Permanent Magnet Moving Coil ή PMMC Οργανού

Ορισμός

Τα μέτρησης που χρησιμοποιούν έναν μόνιμο μαγνήτη για τη δημιουργία ενός σταθερού μαγνητικού πεδίου, στο οποίο κινείται ένα πλέξι, ονομάζονται Οργανα Μόνιμου Μαγνήτη Κινούμενου Πλέξι (PMMC). Λειτουργούν βάσει της αρχής ότι η ροπή εφαρμόζεται σε ένα κινούμενο πλέξι που βρίσκεται στο μαγνητικό πεδίο ενός μόνιμου μαγνήτη. Τα PMMC οργανα παρέχουν ακριβείς αποτελέσματα για μετρήσεις ευθείας ροής (DC).

Κατασκευή PMMC Οργάνου

Το κινούμενο πλέξι και ο μόνιμος μαγνήτης είναι τα βασικά συστατικά του PMMC οργάνου. Ακολουθεί μια λεπτομερής εξήγηση των μερών ενός PMMC οργάνου.

Κινούμενο Πλέξι

Το πλέξι είναι το συστατικό που φέρει την ροή στο οργανό και κινείται ελεύθερα μέσα στο σταθερό μαγνητικό πεδίο του μόνιμου μαγνήτη. Όταν η ροή διέρχεται μέσα από το πλέξι, προκαλεί την αποκλίνουσα κίνησή του, επιτρέποντας την καθορίστηκη της έντασης της ροής ή της τάσης. Το πλέξι είναι εγκατεστημένο σε ένα ορθογώνιο πρότυπο από αλουμίνιο. Αυτό το πρότυπο ενισχύει το ακτινικό και ομοιόμορφο μαγνητικό πεδίο στο διάστημα μεταξύ των μαγνητικών πόλων. Το πλέξι είναι συλλογισμένο με σηκωμένο με σίδερο νήμα μεταξύ των πόλων ενός μαγνήτη.

Σύστημα Μαγνήτη

Σε ένα PMMC οργανό, χρησιμοποιείται ένας μόνιμος μαγνήτης για τη δημιουργία του σταθερού μαγνητικού πεδίου. Για την κατασκευή του μόνιμου μαγνήτη χρησιμοποιούνται υλικά Alcomax και Alnico λόγω της υψηλής αναγκαστικής δύναμής τους (η αναγκαστική δύναμη επηρεάζει την ιδιότητα μαγνητοποίησης του μαγνήτη). Επιπλέον, αυτοί οι μαγνήτες έχουν υψηλές εντάσεις πεδίου.

Έλεγχος

Σε ένα PMMC οργανό, η ελεγκτική ροπή παρέχεται από ελατήρια. Αυτά τα ελατήρια είναι κατασκευασμένα από φωσφορικό χαλκό και είναι τοποθετημένα μεταξύ δύο διαμαντένιων βενέτων. Τα ελατήρια λειτουργούν επίσης ως διαδρομή για την ροή της ροής στο κινούμενο πλέξι. Η ελεγκτική ροπή είναι κυρίως αποτέλεσμα της ζώνης στοίβασης.

Απόσβεση

Η ροπή απόσβεσης χρησιμοποιείται για να διατηρήσει την κίνηση του πλέξι σε κατάσταση ηρεμίας. Αυτή η ροπή απόσβεσης προκαλείται από την κίνηση του πυρήνα αλουμινίου όταν κινείται μεταξύ των πόλων του μόνιμου μαγνήτη.

Δείκτης & Κλίμακα

Ο δείκτης είναι συνδεδεμένος με το κινούμενο πλέξι. Δείχνει την αποκλίνουσα κίνηση του πλέξι, και η ένταση αυτής της απόκλισης εμφανίζεται στην κλίμακα. Ο δείκτης είναι κατασκευασμένος από ελαφρύ υλικό, επιτρέποντας την εύκολη απόκλιση με την κίνηση του πλέξι. Μερικές φορές, συμβαίνει σφάλμα παραλλαγής στο οργανό, το οποίο μπορεί εύκολα να μειωθεί με την ορθή στροφή του βλέμματος του δείκτη.

Εξίσωση Ροπής για PMMC Οργάνο

Η αποκλίνουσα ροπή προκαλείται από την κίνηση του πλέξι. Εκφράζεται με την εξής εξίσωση.

• N – Αριθμός επαναλήψεων του πλέξι

• B – Πυκνότητα ροής στο αεριούχο διάστημα

• L, d – η κατακόρυφη και οριζόντια μήκος της πλευράς

• I – ροή μέσα από το πλέξι

Το ελατήριο παρέχει την επαναφορική ροπή στο κινούμενο πλέξι, η οποία εκφράζεται ως

όπου K = σταθερά ελατηρίου.

