영구자석이동코일(PMMC) 계측기
영구자석 이동 코일(PMMC)이란?
영구자석 이동 코일(PMMC) 미터 또는 다르송발 미터 또는 갈바노미터는 코일의 각도 편차를 관찰하여 전류를 측정할 수 있는 기기입니다. 이는 균일한 자기장에서 작동합니다.
PMMC 미터는 두 개의 영구자석 사이에 선의 코일(즉, 도체)을 배치하여 정지된 자기장을 생성합니다. 파라데이의 전자기 유도 법칙에 따르면, 자기장 내에 위치한 전류를 운반하는 도체는 플레밍의 왼손 법칙에 의해 결정된 방향으로 힘을 받습니다.
이 힘의 크기는 전선을 통과하는 전류량에 비례합니다. 포인터는 전선 끝에 연결되어 스케일 위에 배치됩니다.
토크가 균형을 이루면 이동 코일은 멈추고, 그 각도 편차를 스케일로 측정할 수 있습니다. 영구자석의 자기장이 균일하고 스프링이 선형이라면, 포인터의 편차도 선형적입니다. 따라서 이러한 선형 관계를 이용하여 전선을 통과하는 전기 전류의 양을 결정할 수 있습니다.
PMMC 기기(즉, 다르송발 미터)는 직류(DC) 전류만 측정하는 데 사용됩니다. 교류(AC) 전류를 사용하면 음의 반주기 동안 전류 방향이 역전되므로 토크의 방향도 역전됩니다. 이로 인해 평균적으로 토크 값이 0이 되어 스케일에 대한 순수한 움직임이 없습니다.
그럼에도 불구하고 PMMC 미터는 직류 전류를 정확히 측정할 수 있습니다.
PMMC 구조
PMMC 미터(또는 다르송발 미터)는 5개의 주요 구성 요소로 구성됩니다:
고정부 또는 자기 시스템
이동 코일
제어 시스템
감쇠 시스템
계기
고정부 또는 자기 시스템
현재 우리는 U형 영구 자석과 부드러운 철 극 조각을 사용하는 대신 높은 자기장 강도와 높은 강자성을 가진 자석을 사용하고 있습니다. 오늘날 우리가 사용하는 자석은 알코맥스와 알니코와 같은 재료로 만들어져 있어 높은 자기장 강도를 제공합니다.
이동 코일
이동 코일은 아래에 표시된 그림과 같이 두 개의 영구 자석 사이에서 자유롭게 움직일 수 있습니다. 코일은 구리선으로 여러 번 감겨 있으며 직사각형 알루미늄 위에 위치하며 보석 베어링에 고정되어 있습니다.
제어 시스템
스프링은 일반적으로 PMMC 계기의 제어 시스템 역할을 합니다. 스프링은 또한 코일로 전류를 유입 및 유출하는 경로를 제공함으로써 다른 중요한 기능을 수행합니다.
감쇠 시스템
감쇠 힘, 즉 토크는 알루미늄 프레임이 영구 자석에 의해 생성된 자기장 내에서 움직임에 의해 제공됩니다.
계기
이 계기의 계기는 자유롭게 움직일 수 있는 가벼운 포인터와 각도에 따라 변하는 선형 또는 일정한 스케일로 구성됩니다.
PMMC 토크 방정식
영구 자석 이동 코일 계기 또는 PMMC 계기의 토크에 대한 일반적인 식을 도출해 보겠습니다. 이동 코일 계기에서 편향 토크는 다음과 같은 식으로 주어집니다:
Td = NBldI 여기서 N은 회전수입니다,
B는 공기 간극의 자기 유속 밀도입니다
l은 이동 코일의 길이입니다
d는 이동 코일의 너비입니다
I는 전류입니다
이동 코일 계측기의 경우 편향 토크는 전류와 비례해야 하며 수학적으로 Td = GI로 나타낼 수 있습니다. 이를 비교하면 G = NBIdl이라고 말할 수 있습니다. 정상 상태에서는 제어 토크와 편향 토크가 같습니다. Tc는 제어 토크이며, 제어 토크와 편향 토크를 같게 하면
GI = K.x가 됩니다. 여기서 x는 편향이며, 따라서 전류는 다음과 같이 주어집니다
편향이 전류와 직접 비례하므로, 전류를 측정하기 위해 미터에 균일한 눈금이 필요합니다
이제 아마미터의 기본 회로도에 대해 논의하겠습니다. 아래와 같은 회로를 고려해 보겠습니다:
전류 I는 점 A에서 두 개의 구성 요소로 나뉩니다. 두 구성 요소는 Is와 Im입니다. 이 전류들의 크기에 대해 언급하기 전에, 분산 저항의 구조에 대해 더 알아보겠습니다. 분산 저항의 기본 특성은 아래에 작성되어 있습니다,
이들 분산 저항의 전기 저항은 높은 온도에서도 변하지 않아야 하며, 매우 낮은 온도 계수를 가져야 합니다. 또한 저항은 시간에 독립적이어야 합니다. 마지막으로 가장 중요한 특성은, 온도 상승 없이 높은 전류 값을 운반할 수 있어야 합니다. 일반적으로 DC 저항을 만들 때 망간 합금을 사용합니다. 따라서 분산 저항의 저항 값이 낮기 때문에 Is의 값이 Im의 값보다 훨씬 크다고 말할 수 있습니다. 이를 통해,
여기서, Rs는 분산 저항이고, Rm은 코일의 전기 저항입니다.
위의 두 식에서 다음과 같이 쓸 수 있습니다
여기서 m은 분배기의 확대율입니다
영구자석 이동코일 계측기의 오류
주요 오류 유형은 세 가지입니다:
영구자석에 의한 오류: 온도 효과와 자석의 노화로 인해 자석이 일정 부분 자기력을 잃을 수 있습니다. 일반적으로 자석은 열과 진동 처리로 노화됩니다.
스프링의 노화로 인해 PMMC 계측기에 오류가 발생할 수 있습니다. 그러나 스프링의 노화로 인한 오류와 영구자석으로 인한 오류는 서로 반대되는 성질을 가지고 있으므로 두 오류가 상쇄됩니다.
이동코일의 저항 변화: 일반적으로 이동코일의 구리선의 온도계수는 섭씨 1도당 0.04입니다. 낮은 온도계수로 인해 온도가 빠르게 상승하여 저항이 증가합니다. 이러한 이유로 상당한 양의 오류가 발생합니다.
영구자석 이동코일 계측기의 장점
PMMC 계측기의 장점은 다음과 같습니다:
전류가 포인터의 편향과 직접적으로 비례하므로 스케일이 균일하게 나뉩니다. 따라서 이러한 계측기를 사용하여 양을 측정하는 것이 매우 쉽습니다.
이러한 종류의 계측기에서는 전력 소모량도 매우 낮습니다.
높은 토크 대 무게 비율.
다양한 셔트와 멀티플라이어를 사용하여 하나의 계측기를 여러 양을 측정하는 데 사용할 수 있는 다양한 장점이 있습니다.
영구자석 이동코일 계측기의 단점
PMMC 계측기의 단점은 다음과 같습니다:
이러한 계측기는 AC 양을 측정할 수 없습니다.
이러한 계측기의 비용은 이동철 계측기보다 높습니다.
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