Trvalomagnetický pohyblivý cívkový přístroj nebo PMMC přístroj

Definice

Přístroje, které využívají trvalý magnet k vytvoření stacionárního magnetického pole, ve kterém se pohybuje cívka, se nazývají přístroje s trvale magneto pohyblivou cívkou (PMMC). Tyto přístroje fungují na principu, že se na pohyblivou cívku nacházející se v magnetickém poli trvalého magnetu působí moment síly. PMMC přístroje poskytují přesné výsledky pro měření stejnosměrného proudu (DC).

Konstrukce PMMC přístroje

Pohyblivá cívka a trvalý magnet jsou klíčovými komponentami PMMC přístroje. Níže je podrobné vysvětlení částí PMMC přístroje.

Pohyblivá cívka

Cívka je součástí přístroje, která nese proud a pohybuje se volně v stacionárním magnetickém poli trvalého magnetu. Když proud prochází cívkou, způsobuje její odchylku, což umožňuje určit velikost proudu nebo napětí. Cívka je montována na obdélném nosníku z hliníku. Tento nosník zlepšuje radiální a rovnoměrné magnetické pole v vzduchové mezeře mezi magnetickými póly. Cívka je navinutá hedvábně potaženým měděným drátem mezi póly magnetu.

Magnetický systém

V PMMC přístroji se k vytvoření stacionárního magnetického pole používá trvalý magnet. Materiály Alcomax a Alnico se používají pro výrobu trvalého magnetu díky své vysoké koercivní síle (koercivní síla ovlivňuje magnetizační vlastnosti magnetu). Kromě toho tyto magnety mají vysokou intenzitu pole.

Řízení

V PMMC přístroji je řídící moment poskytován pružinami. Tyto pružiny jsou vyrobeny z fosforového bronzu a jsou umístěny mezi dvěma drahokamy. Pružiny také slouží jako cesta pro proud vedoucí do a z pohyblivé cívky. Řídící moment je především výsledkem páskového zavěšení.

Tlumení

Tlumicí moment se používá k udržení pohybu cívky v klidovém stavu. Tento tlumicí moment je vyvolán pohybem hliníkového jádra, které se pohybuje mezi póly trvalého magnetu.

Ukazatel a stupnice

Ukazatel je spojen s pohyblivou cívkou. Ukazuje odchylku cívky a velikost této odchylky je zobrazena na stupnici. Ukazatel je vyroben z lehkého materiálu, což umožňuje jeho snadné odchylení s pohybem cívky. Někdy se v přístroji vyskytuje paralaxní chyba, kterou lze snadno minimalizovat správným zarovnáním čepelí ukazatele.

Rovnice momentu pro PMMC přístroj

Odklínivý moment je vyvolán pohybem cívky. Je vyjádřen následující rovnicí.

• N – Počet závitů cívky

• B – hustota toku v vzduchové mezeře

• L, d – svislá a vodorovná délka strany

• I – proud procházející cívkou

Pružina poskytuje vracející moment pohyblivé cívce, který je vyjádřen jako

Kde K = konstanta pružiny.

Pro konečnou odchylku,

Dosazením hodnoty rovnic (1) a (3) dostaneme,

Výše uvedená rovnice ukazuje, že odklínivý moment je přímo úměrný proudu procházejícímu cívkou.

Chyby v PMMC přístrojích

V PMMC přístrojích dochází k chybám kvůli efektům stárnutí a teploty. Hlavními komponentami přístroje, které přispívají k těmto chybám, jsou magnet, pružina a pohyblivá cívka. Níže jsou detailně popsány různé typy chyb:

1. Magnet

Teplá a vibrace zkracují životnost trvalého magnetu a také snižují jeho magnetismus, který je vlastností přitažení nebo odpuzování. Oslabený magnet má za následek snížení odchylky cívky.

2. Pružiny

Oslabená pružina zvyšuje odchylku pohyblivé cívky v trvalém magnetu. V důsledku toho dokonce i pro malou hodnotu proudu cívka ukazuje velkou odchylku. Pružina oslabuje vliv teploty; jedno stupňové zvýšení teploty snižuje životnost pružiny o 0,004 procenta.

3. Pohyblivá cívka

Když je rozsah cívky rozšířen za stanovený limit pomocí shuntu, dochází k chybám. To je způsobeno změnou odporu cívky vzhledem k odporu shuntu. Protože cívka je vyrobena z měděného drátu s vysokým odporom shuntu a shuntový drát je vyroben z Manganinu s nízkým odporom, tento nesoulad způsobuje chyby.

Aby byla tato chyba minimalizována, je ke cívce sériově připojena odporová rezistora. Odporová rezistora je rezistor s nízkým teplotním koeficientem, který snižuje vliv teploty na pohyblivou cívku.

Výhody PMMC přístrojů

Následující jsou výhody PMMC přístrojů:

• Stupnice PMMC přístrojů je přesně kalibrována.

• Spotřeba energie těchto zařízení je velmi nízká.

• PMMC přístroje mají vysokou přesnost díky svému vysokému poměru momentu k hmotnosti.

• Jedno zařízení může měřit různé rozsahy napětí a proudu pomocí multiplikátorů a shuntů.

• PMMC přístroje používají štítové magnety, což je pro letectví a kosmonautiku výhodné.

Nevýhody PMMC přístrojů

Následující jsou nevýhody PMMC přístrojů:

• PMMC přístroje jsou vhodné pouze pro stejnosměrný proud. Střídavý proud se mění v čase a rychlá variabilita proudu mění moment cívky. Avšak ukazatel nemůže následovat rychlé obraty a odchylky momentu, proto nelze použít pro AC.

• Cena PMMC přístrojů je výrazně vyšší než u jiných pohyblivých cívek.

• Pohyblivá cívka sama poskytuje elektromagnetické tlumení. Toto elektromagnetické tlumení brání pohybu cívky v důsledku interakce mezi vířivými proudy a magnetickým polem.