Материал: Справочное пособие по магнитным явлениям
13.10. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР С ИЗМЕНЯЮЩИМСЯ
МАГНИТНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ
Магнитное сопротивление ферромагнитной цепи с воздушным зазором является функцией ширины зазора с сильно выраженной нелинейностью. Вследствие этого индуктивность катушки, намо танной вокруг такой цепи (см. рис. 13.4),— также нелинейная функция ширины зазора. В то же время, если имеются два более или менее идентичных пути магнитных силовых линий, каждый с воздушным зазором, и если ширина одного зазора увеличи вается при уменьшении ширины другого, то разность магнитных сопротивлений этих путей может изменяться в достаточной сте пени линейно.
На рис. 13.12 показан дифференциальный трансформатор с воздушным зазором в каждом плече. Подвижный якорь откры вает один зазор, одновременно закрывая другой. Абсолютная разность напряжений двух вторичных катушек служит мерой расстояния, на которое перемещается якорь относительно цент рального, или нулевого, положения, а фаза этого разностного напряжения указывает направление движения.
Рис. 13.12. Дифференциальный транс форматор с изменяющимся магнитным сопротивлением. Степень связи между одной первичной катушкой и двумя сим метричными вторичными катушками можно изменять за счет изменения маг нитных сопротивлений двух магнитных цепей, связывающих первичную катуш ку с вторичными
13.11. ТОРСИОННЫЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР
Основные принципы устройства дифференциального транс форматора на практике воплощаются в различные конкретные конструктивные конфигурации, предназначенные для множества различных целей. Количество вариантов столь велико, что они не могут быть перечислены здесь полностью. Рисунок 13.13 приведен просто для того, чтобы проиллюстрировать одну из многих воз можностей. Здесь показана конфигурация трансформатора, при помощи которого можно измерять крутящий момент на привод ном валу.
Трансформатор состоит из трех цилиндров, изготовленных
Рис. 13.13. Торсионный дифференциальный трансформатор. Крутящий момент, приложенный к валу, уравновешивается при помощи пружины, в результате чего изменяются воздушные зазоры двух магнитных цепей, связывающих первичную катушку с двумя симметричными вторичными катушками
из магнитного материала и установленных на одном немагнитном валу. Один из цилиндров расположен в средней части вала, а два других навинчены на его концы. Один концевой цилиндр имеет левую резьбу, другой концевой цилиндр — правую. Каж дый из цилиндров с резьбой поджимается пружиной, причем при нулевой нагрузке на валу устанавливается такое положение цилиндров, что воздушные зазоры / и 2 эквивалентны в отно шении магнитных характеристик.
Если на вал действуют крутящие напряжения, то один кон цевой цилиндр развинчивается, растягивая свою пружину и рас ширяя соответствующий воздушный зазор, тогда как другой цилиндр завинчивается, сжимая свою пружину и сужая соответ ствующий воздушный зазор. Изменения размеров воздушных зазоров определяются при помощи катушек дифференциального трансформатора, намотанных вокруг каждого из трех описанных цилиндров.
13.12. ЭКРАНИРОВАНИЕ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ
Если магнитная цепь разделена на два параллельных плеча, с одинаковыми длинами и площадями поперечного сечения, причем вокруг одного из этих плеч намотана катушка с очень» малым импедансом, то как амплитуда, так и фаза магнитного потока в одном плече будут отличаться от соответствующих значений в другом плече. Это объясняется влиянием большого тока, наводимого в указанной короткозамкнутой катушке.
Обращаясь к рис. 13.14, предположим, что короткозамкну тая одновитковая катушка расположена на магнитном сердеч нике напротив центра воздушного зазора. Тогда в двух плечах дифференциального трансформатора будут одинаковые магнит-
218
Рис. 13.15. Линейный дифферен циальный трансформатор. По ложение симметричного ферро магнитного сердечника, преду смотренного в конструкции диф ференциального трансформато ра, можно определить по фазе и амплитуде вторичного напря жения
одинаковые расстояния внутрь двух вторичных катушек. При осевом движении стержня он вдвигается глубже в одну из этих катушек и выдвигается из другой. Абсолютная разность двух вторичных напряжений указывает абсолютную величину смеще ния стержня относительно центрального, или нулевого, поло жения, а фаза этого разностного напряжения указывает направ ление смещения.
13.14. ДИНАМИЧЕСКОЕ ИЗМЕНЕНИЕ МАГНИТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ
Для питания ферромагнитной цепи с воздушным зазором можно использовать постоянный магнит. Если изменяется шири на воздушного зазора, то изменения магнитного сопротивления цепи вызывают соответствующие изменения магнитного потока в цепи. Такие изменения размеров зазора двояким образом влияют на нагрузку, испытываемую постоянным магнитом: во-первых, непосредственно изменяется плотность потока в магнитной цепи, во-вторых, смещается рабочая точка магнита, что в свою очередь сказывается на плотности потока.
Если с ферромагнитным сердечником связана катушка, то при изменении магнитного потока в этой катушке генерируется на пряжение, пропорциональное скорости изменения потока во времени.
Скорость изменения потока — это его первая производная по времени. В данном случае она отражает скорость изменения
Рис. 13.16. Динамическое изменение магнитного сопротивления. Скорость вращения вала можно определить по частоте импульсов, генерируемых в из мерительной катушке, когда изменяет ся магнитное сопротивление магнит ной цепи, связанной с катушкой