Transductores inductivos

Transcripción

1 Ventajas Robustez en ambientes duros Afecta poco la humedad ambiental y otros contaminantes. Carga mecánica Alta sensibilidad 07//005 3

2 Configuraciones 07//005 3

3 Aplicaciones Medida de desplazamientos y posición Detectores de proximidad Aplicación singular: cuenta del número de vehículos Medición de cualquier magnitud que se pueda convertir en desplazamientos Presión, fuerza, par, aceleración Transductor de presión diferencial de reluctancia variable basado en un diafragma ferromagnético y dos bobinas fijas 07//005 33

4 Aplicaciones Medidas de espesores 07//005 34

5 Cuadro de características Transductor de desplazamiento inductivo diferencial modelo W5TKN (documentación HBM) 07//005 35

6 Basados en corrientes de Foucault Fundamento Alteración de la impedancia de una bobina por la que circula una corriente alterna mediante una superficie conductora en el campo magnético creado por la bobina. Profundidad de penetración Dependencia: Profundidad de penetración Frecuencia Conductividad Permeabilidad magnética δ Πfµσ ; 07//005 36

7 Basados en corrientes de Foucault Limitaciones: El espesor del material donde se inducen las corrientes debe ser suficientemente grande comparado con la profundidad de penetración de aquellas. Relación no lineal entre la impedancia de la bobina y la distancia del blanco. El cambio de impedancia depende del material (conductividad y permeabilidad) y por ende de la temperatura. 07//005 37

8 Basados en corrientes de Foucault Aplicaciones 07//005 38

9 Basados en corrientes de Foucault Aplicaciones 07//005 39

10 Transformadores diferenciales Fundamentos Variación de la inductancia mutua entre primario y cada uno de los dos secundarios al desplazarse a lo largo de su interior un núcleo de material ferromagnético 07//005 40

11 Transformadores diferenciales Análisis del circuito equivalente Tensión del secundario en vacío 07//005 4

12 07//005 4 Transductores inductivos Transformadores diferenciales Análisis del circuito equivalente ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) [ ] ( ) [ ] ; ; 0 ; ; R R M L L R L R s M M M L L L s E M M s I sm sl sl R I sm sm I s M M s I sl R I E R R R R c b b

13 Transformadores diferenciales Análisis del circuito equivalente Tensión en el secundario en vacío Sensibilidad SS(w) Fase FF(w) E I E 0 0 I R c E sl ; E ( M M ) si ; R 0 ; s ( M M ) sl R E ; 07//005 43

14 Transformadores diferenciales Análisis del circuito equivalente Tensión en el secundario en carga Sensibilidad S S(w, R c ) Fase E 0 E 0 (M -M ) L L E 0 L L s M >> ( M M) ; s( M M ) RcE s( R L R L ) L L 3 L ; R R ; 07//005 44

15 Transformadores diferenciales Limitaciones Deriva del cero En la posición central la tensión de salida no pasa por cero, sino por un mínimo, debido a la existencia de capacidades parásitas entre primario y secundario y a la falta de simetría en los bobinados y circuitos magnéticos. Presencia de armónicos Debido a fenómenos de saturación del núcleo. Influencia de la temperatura La temperatura influye en la resistencia eléctrica de las bobinas, por lo que es mejor alimentar a corriente constante. V T [ α( T 5) β ( 5) ]; V T 5 07//005 45

16 Transformadores diferenciales Ventajas: Resolución muy alta > 0.%. Rozamiento muy bajo y poca carga mecánica. Aislamiento eléctrico entre primario y secundario. Alta repetibilidad, linealidad, y sensibilidad unidireccional. 07//005 46

17 Transformadores diferenciales Materiales y modelos 07//005 47

18 Transformadores diferenciales Aplicaciones Medidas de desplazamientos y posición Es muy frecuente como detector de cero en servosistemas de posición en aviones y submarinos. Se puede emplear también como pallador en máquinas-herramientas. Medición de cualquier magnitud que se pueda convertir en desplazamiento Mediante el empleo del sensor adecuado, se pueden medir otras magnitudes que puedan provocar finalmente el desplazamiento del núcleo. 07//005 48

