Stálý Magnetický Pohyblivý Cívka (PMMC) Měřič

Co je Permanentní Magnetická Pohyblivá Cívka (PMMC)?

Měřicí přístroj Permanentní Magnetická Pohyblivá Cívka (PMMC) – také známý jako D’Arsonvalův měřič nebo galvanometr – je přístroj, který umožňuje měřit proud v cívce pozorováním úhlového odchylky cívky v rovnoměrném magnetickém poli.

PMMC měřič umisťuje cívku drátu (tj. vodič) mezi dvěma permanentními magnety, aby vytvořil stacionární magnetické pole. Podle Faradayových zákonů elektromagnetické indukce bude vodič s proudem umístěný v magnetickém poli zkušebat sílu ve směru určeném Flemingovým levým pravidlem.

Velikost (síla) této síly bude úměrná množství proudu procházejícího drátem. Konce drátu je připevněn ukazatel, který se pohybuje po stupnici.

Když jsou momenty setrvačnosti vyrovnané, pohyblivá cívka se zastaví a její úhlová odchylka může být změřena pomocí stupnice. Pokud je magnetické pole permanentních magnetů rovnoměrné a pružina lineární, pak je odchylka ukazatele také lineární. Proto můžeme použít tuto lineární relaci k určení množství elektrického proudu procházejícího drátem.

Přístroje PMMC (tj. D’Arsonvalovy měřiče) se používají pouze k měření stejnosměrného proudu (DC). Pokud bychom použili střídavý proud (AC), směr proudu by byl obrácen během negativního polocyklu, a proto by byl obrácen i směr momentu. To vede k průměrné hodnotě nulového momentu – tedy žádného netočivého pohybu proti stupnici.

Přesto mohou přístroje PMMC přesně měřit stejnosměrný proud.

Konstrukce PMMC

PMMC měřič (nebo D’Arsonvalovy měřiče) je složen z 5 hlavních komponent:

• Stacionární část nebo magnetický systém
  

• Pohyblivá cívka
  

• Řídící systém
  

• Tlumičový systém
  

• Měřič
  

Stacionární část nebo magnetický systém

V současné době používáme magnety s vysokou intenzitou pole a vysokou koercivní silou namísto U-tvarových permanentních magnetů s jemnými železnými pólovými částmi. Magnety, které dnes používáme, jsou vyrobeny z materiálů jako alcomax a alnico, které poskytují vysokou sílu pole.

Pohyblivá cívka

Pohyblivá cívka se může volně pohybovat mezi dvěma permanentními magnety, jak je znázorněno na následujícím obrázku. Cívka je navinuta mnoha otáčkami měděného drátu a je umístěna na obdélníkové hliníkové nosné desce, která je opěra na drahokamových ložiskách.

Řídící systém

Pružina obvykle slouží jako řídící systém pro přístroje PMMC. Pružina plní další důležitou funkci tím, že poskytuje cestu pro vedoucí proud do a z cívky.

Tlumičový systém

Tlumící síla, a tedy moment, je poskytnuta pohybem hliníkové nosné desky v magnetickém poli vytvořeném permanentními magnety.

Měřič

Měřič těchto přístrojů obsahuje lehký ukazatel pro volný pohyb a stupnice, která je lineární nebo rovnoměrná a mění se s úhlem.

Rovnice momentu PMMC

Odvoďme obecný výraz pro moment v přístrojích s permanentním magnetickým pohyblivým cívkami nebo přístrojích PMMC. Víme, že v pohyblivých cívkových přístrojích je odklonový moment daný výrazem:

• Td = NBldI, kde N je počet otáček,

• B je magnetická indukce v vzduchovém závěru,

• l je délka pohyblivé cívky,

• d je šířka pohyblivé cívky,

• I je elektrický proud.

Pro pohyblivé cívkové přístroje by měl odklonový moment být úměrný proudu, matematicky můžeme napsat Td = GI. Na základě porovnání říkáme, že G = NBIdl. V rovnovážném stavu jsou ovládací a odklonové momenty stejné. Tc je ovládací moment, při rovnosti ovládacího a odklonového momentu máme

GI = K.x, kde x je odklon, takže proud je dáno vztahem

Protože odklon je přímo úměrný proudu, potřebujeme na měřiči rovnoměrnou stupnici pro měření proudu.

Nyní se budeme zabývat základní schématem ammeteru. Zvažme obvod, jak je znázorněno níže:

Proud I se rozděluje na dvě složky v bodě A. Tyto složky jsou Is a Im. Než komentuji velikost těchto proudů, pojďme se více dozvědět o konstrukci shunt odpory. Základní vlastnosti shunt odporu jsou uvedeny níže,

Odpory těchto shuntů by neměly lišit na vyšší teploty, by měly mít velmi nízkou hodnotu teplotního koeficientu. Odpory by měly být nezávislé na čase. Poslední a nejdůležitější vlastnost, kterou by měly mít, je schopnost nést vysokou hodnotu proudu bez výrazného nárůstu teploty. Obvykle se pro výrobu DC odporů používá mangal. Tedy můžeme říci, že hodnota Is je mnohem větší než hodnota Im, protože odpory shuntu jsou nízké. Z toho máme,