Medidor de Bobina Móbil con Imán Permanente (PMMC)
Que é unha Bobina Móbil con Imán Permanente (PMMC)?
Un medidor de Bobina Móvil con Imán Permanente (PMMC) – tamén coñecido como medidor de D’Arsonval ou galvanómetro – é un instrumento que permite medir a corrente a través dunha bobina observando a desviación angular da bobina nun campo magnético uniforme.
O medidor PMMC coloca unha bobina de fío (é dicir, un conductor) entre dous imáns permanentes para crear un campo magnético estacionario. Segundo as Leis de Faraday da indución electromagnética, un conductor que transporta corrente colocado nun campo magnético experimentará unha forza na dirección determinada pola regra da man esquerda de Fleming.
A magnitude (forza) desta forza será proporcional á cantidade de corrente a través do fío. Un puntero está adxunto ao final do fío e colócase ao longo dunha escala.
Cando os torques están equilibrados, a bobina móbil parará, e a súa desviación angular pode ser medida pola escala. Se o campo magnético permanente é uniforme e a molla linear, entón a desviación do puntero tamén é linear. Polo tanto, podemos usar esta relación linear para determinar a cantidade de corrente eléctrica que pasa polo fío.
Os instrumentos PMMC (é dicir, medidores de D’Arsonval) só se usan para medir a corrente directa (DC). Se usasemos corrente alternativa (AC), a dirección da corrente invertiríase durante o ciclo negativo, e, polo tanto, a dirección do torque tamén se invertiría. Isto resulta nun valor medio de torque cero – polo tanto, non hai ningún movemento neto contra a escala.
A pesar disto, os medidores PMMC poden medir con precisión a corrente DC.
Construción de PMMC
Un medidor PMMC (ou medidores de D’Arsonval) está construído de 5 compoñentes principais:
Parte Estacionaria ou Sistema de Imáns
Bobina Móbil
Sistema de Control
Sistema de Amortización
Medidor
Parte Estacionaria ou Sistema de Imáns
Na actualidade usamos imáns de alta intensidade de campo e alta forza coercitiva en lugar de imáns permanentes en forma de U con pezas de pólo de ferro suave. Os imáns que usamos hoxe están feitos de materiais como alcomax e alnico, que proporcionan alta forza de campo.
Bobina Móbil
A bobina móbil pode moverse libremente entre os dous imáns permanentes, como se mostra na figura seguinte. A bobina está enrollada con moitas voltas de fío de cobre e está colocada sobre un rectángulo de aluminio que está pivotado en rodamientos de xoya.
Sistema de Control
A molla xeralmente actúa como sistema de control para os instrumentos PMMC. A molla tamén ten outra función importante, proporcionando o camiño para levar a corrente dentro e fóra da bobina.
Sistema de Amortización
A forza de amortización, polo tanto, o torque, provém do movemento do soporte de aluminio no campo magnético creado polos imáns permanentes.
Medidor
O medidor destes instrumentos consiste nun puntero de baixo peso para ter movemento libre e unha escala que é linear ou uniforme e varía co ángulo.
Equación de Torque PMMC
Derivemos unha expresión xeral para o torque nos instrumentos de bobina móbil con imán permanente ou instrumentos PMMC. Sabemos que nos instrumentos de bobina móbil o torque de desvío está dado pola expresión:
Td = NBldI onde N é o número de voltas,
B é a densidade de fluxo magnético no espazo de aire,
l é a lonxitude da bobina móbil,
d é a anchura da bobina móbil,
I é a corrente eléctrica.
Para un instrumento de bobina móbil, o torque de desvío debe ser proporcional á corrente, matematicamente podemos escribir Td = GI. Así, comparando, podemos dicir G = NBIdl. No estado estable, temos que os torques de control e de desvío son iguais. Tc é o torque de control, igualando o torque de control co de desvío temos
GI = K.x onde x é a desviación, así a corrente está dada por
Como a desviación é directamente proporcional á corrente, necesitamos unha escala uniforme no medidor para a medida da corrente.
Agora vamos discutir o diagrama básico do circuito do amperímetro. Consideremos un circuito como se amosa a continuación:
A corrente I está mostrada e se divide en dous componentes no punto A. Os dous componentes son Is e Im. Antes de comentar sobre os valores de magnitude destas correntes, saibamos máis sobre a construción da resistencia de deriva. As propiedades básicas da resistencia de deriva son as seguintes,
A resistencia eléctrica destas derivas non debe variar a temperaturas máis altas, deben ter un coeficiente de temperatura moi baixo. Ademais, a resistencia debe ser independente do tempo. A última e máis importante propiedade é que deben poder levar correntes de alto valor sen un aumento significativo de temperatura. Xeralmente, usa-se manganesín para facer resistencias de CC. Así, podemos dicir que o valor de Is é moito maior que o valor de Im xa que a resistencia da deriva é baixa. Desta forma, temos,
Onde, Rs é a resistencia da deriva e Rm é a resistencia eléctrica da bobina.
Das dúas ecuacións anteriores podemos escribir,
