Stalnomagnetni premični boben (PMMC) merilnik

Kaj je permanentni magnetni premični boben (PMMC)?

Merilnik s permanentnim magnetnim premičnim bobnom (Permanent Magnet Moving Coil - PMMC) – tudi znan kot D’Arsonvalov merilnik ali galvanometr – je instrument, ki vam omogoča meritve toka skozi boben z opazovanjem kota odklona bobra v enakomernem magnetnem polju.

PMMC merilnik postavi boben države (tj. vodilo) med dva permanentna magneta, da ustvari stacionarno magnetno polje. Po Faradayevih zakonih elektromagnetske indukcije bo vodilo, skozi katerega teče tok in ki je postavljeno v magnetno polje, izkušalo silo v smeri, določeno po Flemingovem levičnem pravilu.

Velikost (moč) te sile bo sorazmerna z količino toka skozi vodilo. Na konec vodila je priklopljen kazalec, ki se postavi na lestvico.

Ko so torke uravnovešene, bo premični boben ustal, in njegov kotni odklon lahko zmjerimo z lestvico. Če je permanentno magnetno polje enakomerno in vzmet linearna, bo odklon kazalca tudi linearen. Zato lahko uporabimo to linearno povezavo za določanje količine električnega toka, ki teče skozi vodilo.

PMMC instrumenti (tj. D’Arsonvalovi merilniki) se uporabljajo samo za meritve neprekinjenega toka (DC). Če bi uporabili izmenični tok (AC), bi se smer toka obrnila med negativno pol-cikel, in sicer bi se obrnila tudi smer vrtilne sile. To bi vodilo do povprečne vrednosti ničelne vrtilne sile – torej nobenega neto gibanja proti lestvici.

Vseeno pa PMMC merilniki lahko natančno merijo DC tok.

Izgradnja PMMC

PMMC merilnik (ali D’Arsonvalov merilnik) je sestavljen iz 5 glavnih komponent:

• Stacionarna del ali sistem magneta
  

• Premični boben
  

• Sistem nadzora
  

• Začasni sistem
  

• Merilnik
  

Stacionarna del ali sistem magneta

V sedanji dob uporabljamo magnete z visokimi intenzitami polja in visoko prisilno silo namesto U-oblikovanih permanentnih magnetov z mehkimi železnimi polnimi deli. Magneti, ki jih danes uporabljamo, so izdelani iz materialov, kot so alcomax in alnico, ki zagotavljajo visoko moč polja.

Premični boben

Premični boben se svobodno premika med dvema permanentnima magnetoma, kot je prikazano na spodnji sliki. Boben je obtočen z veliko številom vikov bakrene žice in je postavljen na pravokotni aluminij, ki je opremljen z dragostenskimi ložicami.

Sistem nadzora

Vzmet običajno deluje kot sistem nadzora za PMMC instrumente. Vzmet ima tudi drugo pomembno funkcijo, saj zagotavlja pot za vstop in izhod toka iz bobra.

Začasni sistem

Začasna sila, zato tudi vrtilna sila, je zagotovljena z gibanjem aluminijevog nosilca v magnetnem polju, ustvarjenim s permanentnimi magneti.

Merilnik

Merilnik teh instrumentov vključuje lahek kazalec za prosto gibanje in lestvico, ki je linearna ali enakomerna in se spreminja s kotom.

Enačba vrtilne sile PMMC

Razvedejmo se o splošnem izrazu za vrtilno silo v permanentnih magnetnih premičnih bobnih instrumentih ali PMMC instrumentih. Vemo, da v premičnih bobnih instrumentih je odbojnica vrtilne sile podana z izrazom:

• Td = NBldI, kjer je N število zavojnic,

• B je gostota magnetnega pretoka v zračnem prehodu,

• l je dolžina premičnega bobra,

• d je širina premičnega bobra,

• I je električni tok.

Za premični boben instrument mora biti odbojnica vrtilne sile sorazmerna z tokom. Matematično lahko zapišemo Td = GI. Zato lahko primerjamo in rečemo, da je G = NBIdl. V stanju ravnoteže imamo, da sta odbojnica in nadzorna vrtilna sila enaki. Tc je nadzorna vrtilna sila, če enačimo nadzorno vrtilno silo z odbojnico, imamo

GI = K.x, kjer je x odklon, tako da je tok podan z

Ker je odklon neposredno sorazmeren s tokom, potrebujemo enakomerno lestvico na merilniku za merjenje toka.

Naslednje bomo razpravili o osnovni shemi ammeterja. Upoštevajmo krog, kot je prikazano spodaj:

Tok I, ki je prikazan, se razdeli na dva komponenta v točki A. Dva komponenta sta Is in Im. Preden komentiram o velikosti teh tokov, najprej se naučimo več o konstrukciji shunt odpornosti. Osnovne lastnosti shunt odpornosti so navedene spodaj,

Odpornost teh shuntov ne sme razlikovati pri višjih temperaturah, morajo imeti zelo nizko vrednost temperature koeficienta. Prav tako mora biti odpornost neodvisna od časa. Najpomembnejša lastnost, ki jo morajo imeti, je, da morajo biti sposobni nositi visoke vrednosti toka brez velikega povečanja temperature. Običajno se manganin uporablja za izdelavo DC odpornosti. Tako lahko rečemo, da je vrednost Is veliko večja od vrednosti Im, ker je odpornost shunta nizka. Iz tega sledi,

Kjer je Rs odpornost shunta in Rm električna odpornost bobra.