Compteur à bobine mobile à aimant permanent (PMMC)

Qu'est-ce qu'une bobine mobile à aimant permanent (PMMC)?

Un métro à bobine mobile à aimant permanent (PMMC) – également connu sous le nom de mètre D’Arsonval ou galvanomètre – est un instrument qui vous permet de mesurer le courant à travers une bobine en observant la déviation angulaire de la bobine dans un champ magnétique uniforme.

Un métro PMMC place une bobine de fil (c’est-à-dire un conducteur) entre deux aimants permanents afin de créer un champ magnétique stationnaire. Selon les lois de Faraday sur l'induction électromagnétique, un conducteur porteur de courant placé dans un champ magnétique subira une force dans la direction déterminée par la règle de la main gauche de Fleming.

L'intensité (force) de cette force sera proportionnelle à l'intensité du courant dans le fil. Un pointeur est attaché à l'extrémité du fil et est placé le long d'une échelle.

Lorsque les couples sont équilibrés, la bobine mobile s'arrêtera, et sa déviation angulaire peut être mesurée sur l'échelle. Si le champ magnétique permanent est uniforme et que le ressort est linéaire, alors la déviation du pointeur est également linéaire. Nous pouvons donc utiliser cette relation linéaire pour déterminer l'intensité du courant électrique passant à travers le fil.

Les instruments PMMC (c'est-à-dire les mètres D’Arsonval) ne sont utilisés que pour mesurer le courant continu (CC). Si nous utilisions un courant alternatif (CA), la direction du courant serait inversée pendant la demi-période négative, et par conséquent, la direction du couple serait également inversée. Cela entraîne une valeur moyenne de couple nulle - donc aucun mouvement net contre l'échelle.

Malgré cela, les mètres PMMC peuvent mesurer avec précision le courant continu.

Construction PMMC

Un mètre PMMC (ou mètre D’Arsonval) est construit de 5 composants principaux :

• Partie fixe ou système d'aimants
  

• Bobine mobile
  

• Système de contrôle
  

• Système d'amortissement
  

• Mètre
  

Partie fixe ou système d'aimants

Actuellement, nous utilisons des aimants de haute intensité de champ et de forte coercivité au lieu d'utiliser un aimant permanent en forme de U avec des pièces polaires en fer doux. Les aimants que nous utilisons aujourd'hui sont fabriqués à partir de matériaux comme l'alcomax et l'alnico, qui fournissent une forte intensité de champ.

Bobine mobile

La bobine mobile peut se déplacer librement entre les deux aimants permanents, comme indiqué dans la figure ci-dessous. La bobine est enroulée avec de nombreux tours de fil de cuivre et est placée sur un aluminium rectangulaire pivotant sur des roulements à billes précieux.

Système de contrôle

Le ressort agit généralement comme système de contrôle pour les instruments PMMC. Le ressort remplit également une autre fonction importante en fournissant le chemin pour conduire le courant à l'intérieur et à l'extérieur de la bobine.

Système d'amortissement

La force d'amortissement, donc le couple, est fournie par le mouvement de l'ancien aluminium dans le champ magnétique créé par les aimants permanents.

Mètre

Le mètre de ces instruments comprend un pointeur léger pour avoir un mouvement libre et une échelle qui est linéaire ou uniforme et varie avec l'angle.

Équation de couple PMMC

Développons une expression générale pour le couple dans les instruments à bobine mobile à aimant permanent ou instruments PMMC. Nous savons que dans les instruments à bobine mobile, le couple de déviation est donné par l'expression :

• Td = NBldI où N est le nombre de spires,

• B est la densité de flux magnétique dans l'entrefer,

• l est la longueur de la bobine mobile,

• d est la largeur de la bobine mobile,

• I est le courant électrique.

Maintenant, pour un instrument à bobine mobile, le couple de déviation devrait être proportionnel au courant, mathématiquement nous pouvons écrire Td = GI. Ainsi, en comparant, nous disons G = NBIdl. À l'état stable, nous avons les couples de contrôle et de déviation égaux. Tc est le couple de contrôle, en égalant le couple de contrôle avec le couple de déviation, nous avons

GI = K.x où x est la déviation, ainsi le courant est donné par

Comme la déviation est directement proportionnelle au courant, nous avons besoin d'une échelle uniforme sur le mètre pour la mesure du courant.

Nous allons maintenant discuter du schéma de circuit de base de l'ampèremètre. Considérons un circuit comme indiqué ci-dessous :

Le courant I est montré, qui se divise en deux composantes au point A. Les deux composantes sont Is et Im. Avant de commenter sur les valeurs de magnitude de ces courants, apprenons-en plus sur la construction de la résistance de shunt. Les propriétés de base de la résistance de shunt sont écrites ci-dessous,

La résistance électrique de ces shunts ne doit pas varier à haute température, elles doivent posséder une très faible valeur de coefficient de température. De plus, la résistance doit être indépendante du temps. Enfin, la propriété la plus importante qu'elles doivent posséder est qu'elles doivent pouvoir supporter une forte valeur de courant sans augmentation significative de la température. Généralement, le manganin est utilisé pour fabriquer la résistance DC. Ainsi, nous pouvons dire que la valeur de Is est beaucoup plus grande que la valeur de Im car la résistance de shunt est faible. De là, nous avons,

Où, Rs est la résistance de shunt et Rm est la résistance électrique de la bobine.

À partir des deux équations ci