість діапазону лінійності статичної характеристики; залежність коефіцієнта перетворення від частоти та напруги живлення; необхідність екранування обмоток дроселя.

Васюра А.С. – книга “Елементи та пристрої систем управління автоматики”