4.7. Трансформаторні перетворювачі

У трансформаторних перетворювачах використовується зміна взаємної індуктивності між обмотками перетворювача. На мал. 4.25 показаний диференціально-трансформаторний перетворювач з плоским магнітопроводом.

На середньому стержні осердя розташована первинна обмотка w_n, одержуюча живлення від мережі змінного струму. На крайніх стрижнях розташовані дві однакові вторинні обмотки (W₁ = W₂ = W), включені між собою послідовно зустрічно. У вторинних обмотках наводяться трансформаторні ЕРС

де f — частота живлячої мережі; Ф_1m,Ф_2m – амплітудні значення магнітних потоків, що пронизують відповідні вторинні обмотки.

Вихідна напруга перетворювача в режимі холостого ходу рівна різниці ЕРС вторинних обмоток:

У нейтральному положенні якоря магнітний потік Ф, створюваний первинною обмоткою перетворювача, розгалужується на два рівні потоки Ф1 і Ф2. Тому вихідна напруга буде рівна нулю. Зміщення якоря в ту або іншу сторону призводить до зміни магнітних провідностей G₁ і G₂ правої і лівої частин перетворювача, а отже, і пропорційних їм магнітних потоків Ф₁ і Ф₂. Так, Зміщення якоря управо призводить до зростання G2 і зменшення G1. При цьому Ф₂ > Ф₁ і Е₂ > Е₁, внаслідок чого на виході перетворювача з'являється напруга

При зміщенні вліво Ф₂ < Ф₁ і Е₂ < Е₁, тому на виході з'являється напруга, фаза якої на 180º відрізняється від вихідної напруги при зміщенні управо.

На рис. 4.26 показаний циліндровий диференціально - трансформаторний перетворювач. На спільному ізоляційному каркасі 1 розташовані три обмотки: первинна w_П і дві однакові вторинні w₁=w₂=w. Первинна обмотка, що складається з двох послідовно включених обмоток, розташована по всій довжині перетворювача. Вторинні обмотки розташовані одна у верхній, а інша — в нижній частини перетворювача і включені між собою послідовно стрічно. Подібне розташування обмоток забезпечує більш рівномірний розподіл електромагнітного поля. Перетворювач має якір циліндрової форми 2. Зовні перетворювач має циліндровий магнітопровід 3 з листової електротехнічної сталі. Принцип дії перетворювача аналогічний розглянутому раніше.

У нейтральному положенні якоря потоки, пронизливі вторинні обмотки, рівні один одному і вихідна напруга рівна нулю. Переміщення якоря призводить до зміни магнітних потоків і наведення у вторинних обмотках трансформаторних ЕРС, не рівних один одному, а отже, до появи вихідної напруги. Зміна напряму переміщення якоря викликає зміну фази вихідної напруги на 180°.

Величина синусоїдальної напруги живлення трансформаторних перетворювачів складає 1—50 В, а частота 50—25 000 Гц.

В даний час часто застосовують циліндрові трансформаторні перетворювачі без зовнішнього магнітопроводу. З феромагнітного матеріалу виконується лише якір. Видалення зовнішнього магнітопроводу привело до істотного покращання лінійності вихідної характеристики і зменшення електромагнітного зусилля, діючого на якір. При частоті вхідного сигналу, значно меншою, ніж частота напруги живлення, трансформаторні перетворювачі можна вважати безінерційними елементами.

Трансформаторні перетворювачі застосовуються в датчиках рівня, витрати, тиску, підрулюючих пристроях.