Тұрақты магнитті ауыстырушы спиралды санғақ
Постоянный магнитный движущийся катушка (PMMC)
Прибор с постоянным магнитом и движущимся катушкой (PMMC) – также известный как прибор Д’Арсонваля или гальванометр – это прибор, который позволяет измерять ток через катушку, наблюдая за угловым отклонением катушки в однородном магнитном поле.
Прибор PMMC помещает катушку провода (т.е. проводник) между двумя постоянными магнитами, чтобы создать стационарное магнитное поле. Согласно законам электромагнитной индукции Фарадея, проводник, по которому проходит ток, помещенный в магнитное поле, будет испытывать силу в направлении, определяемом правилом левой руки Флеминга.
Мощность этой силы будет пропорциональна величине тока через провод. Указатель прикреплен к концу провода и расположен на шкале.
Когда моменты равновесны, движущаяся катушка остановится, и ее угловое отклонение можно измерить по шкале. Если магнитное поле постоянного магнита однородно и пружина линейна, то отклонение указателя также будет линейным. Таким образом, мы можем использовать эту линейную зависимость для определения величины электрического тока, проходящего через провод.
Приборы PMMC (т.е. приборы Д’Арсонваля) используются только для измерения постоянного тока (DC). Если бы мы использовали переменный ток (AC), направление тока было бы изменено во время отрицательного полупериода, и, следовательно, направление момента также было бы изменено. Это приводит к среднему значению нулевого момента – следовательно, нет нетто-движения против шкалы.
Несмотря на это, приборы PMMC могут точно измерять постоянный ток.
Конструкция PMMC
Прибор PMMC (или прибор Д’Арсонваля) состоит из 5 основных компонентов:
Стационарная часть или магнитная система
Движущаяся катушка
Система управления
Система демпфирования
Измерительный прибор
Стационарная часть или магнитная система
В настоящее время мы используем магниты с высокой интенсивностью поля и высокой коэрцитивной силой вместо U-образных постоянных магнитов с мягкими железными полюсами. Магниты, которые мы используем сегодня, изготовлены из материалов, таких как алкомакс и альнико, которые обеспечивают высокую силу поля.
Движущаяся катушка
Движущаяся катушка может свободно перемещаться между двумя постоянными магнитами, как показано на рисунке ниже. Катушка намотана многими витками медного провода и расположена на прямоугольном алюминиевом каркасе, который опирается на драгоценные подшипники.
Система управления
Пружина обычно действует как система управления для приборов PMMC. Пружина также выполняет другую важную функцию, предоставляя путь для подачи и вывода тока из катушки.
Система демпфирования
Демпфирующая сила, а следовательно, и момент, обеспечивается движением алюминиевого каркаса в магнитном поле, созданном постоянными магнитами.
Измерительный прибор
Измерительный прибор этих устройств состоит из легкого указателя для свободного движения и шкалы, которая является линейной или однородной и изменяется с углом.
Уравнение момента PMMC
Давайте выведем общее выражение для момента в приборах с постоянным магнитом и движущимся катушкой или PMMC. Мы знаем, что в приборах с движущейся катушкой момент отклонения задается выражением:
Td = NBldI, где N – число витков,
B – плотность магнитного потока в воздушном зазоре,
l – длина движущейся катушки,
d – ширина движущейся катушки,
I – электрический ток.
Теперь для прибора с движущейся катушкой момент отклонения должен быть пропорционален току, математически мы можем записать Td = GI. Таким образом, сравнивая, мы говорим G = NBIdl. В состоянии равновесия у нас оба момента, управляющий и отклоняющий, равны. Tc – управляющий момент, приравнивая управляющий момент к моменту отклонения, мы имеем
GI = K.x, где x – отклонение, таким образом, ток задается
Поскольку отклонение прямо пропорционально току, нам нужна равномерная шкала на измерительном приборе для измерения тока.
Теперь мы обсудим основную схему амперметра. Рассмотрим схему, как показано ниже:
Ток I, как показано, разделяется на два компонента в точке A. Эти два компонента – Is и Im. Прежде чем я прокомментирую значения этих токов, давайте узнаем больше о конструкции шунтирующего сопротивления. Основные свойства шунтирующего сопротивления приведены ниже,
Электрическое сопротивление этих шунтов не должно меняться при повышении температуры, они должны иметь очень низкий коэффициент температурного коэффициента. Также сопротивление должно быть независимым от времени. Последнее и самое важное свойство, которое они должны иметь, - это способность проводить высокие значения тока без значительного повышения температуры. Обычно для изготовления постоянных сопротивлений используется манганин. Таким образом, мы можем сказать, что значение Is значительно больше, чем значение Im, так как сопротивление шунта низкое. Из этого мы имеем,
Где, Rs – сопротивление шунта, а Rm – электрическое сопротивление катушки.
