Индуктивный преобразователь (недифференциальный).

 

μ –магнитная проницаемость среды

для парамагнетиков и диамагнетиков μ практически равно единице, а для ферромагнетиков μ имеет порядок 104. К ферромагнетикам относят Fe, Co, Ni. В дальнейшем будем рассматривать ферромагнетики – они бывают двух видов:

– магнитомягкие (электротехнические стали, арикор, пермаллой, супермаллой);

– магнитотвердые.

Магнитомягкие материалы –характеризуются узкой петлей гистерезиса:

tgα = μ

Иногда петля гистерезиса ферромагнетика близка к прямоугольной. Она характеризует энергию, затраченную на перемагничивание.

B = μH

μ – тангенс угла наклона петли.

 

Наиболее близкую к прямоугольной петлю гистерезиса имеют материалы пермаллой, супермаллой.Чем больше μ – тем выше проводимость.

 

Магнитотвердые материалы – материал постоянных магнитов с очень широкой петлей гистерезиса, что говорит о необходимости большого количества энергии на перемагничивание.

Произведение B на Н эквивалентно энергии.

Xм – компонента комплексного сопротивления, которая проявляется на переменном токе и характеризует потери энергии, затрачиваемые на перемагничивание и на вихревые токи.

 

Будем рассматривать материалы, у которых: Xм << Rм

Для воздуха: Zм = Rм

Xм à0

Электрокинематическая схема индуктивного датчика

 

 

1) статор;

2) ротор – ферримагнитный (проводящий) материал;
3) обмотка;

4) резистор нагрузки

 

δ = δ0 ± х

 


На железном сердечнике 1 намотана катушка 3. Если изменять воздушный зазор посредством перемещения якоря 2, например, под действием силы F, то коэффициент самоиндукции L катушки 3 будет изменяться, вследствие чего сила тока i, протекающего по катушке также будет изменяться. Таким образом, каждому значению силы F и зазора будет соответствовать вполне определенное значение индукции L, а следовательно, и определенное значение силы тока i.

Индуктивность катушки: (1), где

Напряжение питания и выхода:

W - количество витков катушки;

ZM – магнитное сопротивление

Jx – реактивная составляющая магнитного сопротивления

Чтобы реактивные составляющие магнитного сопротивления были меньше, статор и ротор делают из шихтованного материала (изолированные друг от друга пластины), для уменьшения вихревых токов. Но остаются гистерезисные характеристики, поэтому используются магнитомягкие материалы - пермаллой, супермаллой.

 

Тогда можно записать:

 

-длина пути;

магнитная проницаемость;

S – площадь сечения, в котором располагаются магнитные линии;

Далее везде считают, что ;

; ; , в зависимости последовательное соединение или параллельное.

Рассмотрим электрическую схему:

Для схемы имеем:

 

 

Рассмотрим эквивалентную магнитную схему:

Магнитная цепь (магнитная составляющая)

Ry – сопротивление утечки

Rз – сопротивление зазора

Ф – магнитный поток.

Rв1, Rв2 – сопротивление воздуха 1 и 2

Sв - сечение, соответствующее ширине полюса;

Rв и Rу соединены параллельно, чем меньше зазор, тем меньше Rу

 

 

Для магнитных цепей применимы законы расчета электрических цепей, такие как оба закона Кирхгоффа

 

Рассмотрим подробнее в объеме:

 

 

 

Стараются делать так чтобы:

– доминирующая

Приблизительная эквивалентная магнитная цепь прибора:

НС – намагничивающая сила

δ

Uвых
Uп

 

 

Построим график зависимости индуктивности от смещения:

 
ΔL (-x)
ΔL (+x)
-x
+x
-x
δ0
δ
L

как видно ΔL (+x) не равно ΔL (-x)

При нулевом зазоре индуктивность не стремиться к бесконечности, т. к. пройдено сопротивление воздуха, но остается сопротивление железа, при этом она достигает максимального значения.

 

Видно, что ΔL – нелинейная функция

 

Можно говорить об аналитическом представлении выражения для ΔL
 

Данное выражение можно разложить в ряд Тейлора.

для членов порядка 2,3 и более верно следующее:

исходя из этого запишем:

Что бы избежать возникновение нелинейности необходимо, чтобы удельный вес не превосходил какой-либо наперед заданной величины.

 

Δх Δuд

Максимальное изменение индуктивности определяется из определения . Такой тип датчика, описанного выше – это недифференциальный индуктивный датчик с изменяемым зазором.

Параметры:

 

δ  
δ0  
L0

 

δ  


δн  
δ0  
Uв
U0
ΔL(-x)
ΔL(+x)

 

Для увеличения диапазона линейной работы предпочтительными являются:

 

– дифференциальные схемы индуктивных датчиков

– индуктивные датчики с другими изменяемыми параметрами

 

1). С изменяемым зазором (дифференциальный датчик)

 

2). Индуктивный датчик с изменяемой площадью перекрытия

 

3). Датчик с изменяемой магнитной проницаемостью

 

 








Дата добавления: 2015-08-04; просмотров: 1253;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.027 сек.