实验二十激励频率对差动变压器特性的影响实验-精品课程(精)

82科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald1 对空载电流的影响空载电流是指当变压器的一个绕组施加额定电压时,其余各绕组开路,流过该绕组的电流。

其主要作用使铁芯励磁产生主磁通。

如图1所示的变压器中,设此变压器的一次侧额定电压为U IN ,匝数为N 1,磁路所通过的磁通为φ=φm ·sinωt,则根据电磁感应定律有:tN tN e u tN m d d d d sin 1111 即:2sin(211t fN u m N则有效值:S B N f E U m N 11144.4其中:m B 为磁感应强度最大值f 为交流电频率S 为变压器铁芯的有效截面积对于一个给定变压器,U I N 、N 1、S 均保持不变,则有变压器所流过的最大磁感应强度B m与频率f成反比,即频率f 降低时,B m 增加。

再分析B m与空载电流Ⅰ0的关系。

由磁饱和曲线(图2):一般变压器从经济角度考虑,B m均设计在ab这一段近饱和区域内。

如图2所示,当B m 增大时,磁场强度H 增加较大。

再由全电流定律N 1·Ⅰ0=H ·L(其中L为磁路的长度)得Ⅰ0=(H ·L )/N 1,故当H 增加很大时,Ⅰ0也会增加较大。

综上分析,频率降低使空载电流增加较大。

空载电流大大增加而引起的负作用表现在:其一,由于空载电流的增大引起电压或电流波形的失真。

其二,由于空载电流的增大使得传输电流减小,从而降低了功率的传输,导致变压器的使用容量降低。

空载电流增加超过一定限度可以使变压器不能正常工作,严重者烧坏变压器。

笔者曾经遇过这样的情况,某企业从国外成套引进一套电气设备,在安装调试过程中发现其中的变压器在空载时电流很大,带负载运行时输出功率又达不到要求,用户怀疑变压器发生故障,请求我们提供技术支持助。

我们在了解产品的技术条件后,根据出现的现象分析认为:由于此变压器使用电网频率从60Hz降低到50Hz,造成磁感应强度B m增大了1.2倍,使磁场强度H的大大增加,导致空载电流的增大。

实验十差动变压器性能一、实验目的：了解差动变压器原理及工作情况。

二、所需单元及部件：音频振荡器、测微头、示波器、主、副电源、差动变压器、振动平台。

有关旋钮初始位置：音频振荡器４ＫＨＺ－８ＫＨＺ之间，双线示波器第一通道灵敏度500mv/div ,第二通道灵敏度10mv/div，触发选择打到第一通道，主、副电源关闭。

三、实验原理：差动变压器是一种开磁路互感式电感传感器。

由于其具有两个接成差动结构二次线圈，所以又称为差动变压器。

当差动变压器的一次线圈有交变电源激励时，其二次线圈就会产生感应电动势，由于两个二次线圈做差动连接，所以总的输出是两线圈感应电动势之差，当铁心不动时，其总输出为零，当被测量带动铁心移动时，输出电动势与铁心位移呈线性变换。

