Medidor de Bobina Móvil con Imanes Permanentes (PMMC)
¿Qué es un Movimiento de Bobina con Imanes Permanentes (PMMC)?
Un medidor de Movimiento de Bobina con Imanes Permanentes (PMMC) – también conocido como medidor D’Arsonval o galvanómetro – es un instrumento que permite medir la corriente a través de una bobina observando el desplazamiento angular de la bobina en un campo magnético uniforme.
Un medidor PMMC coloca una bobina de alambre (es decir, un conductor) entre dos imanes permanentes para crear un campo magnético estacionario. Según las Leyes de inducción electromagnética de Faraday, un conductor que lleva corriente colocado en un campo magnético experimentará una fuerza en la dirección determinada por la regla de la mano izquierda de Fleming.
La magnitud (fuerza) de esta fuerza será proporcional a la cantidad de corriente a través del alambre. Un puntero está unido al extremo del alambre y se coloca a lo largo de una escala.
Cuando los momentos están equilibrados, la bobina móvil se detendrá y su desplazamiento angular puede medirse con la escala. Si el campo magnético permanente es uniforme y el resorte es lineal, entonces el desplazamiento del puntero también es lineal. Por lo tanto, podemos usar esta relación lineal para determinar la cantidad de corriente eléctrica que pasa a través del alambre.
Los instrumentos PMMC (es decir, medidores D’Arsonval) solo se utilizan para medir la corriente directa (DC). Si usáramos corriente alterna (AC), la dirección de la corriente se invertiría durante el ciclo negativo, y, por lo tanto, la dirección del momento también se invertiría. Esto resulta en un valor promedio de torque cero, por lo que no habría movimiento neto contra la escala.
A pesar de esto, los medidores PMMC pueden medir con precisión la corriente DC.
Construcción PMMC
Un medidor PMMC (o medidor D’Arsonval) está construido con 5 componentes principales:
Parte Estacionaria o Sistema de Imanes
Bobina Móvil
Sistema de Control
Sistema de Amortiguación
Medidor
Parte Estacionaria o Sistema de Imanes
En la actualidad, utilizamos imanes de alta intensidad de campo y alta coercitividad en lugar de imanes permanentes en forma de U con piezas de polos de hierro suave. Los imanes que usamos hoy en día están hechos de materiales como alcomax y alnico, que proporcionan una alta intensidad de campo.
Bobina Móvil
La bobina móvil puede moverse libremente entre los dos imanes permanentes, como se muestra en la figura siguiente. La bobina está enrollada con muchas vueltas de hilo de cobre y se coloca sobre un aluminio rectangular que está pivotado en rodamientos de joyería.
Sistema de Control
El resorte generalmente actúa como sistema de control para los instrumentos PMMC. El resorte también cumple otra función importante al proporcionar la vía para conducir la corriente hacia adentro y fuera de la bobina.
Sistema de Amortiguación
La fuerza de amortiguación, y por lo tanto el par, se proporciona por el movimiento del soporte de aluminio en el campo magnético creado por los imanes permanentes.
Medidor
El medidor de estos instrumentos consta de un puntero de bajo peso para tener un movimiento libre y una escala que es lineal o uniforme y varía con el ángulo.
Ecuación de Par PMMC
Derivemos una expresión general para el par en instrumentos de bobina móvil con imanes permanentes o instrumentos PMMC. Sabemos que en instrumentos de bobina móvil, el par deflectivo se da por la expresión:
Td = NBldI donde N es el número de vueltas,
B es la densidad de flujo magnético en el espacio aéreo,
l es la longitud de la bobina móvil,
d es el ancho de la bobina móvil,
I es la corriente eléctrica.
Ahora, para un instrumento de bobina móvil, el par deflectivo debe ser proporcional a la corriente, matemáticamente podemos escribir Td = GI. Así, al comparar, decimos G = NBIdl. En estado estable, tanto el par de control como el par deflectivo son iguales. Tc es el par de control, al igualar el par de control con el par deflectivo tenemos
GI = K.x donde x es el desplazamiento, por lo tanto, la corriente se da por
Dado que el desplazamiento es directamente proporcional a la corriente, necesitamos una escala uniforme en el medidor para medir la corriente.
Ahora vamos a discutir sobre el diagrama básico del circuito del amperímetro. Consideremos un circuito como se muestra a continuación:
La corriente I se muestra, que se divide en dos componentes en el punto A. Los dos componentes son Is e Im. Antes de comentar sobre los valores de magnitud de estas corrientes, conozcamos más sobre la construcción de la resistencia en derivación. Las propiedades básicas de la resistencia en derivación se enumeran a continuación,
La resistencia eléctrica de estas derivaciones no debe variar a temperaturas más altas, deben poseer un coeficiente de temperatura muy bajo. Además, la resistencia debe ser independiente del tiempo. La propiedad más importante que deben poseer es que deben poder llevar altos valores de corriente sin un aumento significativo de la temperatura. Generalmente, se utiliza manganesina para hacer resistencias de CC. Por lo tanto, podemos decir que el valor de Is es mucho mayor que el valor de Im debido a la baja resistencia de la derivación. De esto tenemos,
Donde, Rs es la resistencia de la derivación y Rm es la resistencia eléctrica de la bobina.
De las dos ecuaciones anteriores, podemos escribir,
