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差動變壓器的誤差分析及減小誤差方法

來源:http://www.agt0.com/ | 發布時間:2017/4/30 22:00:00

1、激勵電壓幅值與頻率的影響
激勵電源電壓幅值的波動,會使線圈激勵磁場的磁通發生變化,直接影響輸出電勢。而頻率的波動,隻要適當地選擇頻率,其影響不大。
2、溫度變化的影響
周圍環境溫度的變化,引起線圈及導磁體磁導率的變化,從而使線圈磁場發生變化產生溫度漂移。當線圈品質因數較低時,影響更為嚴重,因此,采用恒流源激勵比恒壓源激勵有利。適當提高線圈品質因數並采用差動電橋可以減少溫度的影響。
3、零點殘餘電壓
     當差動變壓器的銜鐵處於中間位置時,理想條件下其輸出電壓為零。但實際上,當使用橋式電路時,在零點仍有一個微小的電壓值(從零點幾mV到數十mV)存在,稱為零點殘餘電壓。如圖是擴大了的零點殘餘電壓的輸出特性。零點殘餘電壓的存在造成零點附近的不靈敏區;零點殘餘電壓輸入放大器內會使放大器末級趨向飽和,影響電路正常工作等。  
圖中e1為差動變壓器初級的激勵電壓,e20包含基波同相成分、基波正交成分,二次及三次諧波和幅值較小的電磁幹擾等。
零點殘餘電壓產生原因:
①基波分量。由於差動變壓器兩個次級繞組不可能完全一致,因此它的等效電路參數(互感M、自感L及損耗電阻R)不可能相同,從而使兩個次級繞組的感應電勢數值不等。又因初級線圈中銅損電阻及導磁材料的鐵損和材質的不均勻,線圈匝間電容的存在等因素,使激勵電流與所產生的磁通相位不同。   
②高次諧波。高次諧波分量主要由導磁材料磁化曲線的非線性引起。由於磁滯損耗和鐵磁飽和的影響,使得激勵電流與磁通波形不一致產生了非正弦(主要是三次諧波)磁通,從而在次級繞組感應出非正弦電勢。另外,激勵電流波形失真,因其內含高次諧波分量,這樣也將導致零點殘餘電壓中有高次諧波成分。
消除零點殘餘電壓方法:
1.從設計和工藝上保證結構對稱性
    為保證線圈和磁路的對稱性,首先,要求提高加工精度,線圈選配成對,采用磁路可調節結構。其次,應選高磁導率、低矯頑力、低剩磁感應的導磁材料。並應經過熱處理,消除殘餘應力,以提高磁性能的均勻性和穩定性。由高次諧波產生的因素可知,磁路工作點應選在磁化曲線的線性段。
 2.選用合適的測量線路   
采用相敏檢波電路不僅可鑒別銜鐵移動方向,而且把銜鐵在中間位置時,因高次諧波引起的零點殘餘電壓消除掉。如圖,采用相敏檢波後銜鐵反行程時的特性曲線由1變到2,從而消除了零點殘餘電壓。
相敏檢波後的輸出特性
3.采用補償線路
①由於兩個次級線圈感應電壓相位不同,並聯電容可改變其一的相位,也可將電容C改為電阻,如圖(a)。由於R的分流作用將使流入傳感器線圈的電流發生變化,從而改變磁化曲線的工作點,減小高次諧波所產生的殘餘電壓。圖(b)中串聯電阻R可以調整次級線圈的電阻分量。
調相位式殘餘電壓補償電路
②並聯電位器W用於電氣調零,改變兩次級線圈輸出電壓的相位,如圖所示。電容C(0.02μF)可防止調整電位器時使零點移動。
電位器調零點殘餘電壓補償電路
③接入R0(幾百kΩ)或補償線圈L0(幾百匝)。繞在差動變壓器的初級線圈上以減小負載電壓,避免負載不是純電阻而引起較大的零點殘餘電壓。電路如圖。
R或L補償電路
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