Για την τελική απόκλιση,

Με την αντικατάσταση της τιμής της εξίσωσης (1) και (3) παίρνουμε,

Η παραπάνω εξίσωση δείχνει ότι η αποκλίνουσα ροπή είναι ανάλογη με την ροή που διέρχεται μέσα από το πλέξι.

Λάθη σε PMMC Οργάνα

Σε PMMC οργάνα, τα λάθη προκαλούνται λόγω των επιπτώσεων της γήρανσης και της θερμοκρασίας. Τα βασικά συστατικά του οργάνου που συμβάλλουν σε αυτά τα λάθη είναι ο μαγνήτης, το ελατήριο και το κινούμενο πλέξι. Ακολουθούν οι διαφορετικοί τύποι λάθων:

1. Μαγνήτης

Η θερμότητα και η ταλάντωση μειώνουν την ζωή του μόνιμου μαγνήτη και επίσης μειώνουν το μαγνητισμό του, η οποία είναι η ιδιότητα της ελκύσεως ή της απώθησης. Ένας αδύναμος μαγνήτης οδηγεί σε μειωμένη απόκλιση του πλέξι.

2. Ελατήρια

Ένα αδύναμο ελατήριο αυξάνει την απόκλιση του κινούμενου πλέξι μέσα στον μόνιμο μαγνήτη. Ως αποτέλεσμα, ακόμη και για μια μικρή τιμή ροής, το πλέξι δείχνει μεγάλη απόκλιση. Το ελατήριο αδυναμώνει λόγω των επιπτώσεων της θερμοκρασίας· η αύξηση της θερμοκρασίας κατά ένα βαθμό μειώνει την ζωή του ελατηρίου κατά 0,004%.

3. Κινούμενο Πλέξι

Όταν ο περιορισμός του πλέξι επεκτείνεται πέρα από τον προσδιορισμένο οριακό με τη χρήση ενός παράλληλου, προκαλούνται λάθη. Αυτό οφείλεται στην αλλαγή της αντίστασης του πλέξι σε σχέση με την αντίσταση του παράλληλου. Επειδή το πλέξι είναι κατασκευασμένο από σίδερο με υψηλή αντίσταση παράλληλου και το παράλληλο νήμα είναι κατασκευασμένο από Manganin με χαμηλή αντίσταση, αυτή η αναλογία προκαλεί λάθη.

Για την μείωση αυτού του λάθους, συνδέεται μια αντίσταση εξασφάλισης σε σειρά με το κινούμενο πλέξι. Μια αντίσταση εξασφάλισης είναι ένα αντίστατο με χαμηλό συντελεστή θερμοκρασίας, το οποίο μειώνει την επίδραση της θερμοκρασίας στο κινούμενο πλέξι.

Πλεονεκτήματα των PMMC Οργάνων

Τα πλεονεκτήματα των PMMC οργάνων είναι τα εξής:

• Η κλίμακα των PMMC οργάνων είναι ακριβώς καλιβοδομημένη.

• Η κατανάλωση ενέργειας αυτών των συσκευών είναι πολύ χαμηλή.

• Τα PMMC οργάνα έχουν υψηλή ακρίβεια λόγω της υψηλής αναλογίας ροπής-βάρους.

• Μια μόνη συσκευή μπορεί να μετρήσει διαφορετικούς περιορισμούς τάσης και ροής με τη χρήση πολλαπλασιαστών και παραλλήλων.

• Τα PMMC οργάνα χρησιμοποιούν μαγνήτες προστασίας παραστάσεων, οι οποίοι είναι χρήσιμοι για εφαρμογές αεροδιαστημικής.

Μειονεκτήματα των PMMC Οργάνων

Τα μειονεκτήματα των PMMC οργάνων είναι τα εξής:

• Τα PMMC οργάνα είναι κατάλληλα μόνο για ευθεία ροή. Η εναλλακτική ροή μεταβάλλεται με το χρόνο, και η ταχεία μεταβολή της ροής αλλάζει την ροπή του πλέξι. Ωστόσο, ο δείκτης δεν μπορεί να ακολουθήσει τις ταχείες ανατροπές και αποκλίσεις της ροπής, οπότε δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για AC.

• Η κόστος των PMMC οργάνων είναι σημαντικά υψηλότερο σε σύγκριση με άλλα κινούμενα πλέξι οργάνα.

• Το κινούμενο πλέξι παρέχει μαγνητική απόσβεση. Αυτή η μαγνητική απόσβεση αντιτίθεται στην κίνηση του πλέξι ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης μεταξύ κατακόρυφων ροών και του μαγνητικού πεδίου.