19 Transformadores diferenciales Aplicaciones 07//005 49

20 Transformadores diferenciales Aplicaciones Se puede aplicar a los instrumentos basados en un flotador, siempre y cuando los devanados sean herméticos. El flotador arrastra el vástago, o es el mismo núcleo. Los rotámetros y los detectores de nivel se prestan fácilmente a este uso. Las células de carga y los medidores de par, donde se produce un desplazamiento muy pequeño, pueden basarse en un LVDT como transductor. 07//005 50

21 Transformadores variables Fundamento M NI φ B S BS cosα µ S cosα; l µ M NN S cosα M cosα; l E I M ω ωim N dφ ; di ( cosα )( senωt) k cosα senωt; 07//005 5

22 Transformadores variables M Fundamento La tensión de salida tiene la misma frecuencia que la de entrada, pero su amplitud depende de la inclinación relativa entre los devanados, si bien no de una forma proporcional. NI φ B S BS cosα µ S cosα; l µ M NN S cosα M cosα; l E I M ω ωim N dφ ; di ( cosα )( senωt) k cosα senωt; 07//005 5

23 Transformadores variables Comparaciones Menos carga mecánica al eje de giro que los codificadores digitales (discos grandes, alta resolución). Aguantan mayores temperaturas y más humedad, choques y vibraciones que los codificadores y ciertos potenciómetros. Son particularmente consideradas en las aplicaciones militares y aeroespaciales. Pueden transmitir la información analógica a gran distancia, con cable adecuado, y allí hacer la conversión a digital. Presentan un aislamiento eléctrico entre excitación de entrada y salida. 07//005 53

24 Transformadores variables Exactitud máxima aproximada para distintos transductores de posición angular 07//005 54

25 Transformadores variables El transformador síncrono trifásico: sincros Descripción Consta de un estator cilíndrico de material ferromagnético, con tres devanados dispuestos a 0º c0onectados en estrella, y un rotor en forma de H, también de material ferromagnético, con uno o tres devanados, que gira solidario al eje cuya rotación se va a medir. 07//005 55

26 Transformadores variables El transformador síncrono trifásico: sincros Circuito equivalente Representación esquemática de un transformador síncrono trifásico (sincro). 07//005 56

27 Transformadores variables El transformador síncrono trifásico: sincros Circuito equivalente Tensiones inducidas e e e s0 s0 s30 k k k 3 cos cos cos ( ωt φ ) cos( α 0º ); ( ωt φ ) cos( α ); ( ωt φ ) cos( α 0º ); 3 07//005 57

28 Transformadores variables El transformador síncrono trifásico: sincros Circuito equivalente Tensiones entre fases admitiendo que los acoplamientos son iguales, kkk3k, y que los estátores están en vacío, entonces las tensiones están en fase cambiando su envolvente. Sistema trifásico geométrico no temporal. e s3 K cosωt e s3 K cosωt e s K K K K cosωt cosωt[ cos( α 0º ) cos( α 0º )] ( )( senα ) sen( 0) 3K cosωt senα; cosωt[ cosα cos( α 0º )] ( ) sen( α 60º ) sen( 60º ) 3K cosωt sen( α 0º ) cosωt[ cos( α 0º ) cosα] ( ) sen( α 60º ) sen 60º 3K cosωt sen( α 40º ); ; 07//005 58

29 Transformadores variables El transformador síncrono trifásico: sincros Cuadro de características: Sincro 6V 08CX4c (Singer) 07//005 59

30 Transformadores variables El transformador síncrono trifásico: sincros Desde el punto de vista de su utilización, se clasifican en: Sincros de par: Selsyn Sincros de control 07//005 60