差动变压器式进气压力传感器的检测与转换过程是：先将压力的变化转换成差动变压器铁心的位移，然后通过差动变压器再将铁心位移转换成电信号输出。

四、实验步骤：根据图1０接线，将差动变压器、音频振荡器（必须LV输出）、双线示波器连接起来，组成一个测量线路。

开启主、副电源，将示波器探头分别接至差动变压器的输入端和输出端，观察差动变压器源边线圈音频振荡器激励信号峰峰值为2V。

图1０转动测微头使测微头与振动平台吸合。

再向上转动测微头５mm，使振动平台往上位移。

往下旋动测微头，使振动平台产生位移。

每位移0.2mm，用示波器读出差动变压器输出端的峰峰值填入下表，根据所得数据计算灵敏度Ｓ。

Ｓ＝ΔＶ／ΔＸ（式中ΔＶ为电压变化，ΔＸ为相应振动平台的位移变化），作出Ｖ－Ｘ关系曲线。

五、实验记录：六、实验总结：被测量带动铁心移动时，输出电动势与铁心位移呈线性变换。

差动变压器式进气压力传感器的检测与转换过程是：先将压力的变化转换成差动变压器铁心的位移，然后通过差动变压器再将铁心位移转换成电信号输出。

所以这个实验也是实现了非电量的电测量。

【附加公文一篇，不需要的朋友可以下载后编辑删除，谢谢】关于进一步加快精准扶贫工作意见为认真贯彻落实省委、市委扶贫工作文件精神，根据《关于扎实推进扶贫攻坚工作的实施意见》和《关于进一步加快精准扶贫工作的意见》文件精神，结合我乡实际情况，经乡党委、政府研究确定，特提出如下意见：一、工作目标总体目标：“立下愚公志，打好攻坚战”，从今年起决战三年，实现全乡基本消除农村绝对贫困现象，实现有劳动能力的扶贫对象全面脱贫、无劳动能力的扶贫对象全面保障，不让一个贫困群众在全面建成小康社会进程中掉队。

实验九差动变压器的性能实验一、实验目的：了解差动变压器的工作原理和特性。

二、基本原理：差动变压器由一只初级线圈和二只次线圈及一个铁芯组成，根据内外层排列不同，有二段式和三段式，本实验采用三段式结构。

当差动变压器随着被测体移动时差动变压器的铁芯也随着轴向位移，从而使初级线圈和次级线圈之间的互感发生变化促使次级线圈感应电势产生变化，一只次级感应电势增加，另一只感应电势则减少，将两只次级反向串接（同名端连接），就引出差动电势输出。

其输出电势反映出被测体的移动量。

三、需用器件与单元：主机箱、差动变压器、差动变压器实验模板、测微头、双踪示波器。

四、实验步骤：附：测微头的组成与使用测微头组成和读数如图9—1测微头读数图图9—1测位头组成与读数测微头组成：测微头由不可动部分安装套、轴套和可动部分测杆、微分筒、微调钮组成。

测微头读数与使用：测微头的安装套便于在支架座上固定安装，轴套上的主尺有两排刻度线，标有数字的是整毫米刻线(1ｍｍ／格)，另一排是半毫米刻线(０.５ｍｍ／格)；微分筒前部圆周表面上刻有50等分的刻线(０.０１ｍｍ／格)。

用手旋转微分筒或微调钮时，测杆就沿轴线方向进退。

微分筒每转过1格，测杆沿轴方向移动微小位移０.０１毫米，这也叫测微头的分度值。

测微头的读数方法是先读轴套主尺上露出的刻度数值，注意半毫米刻线；再读与主尺横线对准微分筒上的数值、可以估读1／10分度，如图9—1甲读数为３.６７８ｍｍ，不是３.１７８ｍｍ；遇到微分筒边缘前端与主尺上某条刻线重合时，应看微分筒的示值是否过零，如图9—1乙已过零则读２.５１４ｍｍ；如图9—1丙未过零，则不应读为２ｍｍ，读数应为１.９８０ｍｍ。

测微头使用：测微头在实验中是用来产生位移并指示出位移量的工具。

一般测微头在使用前，首先转动微分筒到１０ｍｍ处(为了保留测杆轴向前、后位移的余量)，再将测微头轴套上的主尺横线面向自己安装到专用支架座上，移动测微头的安装套(测微头整体移动)使测杆与被测体连接并使被测体处于合适位置(视具体实验而定)时再拧紧支架座上的紧固螺钉。

传感器实验报告实验⼀、⼆、三应变⽚单臂、半桥、全桥特性实验⼀、实验原理电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定⼯艺粘贴电阻应变⽚来组成。

⼀种利⽤电阻材料的应变效应将⼯程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器，此类传感器主要是通过⼀定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变⽚将变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。

可⽤于能转化成变形的各种⾮电物理量的检测，如⼒、压⼒、加速度、⼒矩、重量等，在机械加⼯、计量、建筑测量等⾏业应⽤⼗分⼴泛。

根据表中数据画出实验曲线后，计算灵敏度S＝ΔV/ΔW（ΔV输出电压变化量，ΔW重量变化量）和⾮线性误差δ(⽤最⼩⼆乘法)，δ=Δm/yFS ×100％式中Δm为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最⼤偏差：yFS满量程输出平均值，此处为200g。

