الآلة الدائمة المغناطيسية ذات الملف المتحرك أو آلة PMMC
التعريف
تعتبر الأجهزة التي تستعمل مغناطيسًا دائمًا لإنشاء مجال مغناطيسي ثابت داخله يتحرك ملف كهربائي هي أجهزة الملف المتحرك ذو المغناطيس الدائم (PMMC). تعمل هذه الأجهزة على مبدأ أن عزم الدوران يُمارس على ملف متحرك موجود في مجال مغناطيسي لمغناطيس دائم. توفر أجهزة PMMC نتائج دقيقة لقياس التيار المباشر (DC).
بناء جهاز PMMC
يعتبر الملف المتحرك والمغناطيس الدائم هما العنصرين الرئيسيين في جهاز PMMC. فيما يلي شرح تفصيلي لأجزاء جهاز PMMC.
الملف المتحرك
يعد الملف هو الجزء الذي يحمل التيار ويتحرك بحرية داخل المجال المغناطيسي الثابت للمغناطيس الدائم. عندما يمر التيار عبر الملف، يتسبب في انحراف الملف مما يمكّن من تحديد حجم التيار أو الجهد. يتم تثبيت الملف على قاعدة مستطيلة مصنوعة من الألمنيوم. تعزز هذه القاعدة المجال المغناطيسي الشعاعي والموحد في الفجوة الهوائية بين أقطاب المغناطيس. يتم لف الملف بسلك النحاس المغطى بالحرير بين أقطاب المغناطيس.
نظام المغناطيس
في جهاز PMMC، يستخدم مغناطيس دائم لإنشاء المجال المغناطيسي الثابت. تستخدم مواد Alcomax وAlnico لصنع المغناطيس الدائم بسبب قوة الارتباط العالية (تؤثر قوة الارتباط على خصائص المغناطيسية للمغناطيس). بالإضافة إلى ذلك، تمتلك هذه المغناطيسات كثافة مجال عالية.
التحكم
في جهاز PMMC، يتم توفير عزم التحكم بواسطة ربيع. يتم صنع هذه الأربيع من البرونز الفوسفوري وتوضع بين محملين من المجوهرات. كما تعمل الأربيع أيضًا كمسار للتيار لتتدفق إلى وإلى الملف المتحرك. عزم التحكم بشكل أساسي نتيجة للتثبيت الشريط.
التسكين
يتم استخدام عزم التسكين للحفاظ على حركة الملف في حالة الراحة. يتم إحداث هذا عزم التسكين عن طريق حركة النواة الألمنيوم بينما تتحرك بين أقطاب المغناطيس الدائم.
المحرّك والمقاييس
يتم توصيل المحرّك بالملف المتحرك. يشير المحرّك إلى انحراف الملف، ويتم عرض حجم هذا الانحراف على المقاييس. يتم صنع المحرّك من مادة خفيفة الوزن، مما يسمح له بالانحراف بسهولة مع حركة الملف. في بعض الأحيان، يحدث خطأ التقريب في الجهاز، ويمكن تقليله بسهولة عن طريق توجيه محرّك السكين بشكل صحيح.
معادلة العزم لجهاز PMMC
يتم إحداث عزم الانحراف بواسطة حركة الملف. يتم التعبير عنه بالمعادلة التالية.
N - عدد دورات الملف
B - كثافة التدفق في الفجوة الهوائية
L, d - الطول العمودي والأفقي للجانب
I - التيار عبر الملف
يوفر الربيع عزم الاستعادة للملف المتحرك والذي يتم التعبير عنه بـ
حيث K = ثابت الربيع.
للإنحراف النهائي،
عن طريق التعويض بقيمة المعادلات (1) و (3) نحصل على،
تشير المعادلة أعلاه إلى أن عزم الانحراف يتناسب طردياً مع التيار المتدفق عبر الملف.
الأخطاء في أجهزة PMMC
في أجهزة PMMC، تنشأ الأخطاء بسبب تأثيرات الشيخوخة والحرارة. العناصر الرئيسية للجهاز التي تساهم في هذه الأخطاء هي المغناطيس والربيع والملف المتحرك. فيما يلي تفاصيل أنواع مختلفة من الأخطاء:
1. المغناطيس
تقلل الحرارة والاهتزازات من عمر المغناطيس الدائم وتقلل أيضًا من مغناطيسيته وهي الخاصية الجاذبية أو التنافر. يؤدي المغناطيس الضعيف إلى انخفاض في انحراف الملف.
2. الأربيع
يزيد الربيع الضعيف من انحراف الملف المتحرك داخل المغناطيس الدائم. وبالتالي، حتى بالنسبة لقيمة تيار صغيرة، يظهر الملف انحرافًا كبيرًا. يضعف الربيع بسبب تأثيرات الحرارة؛ حيث يقل عمر الربيع بنسبة 0.004٪ لكل درجة ارتفاع في الحرارة.
3. الملف المتحرك
عندما يتم تمديد نطاق الملف خارج الحد المحدد باستخدام مقاومة موازية، تحدث الأخطاء. وهذا بسبب تغيير مقاومة الملف بالنسبة لمقاومة المقاومة الموازية. بما أن الملف مصنوع من سلك النحاس ذي المقاومة العالية للمقاومة الموازية وأن سلك المقاومة الموازية مصنوع من مانغانين ذي المقاومة المنخفضة، فإن هذا الاختلاف يسبب الأخطاء.
للتقليل من هذا الخطأ، يتم توصيل مقاومة تسوية متسلسلة مع الملف المتحرك. تعتبر المقاومة التسوية مقاومة ذات معامل حراري منخفض، مما يقلل من تأثير الحرارة على الملف المتحرك.
مزايا أجهزة PMMC
ما يلي مزايا أجهزة PMMC:
عيوب أجهزة PMMC
ما يلي عيوب أجهزة PMMC:
