差动变压器
- 差动变压器指的是一种广泛用于电子技术和非电量检测中的变压器装置。主要用于测 量位移、压力、振动等非电量参量。它既可用于静态测量，也可用于动态测量。差动变压器由初级线圈和次级线圈组成，次级线圈分成极性相反的两部分。当交流电压加在初级线圈上时，若铁芯离开中心，则次级线圈上感应电动势的差，随着铁芯移动，电动势的差随之变大。
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由同心分布在线圈骨架上一初级线圈P，二个级线圈S1 和S2 组成， 线圈组件内有一个可自由移动的杆装磁芯（铁芯），当铁芯在线圈内移动时，改变了空间的磁场分布,从而改变了初次级线圈之间的互感量M，当初级线圈供给一定频率的交变电压时，次级线圈就产生了感应电动势， 随着铁芯的位置不同， 次级产生的感应电动势也不同， 这样， 就将铁芯的位移量变成了电压信号输出。
变压器的差动保护是变压器的主保护，是按循环电流原理装设的。 差动变压器保护主要用来保护双绕组或三绕组变压器绕组内部及其引出线上发生的各种相间短路故障，同时也可以用来保护变压器单相匝间短路故障。 在绕组变压器的两侧均装设电流互感器，其二次侧按循环电流法接线，即如果两侧电流互感器的同级性端都朝向母线侧，则将同级性端子相连，并在两接线之间并联接入电流继电浪。
差动变压器的工作原理是将非电量的位移变化变换成线圈的互感变化，它本身是一种互感式变压器。当变压器的互感量随位移的变化而变化时，输出电压将相应发生变化。常用的螺旋式差动变压器由衔铁、一次线圈、二次线圈和线圈骨架组成，如图1所示。
一次线圈作为变压器激励用，二次线圈由两个结构参数与电气参数相同的线圈反相串接而成，二次线圈因互感产生感应电势。其感应电势的理论计算如下：
E21=－jωM1I1；
E22=－jωM2I2。
输出电势总和为：
E0=E21－E22=－jω（M1－M2）I1。
当衔铁处在中间位置时，若两个二次线圈参及磁路尺寸相等，则
M1=M2=M，可得E0=－jω（M1－M2）I1=0。
当衔铁偏离中间位置时，M1≠M2，变压器处在差动工作状态，M1=M ΔM，M2=M－ΔM，一定范围内差值ΔM与衔铁轴向位移X成正比，在负载开路的情况下，其输出电势为：
E0=－jω（M1－M2）I1=－jω[（M ΔM）－（M－ΔM）]I1=－jω2ΔMI1=－jω2ΔMEi/（R1 jωL1）。
其中M1、M2分别为一次与二次线圈之间的互感；L1、R1为一次线圈的电感和电阻；Ei为一次线圈的激励电压；E21、E22分别为两个二次线圈的感应输出电势；E0为差动输出电势；X轴上示出衔铁偏离中心位置的距离。
脚踏主令控制器是一种应用于石油电控系统中的电气控制器件，该器件是操作人员通过脚踩踏板的方式，使一组四杆机构在一定范围内运动，带动一个偏心的凸轮机构转动，传递给差动变压器的衔铁产生一定的线性位移，差动变压器由于衔铁的位移而输出相应可控的电气量，从而实现了电气控制的要求。该器件的电气性能要求为输入50Hz、220V交流电压，当脚踏板在0－26°范围内转动时，输出电压能在0－18V范围内均匀变化。
脚踏主令控制器的结构形式如图2所示。
脚踏板2一端开启，另一端穿套在两端装有轴承的踏板轴6上，可绕轴旋转并通过复位弹簧5复位。脚踏板2的初始位置及角度行程通过踏板调节螺母4调节并锁紧，脚踏板2通过四杆机构3与凸轮轴8相联，偏心凸轮7通过键连接固定在横穿于基座9的凸轮轴8上，基座9与脚踏座1、圆筒17相联，形成一密闭腔体，凸轮机构与差动变压器安装在腔体中。衔铁部件10前端是一头部嵌有可转动滚珠的圆柱体，该圆柱体与通过螺钉连接于基座9的支撑件11的沉孔面形成可动配合，衔铁通过螺纹连接于圆柱体上，在衔铁弹簧12作用下可自由作往复运动；衔铁部件10通过滚珠与偏心凸轮7边缘紧贴，可减小摩擦，使得衔铁驱动灵活；绕组13的一端卡在支撑件11的凹槽里，另一端用设有凹槽的压板14通过固定螺杆压紧；外壳是前端与支撑件11螺纹连接、后端有底盖15的圆筒17，进出线通过固定在底盖15上的电缆引入装置16引入。
该器件结构简单、紧凑，外壳材料为不锈钢或黄铜、钢材经过表面光亮镀镍处理，外观精致，各螺纹连接处均设有密封圈，外壳防护等级可达到IP44以上。该器件的四杆机构3和偏心凸轮7的设计应满足脚踏板与凸轮轴的传动特性和凸轮机构的输入特性要求，当脚踏板0－26°范围内转动时，凸轮轴可在0－90°范围内转动，衔铁的位移在0－18mm范围内呈线性变化。使用时，当脚踏板2踏下角度准时，凸轮轴8转过角度准1，衔铁部件10在偏心凸轮7的推动下，带动衔铁在线圈轴线方向产生相应的线位移S，从而两副边线圈中产生感应电压差E。因此，其输出电压E与转角准基本成线性关系，能满足设计要求。
差动变压器的基本组成部分包括一个线框和一个铁心。在线框上 设置一个原绕组和两个对称的副绕组，铁心放在线框中央的圆柱形孔中。在原绕组中施加交流电压时，两个副绕组中就会产生感应电动势e1和e2。如果两个副绕组按反向串联(图1),则它的总输出电压u2=u21-u22≈e1-e2。当铁心处在中央位置时，由于对称关系，e1=e2，输出电压u2为零。如果铁心向右移动，则穿过副绕组 2的磁通将比穿过副绕组1的磁通多，于是感应电动势e2>e1，差动变压器输出电压u2不等于零,而且输出电压的大小与铁心位移x之间基本成线性关系,其特性如图2所示，呈V字形。用适当的测量电路测量,可以得到差动变压器输出与位移x成比例的线性读数。最常用的测量电路是差动整流电路，它把两个次级电压分别整流后，以它们的差作为输出。差动整流电路有电流输出型和电压输出型，前者用于连接低阻抗负载的场合;电压输出型差动整流电路则用于连接高阻抗负载的场合。
变压器保护根据容量大小有所不同。大型电力变压器的主保护有：机变大差动，差动，瓦斯，速断等，后备保护有：过负荷等，还有油温高报警等。可见差动是变压器的主保护之一。变压器差动保护是专用于变压器的差动保护，...
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差动变压器以其结构简单、良好的环境适应性、灵敏度高、测量精度高、线性度好、输出稳定且输出曲线光滑以及驱动力小等特点，广泛应用于电子技术各种线位移的测量与转换、仪表仪器以及传感器技术当中。介绍一种差动变压器在给定线性位移的情况下输出一定的可控电气量，从而实现主令控制的应用。针对设计制造、试制调试的过程中出现的各种问题，分析了差动变压器的零点残余电压产生的原因和对实际电气控制的影响，以及差动变压器的几何形状尺寸、电和磁的各种参数的对称性对零点残余电压的影响。
差动变压器式位移传感器
差动变压器式位移传感器
本文基于差动变压器原理，介绍了差动变压器式位移传感器的位移检测原理和位移检测程序。并结合实际情况，根据变压器式位移传感器对周围磁场不敏感，不存在机械过载的问题，又可以通过检测其铁芯在液压和大气压2个相反方向的压力作用下产生的位移来达到检测液压的目的，阐述了差动变压器式位移传感器比较适合用于磁悬浮轴承系统中位移的检测和工程中角位移的精确测量及液压检测系统中液压的测量。
智能式差动变压器控制装置
智能式差动变压器控制装置
本文分析了差动变压器的灵敏度受干扰影响的各种因素,提出了采用自补偿原理和单片微机来消除干扰影响的方法和实现途径。实验结果表明采用自补偿原理对于提高差动变压器的灵敏度、稳定性作用显著,此法可推广应用于其它类型传感器。
2012年11月5日，《直流差动变压器式位移传感器》发布。
2013年2月15日，《直流差动变压器式位移传感器》实施。
工作原理
差动变压器压力传感器的结构有Ⅱ型结构、螺管型结构。传感器的灵敏度随电源电压和变压器的增大而提高，随初始间隙增大而降低。Ⅱ型结构的差动变压器衔铁为平板形，灵敏度较高，但测量范围小，一般用于测量几微米至几百微米的机械位移，螺管型结构的差动变压器，测量范围达1mm至上百毫米。
LVDT传感器结构分以下几个部分：外管，内管，线圈，前后端盖，电路板，屏蔽层，出线等部分构成。
外管采用不锈钢制成，内管可采用不锈钢或塑料等。电路板的作用是提供LVDT的初线线圈一个激励信号，通过差动变压器原理，在次级产生的输出信号进入电路板进行信号处理，使输出信号变成标准的可被计算机或PLC使用的电压0-5V或4-20mA输出。
直流差动变压器式位移传感器编制进程