四、思考题1、ΔR转换成ΔV输出⽤什么⽅法?通过电阻的分压，将电阻两端的电压测量出来经过差动放⼤器。

从⽽将ΔR转换成ΔV。

2、根据图4机头中应变梁结构，在振动台放置砝码后分析上、下梁⽚中应变⽚的应变⽅向(是拉?还是压?+压变⼤)。

所连接的应变⽚电阻中，带有符号↑是拉伸，电阻会变⼤；带有符号↓的是压缩，电阻会减⼩。

3、半桥测量时两⽚不同受⼒状态的电阻应变⽚接⼊电桥时，应接在：（1）对边?（2）邻边?为什么?应该接在邻边，这样能保证测量的灵敏度，同时能使⼀些去除⼲扰因素的影响。

4、应变⽚组桥时应注意什么问题?要注意应变⽚的受⼒状态和接⼊电路时的位置。

实验五应变直流全桥的应⽤—电⼦秤实验⼀、实验原理常⽤的称重传感器就是应⽤了箔式应变⽚及其全桥测量电路。

数字电⼦秤实验原理如图5—1。

本实验只做放⼤器输出Vo实验，通过对电路的标定使电路输出的电压值为重量对应值，电压量纲（V）改为重量量纲（g）即成为⼀台原始电⼦秤。

图5—1 数字电⼦称原理框图⼆、实验结果表5电⼦称实验数据⼆、实验分析实验⼋移相器、相敏检波器实验⼀、实验原理1、移相器⼯作原理：图8—1为移相器电路原理图与实验箱主板上的⾯板图。

一、实验目的1、了解差动变压器的基本结构。

2、掌握差动变压器及整流电路的工作原理。

3、掌握差动变压器的调试方法。

二、实验原理1、差动变压器由一个初级线圈和两个次级线圈及一个铁芯组成，当铁芯移动时，由于初级线圈和次级线圈之间的互感发生变化使次级线圈的感应电势产生变化，一个次级线圈的感应电势增加，另一个则减少，将两个次级线圈反向串接，就可以引出差值输出，其输出电势反映出铁芯的位移量。

2、差动变压器实验电路图如图1-1所示。

图1-1传感器的两个次级线圈(N2、N3)电压分别经 UR1、UR2两组桥式整流电路变换为直流电压，然后相减，经过差动放大器放大后，由电压表显示出来R1、R2为两桥臂电阻，RP1为调零电位器，R3、R4、C1组成滤波电路，R5为负载电阻，采用这种差动整流电路可以减少零点残余电压。

三、实验过程与数据处理1.固定好位移台架，将电感式传感器置于位移台架上。

调节测微器使其指示12mm左右，将测微器装入台架上部的开口处，再将测微器的测杆与电感式传感器的可动铁芯旋紧。

然后调节两个滚花螺母，使铁芯离开底面 10mm，注意要使铁芯能在传感器中轻松滑动，再将两个滚花螺母旋紧。

2.差动放大器调零，用导线将差动放大器的正负输入端连接，再将其输出端接到数字电压表的输入端；按下面板上电压量程转换开关的20V档按键（实验台为将电压量程拨到20V 档）；接通电源开关，旋动放大器的调零电位器RP2旋钮使电压表指示向零趋近，然后换到2V量程，旋动调零电位器RP2旋钮使电压表指示为零；此后调零电位器 RP2旋钮不再调节，根据实验适当调节增益电位器RP1。

3.按图1-1将信号源的两输出端 A，B接到传感器的初级线圈N1上，传感器次级线圈 N2、N3分别接到转换电路板的 C、D 与 H、I上，并将F与L用导线连接，将差动放大器与数字电压表连接好。

这样构成差动变压器实验电路。

4、接通电源，调节信号源输出幅度电位器RP2到较大位置，平衡电位器RP1处于中间位置，调节测微器使输出电压接近零，然后上移或下移测微器 1mm，调节差动放大器增益使输出电压的值为300mV左右，再回调测微器使输出电压为 0mV。

