Постоянный магнит с подвижной катушкой (PMMC)

Что такое постоянный магнит с подвижной катушкой (PMMC)?

Прибор постоянного магнита с подвижной 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 размещает катушку провода (т.е. проводник) между двумя постоянными магнитами, чтобы создать стационарное магнитное поле. Согласно законам электромагнитной индукции Фарадея, проводник, по которому проходит ток и находящийся в магнитном поле, будет испытывать силу в направлении, определяемом правилом левой руки Флеминга.

Величина (сила) этой силы будет пропорциональна величине тока, проходящего через провод. Указатель прикреплен к концу провода и помещен на шкалу.

Когда моменты сил уравновешены, подвижная катушка остановится, и ее угловое отклонение можно измерить по шкале. Если магнитное поле постоянных магнитов однородно и пружина линейна, то отклонение указателя также линейно. 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 обращено во время отрицательного полупериода, и, следовательно, направление момента силы также было бы обращено. Это приводит к среднему значению момента, равному нулю, и, следовательно, нет никакого 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
  

• Подвижная катушка
  

• Система управления
  

• Система демпфирования
  

• Индикатор
  

Стационарная часть или магнитная система

В настоящее время мы используем магниты с высокой интенсивностью поля и высоким коэрцитивным усилием вместо использования U-образных постоянных магнитов с мягкими железными полюсами. Магниты, которые мы используем сегодня, изготовлены из материалов, таких как алькомакс и альнико, которые обеспечивают высокую силу поля.

Подвижная катушка

Подвижная катушка может свободно перемещаться между двумя постоянными магнитами, как показано на рисунке ниже. Катушка намотана многими витками медного провода и размещена на прямоугольной алюминиевой пластине, которая установлена на драгоценных камнях.

Система управления

Пружина обычно действует как система управления для приборов PMMC. Пружина также выполняет другую важную функцию, обеспечивая путь для подачи и вывода тока из катушки.

Система демпфирования

Демпфирующая сила, а значит, и момент, создаются движением алюминиевой формы в магнитном поле, созданном постоянными магнитами.

Индикатор

Индикатор этих приборов состоит из легкого указателя, который может свободно двигаться, и шкалы, которая линейна или равномерна и изменяется с углом.

Уравнение момента силы PMMC

Давайте выведем общее выражение для момента силы в приборах постоянного магнита с подвижной катушкой или приборах PMMC. Мы знаем, что в приборах с подвижной катушкой момент отклонения задается выражением:

• Td = NBldI, где N – число витков,

• B – плотность магнитного потока в воздушном зазоре,

• l – длина подвижной катушки,

• d – ширина подвижной катушки,

• I – электрический ток.

Теперь, для прибора с подвижной катушкой, момент отклонения должен быть пропорционален току, математически мы можем записать Td = GI. Таким образом, сравнивая, мы говорим, что G = NBIdl. В состоянии равновесия оба момента, контролирующий и отклоняющий, равны. Tc – это контролирующий момент, приравнивая контролирующий момент к моменту отклонения, мы получаем

GI = K.x, где x – отклонение, таким образом, ток задается выражением

Поскольку отклонение прямо пропорционально току, нам нужна равномерная шкала на приборе для измерения тока.

Теперь мы обсудим базовую схему амперметра. Рассмотрим схему, показанную ниже:

Ток I, показанный на схеме, разделяется на два компонента в точке A. Эти два компонента – Is и Im. Прежде чем я комментирую значения этих токов, давайте узнаем больше о конструкции шунтирующего сопротивления. Основные свойства шунтирующего сопротивления приведены ниже,

Электрическое сопротивление этих шунтов не должно меняться при высоких температурах, они должны иметь очень низкий температурный коэффициент. Также сопротивление должно быть независимым от времени. Последнее и самое важное свойство, которое они должны иметь, это способность передавать высокие значения тока без значительного повышения температуры. Обычно для изготовления DC-сопротивлений используется манганин. Таким образом, мы можем сказать, что значение Is намного больше, чем значение Im, так как сопротивление шунта низкое. Из этого мы имеем,

Где, Rs