Постоянен магнит с движеща се спирала или прибор PMMC

Определение

Инструментите, които използват постоянн магнит за генериране на неподвижно магнитно поле, в рамките на което се движи котон, са известни като инструменти с постоянно магнитно поле и подвижен котон (PMMC). Те работят по принципа, че моментът се прилага към подвижен котон, разположен в магнитното поле на постоянния магнит. Инструментите PMMC дават точни резултати за измерванията на постоянн ток (DC).

Конструкция на инструмента PMMC

Подвижният котон и постоянните магнити са ключовите компоненти на инструмента PMMC. По-долу е подробно обяснение на частите на инструмента PMMC.

Подвижен котон

Котонът е компонентът, пренасящ тока, който се движи свободно в рамките на неподвижното магнитно поле на постоянната магнита. Когато ток преминава през котона, той причинява отклонение на котона, позволяващо определяне на големината на тока или напрежението. Котонът е монтиран на правоъгълна форма, направена от алуминий. Тази форма засилва радиалното и равномерното магнитно поле в въздушната щелина между магнитните полюси. Котонът е намотан с медна жица, покрита с коприна, между полюсите на магнита.

Магнитна система

В инструмента PMMC се използва постоянен магнит за създаване на неподвижното магнитно поле. За изработване на постоянните магнити се използват материали Alcomax и Alnico поради техния висок коефициент на принудително демагнетизиране (коефициентът на принудително демагнетизиране влияе на магнитните свойства на магнита). Освен това тези магнити имат висока интензивност на полето.

Управление

В инструмента PMMC контролиращият момент се предоставя от пружини. Тези пружини са направени от фосфориста бронза и са разположени между два драгоценни подпори. Пружините служат също като път за протичане на водещия ток в и из подвижния котон. Контролиращият момент в основата си е резултат от лентовото подвесяване.

Амортизация

Амортизационният момент се използва, за да се поддържа движението на котона в състояние на покой. Този амортизационен момент се предизвиква от движението на алюминиевия ядро, докато се движи между полюсите на постоянната магнита.

Показвач и скала

Показвачът е свързан с подвижния котон. Той указва отклонението на котона, а големината на това отклонение се показва на скалата. Показвачът е направен от лек материал, позволяващ му лесно да се отклонява с движението на котона. Понякога, в инструмента се появява паралактична грешка, която може лесно да се минимизира чрез правилно изравняване на острието на показвача.

Уравнение за момент в инструмента PMMC

Отклоняващият момент се предизвиква от движението на котона. Той се изразява със следното уравнение.

• N – Брой обиколки на котона

• B – плътност на потока във въздушната щелина

• L, d – вертикалната и хоризонталната дължина на страната

• I – ток през котона

Пружината предоставя възстановяващия момент към подвижния котон, който се изразява като 

Където K = константа на пружината.

За крайното отклонение, 

Чрез заместване на стойностите на уравнения (1) и (3) получаваме,

По-горното уравнение показва, че отклоняващият момент е пряко пропорционален на тока, протичащ през котона.

Грешки в инструментите PMMC

В инструментите PMMC грешките възникват поради влиянието на стареенето и температурата. Основните компоненти на инструмента, които допринасят за тези грешки, са магнитът, пружината и подвижният котон. По-долу са детайлно описани различните видове грешки:

1. Магнит

Топлината и вибрациите намаляват жизнения цикъл на постоянната магнита и също намаляват нейната магнитност, която е свойството на привличане или отблъскване. Ослабен магнит довежда до намалено отклонение на котона.

2. Пружини

Ослабена пружина увеличава отклонението на подвижния котон в рамките на постоянната магнита. В резултат, дори за малка стойност на тока, котонът показва голямо отклонение. Пружината се ослабява поради влиянието на температурата; всяко повишение с един градус на температурата намалява жизнения цикъл на пружината с 0,004 процента.

3. Подвижен котон

Когато диапазонът на котона се разширява над зададената граница с помощта на шунт, възникват грешки. Това е поради промяната в съпротивлението на котона спрямо съпротивлението на шунта. Тъй като котонът е направен от медна жица с високо съпротивление на шунта, а шунтовата жица е направена от Manganin с ниско съпротивление, този несъответствие причинява грешки.

За намаляване на тази грешка, се свързва съпротивление за „потапяне“ в редовна последователност с подвижния котон. Съпротивлението за „потапяне“ е резистор с нисък температурен коефициент, който намалява влиянието на температурата върху подвижния котон.

Преимущества на инструментите PMMC

По-долу са преимуществата на инструментите PMMC:

• Шкалата на инструментите PMMC е точно калибрирана.

• Енергийното потребление на тези устройства е много ниско.

• Инструментите PMMC имат висока точност, благодарение на високото отношение между момента и теглото.

• Едно устройство може да измерва различни диапазони на напрежение и ток чрез използване на множители и шунтове.

• Инструментите PMMC използват магнити с поличково екраниране, които са полезни за аерокосмически приложения.

Недостатъци на инструментите PMMC

По-долу са недостатъците на инструментите PMMC:

• Инструментите PMMC са подходящи само за постоянен ток. Променливият ток варира с времето, а бързата промяна на тока изменя момента на котона. Обаче, показвачът не може да следва бързите обратни действия и отклонения на момента, затова не може да се използва за AC.

• Цената на инструментите PMMC е значително по-висока в сравнение с други инструменти с подвижен котон.

• Самият подвижен котон осигурява електромагнитно демпфирование. Това електромагнитно демпфирование противодейства на движението на котона в резултат на взаимодействието между завихрящи се токове и магнитното поле.