Permanentimagneettinen liukuva kiertokierre (PMMC) mittari

Mikä on pysyvän magneitin liikkuvan kierukka (PMMC)?

Pysyvän magneitin liikkuvan kierukan (PMMC) mittari – myös tunnettu nimellä D’Arsonvalin mittari tai galvanometri – on laite, joka sallii sinun mitata kulkevaa virtaa kierukassa havainnoiden kierukan kulmaista poikkeamaa tasaisessa magneettikentässä.

PMMC-mittari sijoittaa ohutuspiirin (eli johtimen) kahden pysyvän magneitin välille luodakseen paikallisen magneettikentän. Faradayn säännöiden mukaan virtaava johtin, joka on sijoitettu magneettikenttään, kokee voiman suunnassa, joka määräytyy Flemingin vasenkätisäännön mukaan.

Tämän voiman suuruus (voima) on verrannollinen ohutuksen läpi kulkevaan virtaan. Ohutuksen päässä on kiinnitetty osoitin, joka on asetettu mittakaavalle.

Kun momentit ovat tasapainossa, liikkuvan kierukan liike loppuu, ja sen kulmaista poikkeamaa voidaan mitata mittakaavalla. Jos pysyvän magneitin kenttä on tasainen ja keho lineaarinen, osoitinpoikkeama on myös lineaarinen. Tätä lineaarista suhdetta voidaan käyttää sähkövirtan määritykseen ohutuksen läpi.

PMMC-laitteita (eli D’Arsonvalin mittareita) käytetään vain suoraviivaisen sähkövirran (DC) virtan mittaamiseen. Jos käytämme vaihtelevaa sähkövirtaa (AC), virtasuunta kääntyy negatiivisella puolikasvartissa, ja siksi momentin suunta myös kääntyy. Tämä johtaa nollan keskiarvoon momentille – eli ei ole mitään netto-liikettä mittakaavalla.

Huolimatta tästä PMMC-mittarit voivat tarkasti mitata DC-virtaa.

PMMC:n rakennus

PMMC-mittari (tai D’Arsonvalin mittari) koostuu viidestä pääosasta:

• Paikallinen osa tai magneettijärjestelmä
  

• Liikkuvan kierukka
  

• Ohjausjärjestelmä
  

• Vaimennusjärjestelmä
  

• Mittari
  

Paikallinen osa tai magneettijärjestelmä

Nykyään käytämme magneetteja, jotka tarjoavat korkean kentän intensiteetin ja korkean pakotuksen, U-muotoisen pysyvän magneitin sijaan, jolla on pehmeitä teräsnappeja. Nykyään käytettyjen magneettien materiaaleina toimivat esimerkiksi alcomax ja alnico, jotka tarjoavat korkean kentän vahvuuden.

Liikkuvan kierukka

Liikkuvan kierukka voi vapaasti liikkua kahden pysyvän magneitin välissä, kuten alla olevassa kuvassa näytetään. Kierukka on kiertänyt useilla kuparin ohutuksilla ja se on sijoitettu suorakulmaiseen aluminiumipohjaan, joka on kiinnitetty timanttikiven tuuletinpaikoille.

Ohjausjärjestelmä

Keihä toimii yleensä ohjausjärjestelmänä PMMC-laite. Keihä toimii myös toisen tärkeän tehtävän suorittamalla virran sisään- ja ulosjohtona kierukassa.

Vaimennusjärjestelmä

Vaimennusvoima ja siitä seuraava momentti syntyvät alumiiniumipohjan liikkeestä magneettikentässä, joka on luotu pysyvillä magneeteilla.

Mittari

Näiden laitteiden mittari koostuu kevyestä osoittimesta, jolla on vapaa liike, ja mittakaavasta, joka on lineaarinen tai tasainen ja muuttuu kulman mukaan.

PMMC:n momenttiyhtälö

Johdetaan yleinen ilmaisu momentille pysyvän magneitin liikkuvan kierukan laitteissa tai PMMC-laite. Tiedämme, että liikkuvissa kierukoissa poikkeamamomentti annetaan ilmaisulla:

• Td = NBldI, missä N on kierrosten määrä,

• B on magneettivirtapiirityksen tiheys ilmakapeudessa,

• l on liikkuvan kierukan pituus,

• d on liikkuvan kierukan leveys,

• I on sähkövirta.

Nyt liikkuvan kierukan laitteessa poikkeamamomentin tulisi olla verrannollinen virtaan, matemaattisesti voimme kirjoittaa Td = GI. Vertailemalla näitä voimme sanoa G = NBIdl. Vakiovaiheessa meillä on sekä ohjausmomentti että poikkeamamomentti tasapainossa. Tc on ohjausmomentti, kun yhtäsuurista ohjausmomentista ja poikkeamamomentista saamme

GI = K.x, missä x on poikkeama, joten virta on annettu

Koska poikkeama on suoraan verrannollinen virtaan, tarvitsemme tasaisen mittakaavan mittarissa virtan mittaamiseksi.

Nyt puhumme ampermetrin perustekniikasta. Harkitsemaan piiriä, kuten alla olevassa kuvassa:

Virta I jakautuu kahdeksi komponentiksi pisteessä A. Komponentit ovat Is ja Im. Ennen kuin kommentoin näiden virtojen suuruusarvoja, tarkastellaan shuntiresistanssin rakennusta. Shuntiresistanssin perusominaisuudet ovat seuraavat,

Näiden shuntien sähköinen vastus ei saa poiketa korkeammassa lämpötilassa, niiden pitäisi olla hyvin pieni lämpökerroin. Lisäksi vastus pitäisi olla ajan sijaintiin riippumaton. Viimeinen ja tärkein ominaisuus, jonka pitäisi olla, on kyky kuljettaa suuria sähkövirtauksia huomattavan lämpötilan nousun ilman. Yleensä manganinia käytetään DC-vastuksissa. Joten voimme sanoa, että Is on paljon suurempi kuin Im, koska shuntin vastus on pieni. Tästä saamme,

Missä, Rs on shuntin vastus ja R