Дифференциальные схемы
Дифференциальные измерительные схемы используются в типовых дифференциально-трансформаторных преобразователях, применяются для измерения различных неэлектрических параметров, величина которых преобразуется в линейное перемещение сердечника индукционной катушки.
Дифференциальные схемы – это электрическая цепь из двух смежных контуров, в каждом из которых действует своя э. д. с., а измерительный прибор включается в общую ветвь и реагирует на разность контурных токов.
При неизменных сопротивлениях обоих контуров изменяется одна или обе э.д.с. – рисунок 11.
Рисунок 11
При подаче напряжения
на первичную обмотку катушки по ее
виткам протекает переменный ток,
создающий переменную магнитодвижущую
силу
,
которая в свою очередь, создает переменный
основной магнитный поток
,
замыкающийся по стальному магнитопроводу.
Замыкаясь, магнитный поток
оказывает сцепление как с первичной,
так и со вторичной обмотками.
Магнитный поток индуцирует в первичной обмотке э.д.с. самоиндукции, действующее значение которой
|
(1.27) |
,а во вторичной обмотке э.д.с. взаимоиндукции
|
(1.28) |
,
Т.к. частота э.д.с.
одинакова и индуцируются они одним и
тем же магнитным потоком, то первичная
э.д.с. отличается от вторичной только в
том случае, если число витков
и
обмоток
неодинаково. Чем больше число витков
обмотки, тем большая э.д.с. в ней
индуцируется.
Таким образом,
рассматриваемые схемы уравновешены,
если
.
Изменение
на величину
(может
быть вызвано перемещением движка)
приводит к возникновению разностного
тока и перемещению стрелки прибора.
Использование второй схемы предпочтительно,
т.к. чувствительность ее возрастает в
2 раза.
Рисунок 12
При неизменных одинаковых (по величине и по фазе) э.д.с. меняется сопротивление одного или обоих плеч – рисунок 12.
Изменение сопротивления приводит к изменению тока и возникновению тока прибора.
Если поменять местами измерительный прибор и источник питания переменного тока, то получится схема с дифференциальным трансформатором, имеющим три обмотки – рисунок 13.
Р
ассмотрим
принцип работы этой схемы. Если схема
уравновешенна, то
и, следовательно, магнитные потоки,
создаваемые обмотками
и,
будут также равны, т.е.
.
Так как эти потоки действуют встречно,
то во вторичной обмотке
э.д.с. не наводится, поэтому ток в приборе
равен нулю.
При изменении
сопротивления плеча
равенство токов и магнитных потоков
нарушается, в магнитопроводе трансформатора
появляется результирующий поток
,
который наводит во вторичной обмотке
э.д.с. В этом случае в приборе появляется
разностный ток
,
амплитуда которого пропорциональна
величине
,
а фаза определяется величиной большего
из токов. Обычно такие схемы позволяют
обеспечить согласование выходного
сопротивления, например, усилителя, с
сопротивлением нагрузки для максимального
использования усилителя мощности.
Чувствительность схемы по току:
|
(1.29) |
Чувствительность схемы по напряжению:
|
(1.30) |
Все дифференциальные схемы требуют стабилизации напряжения источника питания.