Постійний магнітний рухомий котушковий (PMMC) вимірювач
Що таке Постійний Магнітний Рухучий Котушка (PMMC)?
Постійний Магнітний Рухучий Котушка (PMMC) – відомий також як метр Д'Арсонваля або галванометр – це прилад, що дозволяє вимірювати струм через котушку, спостерігаючи за кутовим зсувом котушки в однорідному магнітному полі.
Метр PMMC розташовує котушку дроту (тобто провідник) між двома постійними магнітами, щоб створити нерухоме магнітне поле. Згідно з законами Фарадея електромагнітної індукції, провідник, що пропускає струм, розташований в магнітному полі, буде діяти під дією сили, напрямок якої визначається правилом лівої руки Флемінга.
Сила цієї сили буде пропорційна величині струму, що проходить через дріт. До кінця дроту прикріплений вказівник, який розташований вздовж шкали.
Коли моменти торка балансуються, рухуча котушка зупиняється, і її кутовий зсув можна виміряти за шкалою. Якщо постійне магнітне поле однорідне, а пружина лінійна, то зсув вказівника теж буде лінійним. Тому ми можемо використовувати цей лінійний зв'язок для визначення кількості електричного струму, що проходить через дріт.
Прилади PMMC (тобто метри Д'Арсонваля) використовуються лише для вимірювання постійного струму (DC). Якщо використовувати черговий струм (AC), напрямок струму буде змінюватися під час негативного півперіоду, і, відповідно, напрямок торка теж зміниться. Це призводить до середнього значення нульового торка – тому немає загального руху проти шкали.
Незважаючи на це, метри PMMC можуть точно вимірювати постійний струм.
Конструкція PMMC
Метр PMMC (або метр Д'Арсонваля) складається з 5 основних компонентів:
Статична частина або магнітна система
Рухома котушка
Система керування
Система демпфування
Вимірювальний прилад
Статична частина або магнітна система
У сучасний час ми використовуємо магніти з високою напруженістю поля, високою когерсивною силою замість U-подібних постійних магнітів із полюсними наконечниками з м'якого заліза. Магніти, які ми використовуємо сьогодні, виготовлені з матеріалів типу alcomax та alnico, що забезпечують високу напруженість поля.
Рухома котушка
Рухома котушка може вільно рухатися між двома постійними магнітами, як показано на наведеному нижче малюнку. Котушка намотана багатьма витками мідного дроту і розташована на прямокутному алюмінієвому каркасі, який установлений на дорогоцінних підшипниках.
Система керування
Пружина, як правило, виступає у ролі системи керування для приладів PMMC. Пружина також виконує ще одну важливу функцію — забезпечує шлях для підведення та відведення струму до котушки.
Система демпфування
Демпферна сила, а отже, й момент, створюється за рахунок руху алюмінієвого каркаса в магнітному полі, створеному постійними магнітами.
Вимірювальний прилад
Вимірювальний прилад цих інструментів складається з легкого покажчика для вільного руху та шкали, яка є лінійною або рівномірною і змінюється залежно від кута.
Рівняння моменту PMMC
Отримаємо загальний вираз для моменту в приладах із постійним магнітом і рухомою котушкою або приладах PMMC. Ми знаємо, що в приладах із рухомою котушкою обертовий момент визначається виразом:
Td = NBldI, де N — кількість витків,
B — це густина магнітного потоку в повітряному зазорі,
l — довжина рухомої катушці,
d — ширина рухомої катушці,
I — електричний струм.
Для приладу з рухомою катушкою відхиляючий момент має бути пропорційним струму. Математично це можна записати як Td = GI. Порівнюючи, кажемо, що G = NBIdl. У стаціонарному стані контролюючий та відхиляючий моменти рівні. Tc — це контролюючий момент, порівнюючи його з відхиляючим моментом, отримуємо
GI = K.x, де x — відхилення, таким чином, струм визначається за формулою
Оскільки відхилення прямо пропорційне струму, нам потрібна рівномірна шкала на приладі для вимірювання струму.
Тепер ми обговоримо основну схему амперметра. Розглянемо схему, показану нижче:
Струм I, який розщеплюється на дві компоненти в точці A. Ці дві компоненти — Is та Im. Перед тим як коментувати значення цих струмів, давайте дізнаємось більше про конструкцію шунту. Основні властивості шунту наведені нижче,
Електричний опір цих шунтів не повинен змінюватися при підвищенні температури, вони повинні мати дуже низьке значення температурного коефіцієнта. Також опір повинен бути незалежним від часу. Найважливіша властивість, яку вони повинні мати, — це здатність проводити великий струм без значного підвищення температури. Зазвичай для виготовлення DC опору використовується манганин. Таким чином, можна сказати, що значення Is набагато більше значення Im, оскільки опір шунту низький. З цього ми маємо,
Де Rs — опір шунту, а Rm — електричний опір катушки.
З двох вищезазначених рівнянь можна записати,
де m — коефіцієнт підсилення шунту.
Помилки у приладах з постійним магнітом і рухомим катушком
Існує три основних типи помилок:
Помилки, пов'язані з постійними магнітами: Внаслідок температурних ефектів та старіння магнітів, магніти можуть частково втратити свою магнітність. Магніти зазвичай старіють через обробку теплом та вібраціями.
Помилка може з'явитися у приладі PMMC через старіння пружини. Однак, помилка, спричинена старінням пружини, та помилка, спричинена постійним магнітом, є протилежними, тому обидві ці помилки компенсують одна одну.
Зміна опору рухомої катушки з температурою: Зазвичай температурний коефіцієнт значення коефіцієнта медного дроту у рухомій катушці становить 0,04 на кожен градус Цельсія зростання температури. Через низьке значення температурного коефіцієнту, температура підвищується швидше, і, отже, опір збільшується. Внаслідок цього виникає значна кількість помилок.
Переваги приладів з постійним магнітом і рухомим катушком
Переваги приладів PMMC:
Шкала рівномірно поділена, оскільки струм прямо пропорційний відхиленню вказівника. Тому вимірювання величин за допомогою цих приладів дуже просте.
Споживання енергії в таких приладах також дуже низьке.
Високий співвідношення моменту до ваги.
Ці прилади мають багато переваг, один прилад можна використовувати для вимірювання різних величин, використовуючи різні значення шунтів та множників.
Недоліки приладів з постійним магнітом і рухомим катушком
Недоліки приладів PMMC:
Ці прилади не можуть вимірювати величини змінного струму.
Вартість цих приладів вища порівняно з приладами з рухомим залізом.
Заява: Поважайте оригінал, хороші статті варто поширювати, у разі порушення авторських прав зверніться для видалення.
