Общие положения расчета индуктивных преобразователей

При проектировании индуктивных преобразователей обычно заданы следующие величины: диапазон измерения , допускаемая нелинейность характеристики, габаритные размеры преобразователя, требуемая чувствительность, допускаемое измерительное усилие. Искомыми параметрами являются: чувствительность преобразователя; его ток и напряжение питания катушки; число витков и диаметр провода катушек; измерительное усилие преобразователя, начальный зазор между якорем и неподвижной частью магнитопровода, материал и геометрические параметры магнитной цепи преобразователя.

Расчет начинают с принципиального построения магнитной цепи и обмоток преобразователя, исходя из заданных габаритных размеров. Как правило, останавливаются на дифференциальном преобразователе с П-образной, Ш-образной или цилиндрической формой магнитной цепи. В качестве материала для нее при питании преобразователя напряжением частотой 50 Гц рекомендуется применять:

для Ш- и П-образных магнитопроводов — листовую сталь Э-12;Э-21; Э-31; Э-41;

для цилиндрических магнитопроводов — прутковую сталь типа Армко, Сталь 20, Сталь 35, Сталь 45.

При повышении частот питания применяют материалы, обладающие большими удельными электрическими сопротивлениями— листовой хромистый или молибденовый пермалой либо прессованные сердечники из ферритов.

По известной площади окна магнитопровода, предназначенного для размещения катушки, с учетом ее каркаса, определяют число витков W.

(23)

где

f₀ — коэффициент заполнения, выбирают в зависимости от диаметра провода и марки изоляции: 0,60 для ПЭЛ и ПЭВ-1; 0,55 для ПЭВ-2; 0,50 для ПЭЛШО;

d1 —диаметр провода катушки преобразователя; рекомендуется для намотки катушек использовать провод высокого качества (марок ПЭЛШО, ПЭВ-2 и др.);

Q — площадь, занимаемая обмоткой катушки.

Заданный предел измерения и допускаемая нелинейность характеристики преобразователя определяют начальный зазор между якорем и неподвижным сердечником катушек преобразователя, который выбирают из условия

(24)

При конструировании магнитопровода необходимо учитывать, что при слишком большой ширине полюса а и малом зазоре магнитный поток под средней частью полюса практически проходить не будет вследствие вытеснения потока к краям полюса. При увеличении зазора сопротивление его будет мало изменяться, так как увеличение сопровождается увеличением фактической площади зазора S, что приводит к снижению чувствительности. Поэтому рекомендуется

(25)

Для уменьшения влияния изменения характеристик магнитного материала на параметры катушек индукцию В в магнитопроводе выбирают такой, при которой магнитная проницаемость данного материала достигает максимального значения. Для большинства магнитных материалов такое эффективное значение индукции лежит в пределах от 0,2 до 0,6 Т.

Дальнейший расчет ведут по следующей схеме:

1. Определяют суммарное магнитное сопротивление магнитопровода .

2. По найденным значениям определяют полные электрические сопротивления катушки преобразователя. Строят характеристику преобразователя , по которой определяют его чувствительность.

3. Определяют ток и проверяют катушку на допускаемую плотность тока. Рекомендуется, чтобы плотность тока Ј не превышала 2—2,5 А/мм². Для малогабаритных преобразователей допускаемая плотность тока может быть повышена до Ј 4,5 А/мм².