目录实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 (1)实验二金属箔式应变片——半桥性能实验 (3)实验三金属箔式应变片——全桥性能实验 (4)实验四金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较 (5)实验五金属箔式应变片的温度影响实验 (6)实验六直流全桥的应用——电子秤实验 (6)实验七移相器实验 (7)实验八相敏检波器实验 (9)实验九交流全桥的应用——振动测量实验 (10)实验十压阻式压力传感器的压力测量实验 (13)实验十一扩散硅压阻式压力传感器差压测量* (14)实验十二差动变压器的性能实验 (15)实验十三激励频率对差动变压器特性的影响实验 (16)实验十四差动变压器零点残余电压补偿实验 (18)实验十五差动变压器的应用——振动测量实验 (19)实验十六电容式传感器的位移特性实验 (21)实验十七电容传感器动态特性实验 (22)实验十八直流激励时霍尔式传感器的位移特性实验 (23)实验十九交流激励时霍尔式传感器的位移特性实验 (25)实验二十霍尔测速实验* (26)实验二十一磁电式传感器测速实验 (27)实验二十二压电式传感器测量振动实验 (28)实验二十三电涡流传感器位移特性实验 (29)实验二十四被测体材质对电涡流传感器的特性影响实验 (30)实验二十五被测体面积大小对电涡流传感器的特性影响实验 (31)实验二十六电涡流传感器测量振动实验 (31)实验二十七电涡流传感器的应用——电子秤实验 (33)实验二十八电涡流传感器测转速实验* (34)实验二十九光纤传感器的位移特性实验 (34)实验三十光纤传感器测量振动实验 (35)实验三十一光纤传感器测速实验 (36)实验三十二光电转速传感器的转速测量实验 (38)实验三十三 CU50温度传感器的温度特性实验 (39)100热电阻测温特性实验 (40)实验三十四 PT实验三十五热电偶测温性能实验 (42)实验三十六气体流量的测定实验* (43)实验三十七气敏（酒精）传感器实验 (44)实验三十八湿敏传感器实验 (45)实验三十九温度仪表PID控制实验 (45)实验四十外部温度控制实验系统* (47)实验四十一多功能数据采集控制器的使用介绍 (47)实验四十二计算机温度PID控制实验 (50)实验四十三数据采集卡动态链接库调用实验* (52)实验四十四转速PID控制系统 (53)附录一温控仪表操作说明 (55)附录二《微机数据采集系统软件》使用说明 (62)附录三《多功能数据采集系统软件》使用说明 (65)附录四《YL4.1系统软件》使用说明 (67)实验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。

实验2.3差动变压器性能及标定实验2.3.1 差动变压器性能一、实验目的：了解差动变压器的基本结构及原理，通过实验验证差动变压器的基本特性。

二、实验原理：差动变压器由衔铁、初级线圈、次级线圈和线圈骨架等组成。

初级线圈做为差动变压器激励用，相当于变压器的原边，次级线圈由两个结构尺寸和参数相同的线圈反相串接而成，相当于变压器的副边。

差动变压器是开磁路，工作是建立在互感基础上的。

其原理及输出特性见图1图1图2 三、实验所需部件：差动变压器、音频振荡器、测微头、示波器。

四、实验步骤：1．按图2接线，差动变压器初级线圈必须从音频振荡器LV 端功率输出，双线示波器第一通道灵敏度500mv/格，第二通道10mv ／格。

2．音频振荡器输出频率5KHZ ，输出值V P －P 2V 。

3．用手提压变压器磁芯，观察示波器第二通道波形是否能过零翻转，如不能则改变两个次级线圈的串接端。

4．旋动测微头，带动差动变压器衔铁在线圈中移动，从示波器中读出次级示波器输出电压V P －P 值，读数过程中应注意初、次级波形的相位关系。

5．仔细调节测微头使次级线圈的输出波形至不能再小，这就是零点残余电压。

可以看出它与输入电压的相位差约为π／2，是基频分量。

6．根据表格所列结果，画出Vop-p －X 曲线，指出线性工作范围。

五、注意事项：示波器第二通道为悬浮工作状态。

六、简述实验目的和原理，实验步骤，并按要求完成实验报告实验2.3.2 差动变压器的标定一、实验目的：说明差动变器测试系统的组成和标定方法。

二、实验所需部件：差动变压器、音频振荡器、电桥、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、电压表、示波表、测微头。

图1 三、实验步骤：1．按图1接线，差动放大器增益适度，音频振荡器LV 端输出5KHZ ，V P-P 值2V 。

2．调节电桥WD 、WA电位器，调节测微头带动衔铁改变其在线圈中的位置，使系统输出为零。

3．旋动测微头使衔铁在线圈中上、下有一个较大的位移，用电压表和示波器观察系统输出是否正负对称(如有削波现象则应减小差动放大器增益)。