差动变压器的性能实验

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,基本原理,：,差动变压器的工作原理电磁互感原理。差动变压器的结构如图所示，由一个一次绕组,1,和二个二次绕组,2,、,3,及一个衔铁,4,组成。差动变压器一、二次绕组间的耦合能随衔铁的移动而变化，即绕组间的互感随被测位移改变而变化。由于把二个二次绕组反向串接（同名端相接），以差动电势输出，所以把这种传感器称为差动变压器式电感传感器，通常简称差动变压器。,当差动变压器工作在理想情况下（忽略涡流损耗、磁滞损耗和分布电容等影响），它的等效电路如图所示。图中,U1,为一次绕组激励电压；,M1,、,M2,分别为一次绕组与两个二次绕组间的互感：,L1,、,R1,分别为一次绕组的电感和有效电阻；,L21,、,L22,分别为两个二次绕组的电感；,R21,、,R22,分别为两个二次绕组的有效电阻。对于差动变压器，当衔铁处于中间位置时，两个二次绕组互感相同，因而由一次侧激励引起的感应电动势相同。由于两个二次绕组反向串接，所以差动输出电动势为零。当衔铁移向二次绕组,L21,，这时互感,M1,大，,M2,小，因而二次绕组,L21,内感应电动势大于二次绕组,L22,内感应电动势，这时差动输出电动势不为零。在传感器的量程内，衔铁位移越大，差动输出电动势就越大。,差动变压器的结构示意图 差动变压器的等效电路图,实验步骤,1,、差动变压器、测微头及实验模板按图示意安装、接线。实验模板中的,L1,为差动变压器的初级线圈，,L2,、,L3,为次级线圈，号为同名端；,L1,的激励电压必须从主机箱中音频振荡器的,Lv,端子引入。检查接线无误后合上主机箱电源开关，调节音频振荡器的频率为,4kHz,5kHz,、幅度为峰峰值,Vp-p,2V,作为差动变压器初级线圈的激励电压,(,示波器设置提示：触发源选择内触发,CH1,、水平扫描速度,TIME/DIV,在,0.1mS,10S,范围内选择、触发方式选择,AUTO,。垂直显示方式为双踪显示,DUAL,、垂直输入耦合方式选择交流耦合,AC,、,CH1,灵敏度,VOLTS/DIV,在,0.5V,1V,范围内选择、,CH2,灵敏度,VOLTS/DIV,在,0.1V,50mV,范围内选择,),。,虚拟仪器的使用,本实验用虚拟仪器代替示波器方法：,在计算机桌面上点击,CSY-9.0,后,选择虚拟仪器再选择双通道,(A,通道代替,CH1,，,B,通道代替,CH2),。,选择,B,通道,可用数字电压表读取输出数据。,采样通道,-,选择,A,或,B,。,采样频率,-,XXKHz,。,量程选择,V/DIV,。,冻结,-,锁定数据。,差动变压器性能实验安装、接线示意图,2,、差动变压器的性能实验：使用测微头时，当来回调节微分筒使测杆产生位移的过程中本身存在机械回程差，为消除这种机械回差可用如下,a,、,b,两种方法实验，建议用,b,方法可以检测到差动变压器零点残余电压附近的死区范围。,a,、调节测微头的微分筒,(0.01mm/,每小格,),，使微分筒的,0,刻度线对准轴套的,10mm,刻度线。松开安装测微头的紧固螺钉，移动测微头的安装套使示波器第二通道显示的波形,Vp-p,(,峰峰值,),为较小值,(,越小越好，变压器铁芯大约处在中间位置,),时，拧紧紧固螺钉。仔细调节测微头的微分筒使示波器第二通道显示的波形,Vp-p,为最小值,(,零点残余电压,),并定为位移的相对零点。这时可假设其中一个方向为正位移，另一个方向位移为负，从,Vp-p,最小开始旋动测微头的微分筒，每隔,X=0.2mm(,可取,30,点值,),从示波器上读出输出电压,Vp-p,值，填入下表,4,，再将测位头位移退回到,Vp-p,最小处开始反方向,(,也取,30,点值,),做相同的位移实验。在实验过程中请注意：从,Vp-p,最小处决定位移方向后，测微头只能按所定方向调节位移，中途不允许回调，否则，由于测微头存在机械回差而引起位移误差；所以，实验时每点位移量须仔细调节，绝对不能调节过量，如过量则只好剔除这一点粗大误差继续做下一点实验或者回到零点重新做实验。当一个方向行程实验结束，做另一方向时，测微头回到,Vp-p,最小处时它的位移读数有变化,(,没有回到原来起始位置,),是正常的，做实验时位移取相对变化量,X,为定值，与测微头的起始点定在哪一根刻度线上没有关系，只要中途测微头微分筒不回调就不会引起机械回程误差。,*,b,、调节测微头的微分筒,(0.01mm/,每小格,),，使微分筒的,0,刻度线对准轴套的,10mm,刻度线。松开安装测微头的紧固螺钉，移动测微头的安装套使示波器第二通道显示的波形,Vp-p,(,峰峰值,),为较小值,(,越小越好，变压器铁芯大约处在中间位置,),时，拧紧紧固螺钉，再顺时针方向转动测微头的微分筒,12,圈，记录此时的测微头读数和示波器,CH2,通道显示的波形,Vp-p,(,峰峰值,),值为实验起点值。以后，反方向,(,逆时针方向,),调节测微头的微分筒，每隔,X=0.2mm(,可取,60,70,点值,),从示波器上读出输出电压,Vp-p,值，填入表,中,(,这样单行程位移方向做实验可以消除测微头的机械回差,),。,实验报告,实验完毕，关闭电源。,3,、根据数据画出,X,Vp-p,曲线并找出差动变压器的零点残余电压。,用直流电压激励会损坏传感器。为什么？,