Permanentmagnetisk rörlig spole (PMMC) mätare
Vad är en Permanent Magnet Moving Coil (PMMC)?
En Permanent Magnet Moving Coil (PMMC) mätare – även känd som en D’Arsonval-mätare eller galvanometer – är ett instrument som låter dig mäta strömmen genom en spole genom att observera spolens vinkeldeflektion i ett enhetligt magnetfält.
En PMMC-mätare placerar en spole av tråd (dvs. en ledare) mellan två permanenta magneter för att skapa ett stationärt magnetfält. Enligt Faradays lagar om elektromagnetisk induktion kommer en strömledande ledare som placeras i ett magnetfält att uppleva en kraft i riktningen bestämd av Flemings vänsterhandsregel.
Styrkan på denna kraft kommer att vara proportionell mot mängden ström genom tråden. Ett pekare är fäst vid slutet av tråden och det placeras längs en skala.
När momenten är balanserade kommer den rörliga spolen att stanna, och dess vinkeldeflektion kan mätas med hjälp av skalan. Om det permanenta magnetfältet är enhetligt och fjädern linjär, så blir pekarens deflektion också linjär. Därför kan vi använda denna linjära relation för att bestämma mängden elektrisk ström som passerar genom tråden.
PMMC-instrument (dvs. D’Arsonval-mätare) används endast för att mäta Direktström (DC) ström. Om vi skulle använda Alternativström (AC) ström, skulle riktningen av strömmen växlas under den negativa halvcykeln, och därför skulle riktningen av momentet också växla. Detta resulterar i ett medelvärde på noll moment – dvs. ingen nettorörelse mot skalan.
Trots detta kan PMMC-mätare exakt mäta DC-ström.
PMMC Konstruktion
En PMMC-mätare (eller D’Arsonval-mätare) är konstruerad av 5 huvudkomponenter:
Stationär del eller magnetsystem
Rörlig spole
Styrningssystem
Dämpningssystem
Mätare
Stationär del eller magnetsystem
I dag använder vi magneter med hög fältdensitet och hög coercitiv kraft istället för U-formade permanenta magneter med mjuk järn polstycken. De magneter vi använder numera är gjorda av material som alcomax och alnico, vilka ger hög fältdensitet.
Rörlig spole
Den rörliga spolen kan friktionsfritt röra sig mellan de två permanenta magneterna, som visas i figuren nedan. Spolen är virad med många varv av koppartråd och placeras på en rektangulär aluminiumplatta som är pivoted på juvelbärningar.
Styrningssystem
Fjädern fungerar generellt som styrningssystem för PMMC-instrument. Fjädern utför också en annan viktig funktion genom att ge vägen för strömmen in och ut ur spolen.
Dämpningssystem
Dämpningskraften, och därmed momentet, ges av rörelsen av aluminiumformer i magnetfältet skapat av de permanenta magneterna.
Mätare
Mätaren i dessa instrument består av en lättviktig pekare för att ha fri rörelse och en skala som är linjär eller enhetlig och varierar med vinkeln.
PMMC Momentekvation
Låt oss härleda en generell uttryck för moment i permanenta magnetrörande spoler eller PMMC-instrument. Vi vet att i rörliga spoler ger avvikande momentet ges av uttrycket:
Td = NBldI där N är antalet varv,
B är magnetflödestäthet i luftgapet,
l är längden av den rörliga spolen,
d är bredden av den rörliga spolen,
I är elektriska strömmen.
Nu för ett rörligt spolinstrument bör avvikande momentet vara proportionellt mot strömmen, matematiskt kan vi skriva Td = GI. Genom att jämföra kan vi säga G = NBIdl. I jämviktsläge har vi båda styrande och avvikande moment lika. Tc är styrande moment, genom att jämföra styrande moment med avvikande moment får vi
GI = K.x där x är avvikelse, så strömmen ges av
Eftersom avvikelsen är direkt proportionell mot strömmen behöver vi en enhetlig skala på mätaren för mätning av ström.
Nu ska vi diskutera den grundläggande kretsskissen för ammeter. Låt oss överväga en krets som visas nedan:
Strömmen I visas och delas in i två komponenter vid punkten A. De två komponenterna är Is och Im. Innan jag kommenterar magnitudsvärdena för dessa strömmar, låt oss lära oss mer om konstruktionen av shunt-resistans. De grundläggande egenskaperna hos shunt-resistans anges nedan,
elektriska resistansen av dessa shunts bör inte skilja sig vid högre temperatur, de bör ha ett mycket lågt temperaturkoefficientvärde. Resistansen bör också vara oberoende av tid. Den sista och mest viktiga egenskapen de bör ha är att de ska kunna bära höga strömströmmar utan betydande temperaturökning. Vanligtvis används manganin för att göra DC-resistor. Så kan vi säga att värdet av Is är mycket större än värdet av Im eftersom resistansen hos shunt är låg. Från detta har vi,
Där, Rs är resistansen för shunt och Rm är den elektriska resistansen för spolen.
