Instrumento de Bobina Móvil con Imanes Permanentes o Instrumento PMMC
Definición
Los instrumentos que utilizan un imán permanente para generar un campo magnético estacionario dentro del cual se mueve una bobina se conocen como instrumentos de Bobina Móvil con Imán Permanente (PMMC). Funcionan sobre el principio de que se ejerce un par sobre una bobina móvil situada en el campo magnético de un imán permanente. Los instrumentos PMMC proporcionan resultados precisos para mediciones de corriente directa (DC).
Construcción del Instrumento PMMC
La bobina móvil y el imán permanente son los componentes clave de un instrumento PMMC. A continuación, se explica detalladamente las partes de un instrumento PMMC.
Bobina Móvil
La bobina es el componente conductor de la corriente del instrumento que se mueve libremente dentro del campo magnético estacionario del imán permanente. Cuando pasa corriente por la bobina, hace que esta se desvíe, permitiendo determinar la magnitud de la corriente o el voltaje. La bobina está montada en un soporte rectangular hecho de aluminio. Este soporte mejora el campo magnético radial y uniforme en el espacio entre los polos magnéticos. La bobina está enrollada con hilo de cobre recubierto de seda entre los polos de un imán.
Sistema de Imán
En un instrumento PMMC, se utiliza un imán permanente para crear el campo magnético estacionario. Se emplean materiales Alcomax y Alnico para fabricar el imán permanente debido a su alta fuerza coercitiva (la fuerza coercitiva afecta la propiedad de magnetización del imán). Además, estos imanes poseen altas intensidades de campo.
Control
En un instrumento PMMC, el par de control se proporciona mediante resortes. Estos resortes están hechos de bronce fósforo y están posicionados entre dos rodamientos de joya. Los resortes también sirven como camino para que la corriente de alimentación fluya hacia y desde la bobina móvil. El par de control se debe principalmente a la suspensión de cinta.
Amortiguamiento
El par de amortiguamiento se utiliza para mantener el movimiento de la bobina en un estado de reposo. Este par de amortiguamiento se induce por el movimiento del núcleo de aluminio cuando se desplaza entre los polos del imán permanente.
Puntero y Escala
El puntero está conectado a la bobina móvil. Indica el desvío de la bobina, y la magnitud de este desvío se muestra en la escala. El puntero está hecho de material ligero, lo que permite que se desvíe fácilmente con el movimiento de la bobina. A veces, ocurre un error de paralaje en el instrumento, que se puede minimizar fácilmente alinear correctamente la hoja del puntero.
Ecuación de Par para el Instrumento PMMC
El par de desvío se induce por el movimiento de la bobina. Se expresa mediante la siguiente ecuación.
N – Número de vueltas de la bobina
B – densidad de flujo en el espacio entre polos
L, d – la longitud vertical y horizontal del lado
I – corriente a través de la bobina
El resorte proporciona el par de restauración a la bobina móvil, que se expresa como
Donde K = constante del resorte.
Para el desvío final,
Al sustituir el valor de la ecuación (1) y (3) obtenemos,
La ecuación anterior indica que el par de desvío es directamente proporcional a la corriente que fluye a través de la bobina.
Errores en los Instrumentos PMMC
En los instrumentos PMMC, los errores surgen debido a los efectos del envejecimiento y la temperatura. Los principales componentes del instrumento que contribuyen a estos errores son el imán, el resorte y la bobina móvil. A continuación, se detallan los diferentes tipos de errores:
1. Imán
El calor y la vibración acortan la vida útil del imán permanente y también reducen su magnetismo, que es la propiedad de atracción o repulsión. Un imán debilitado resulta en un menor desvío de la bobina.
2. Resortes
Un resorte debilitado aumenta el desvío de la bobina móvil dentro del imán permanente. Como resultado, incluso para un pequeño valor de corriente, la bobina muestra un gran desvío. El resorte se debilita debido a los efectos de la temperatura; un aumento de un grado en la temperatura reduce la vida útil del resorte en un 0,004 por ciento.
3. Bobina Móvil
Cuando el rango de la bobina se extiende más allá del límite especificado utilizando un derivador, se producen errores. Esto se debe a un cambio en la resistencia de la bobina en relación con la resistencia del derivador. Dado que la bobina está hecha de hilo de cobre con alta resistencia del derivador y el hilo del derivador está hecho de Manganin con baja resistencia, esta discrepancia causa errores.
Para mitigar este error, se conecta una resistencia de saturación en serie con la bobina móvil. Una resistencia de saturación es un resistor con un coeficiente de temperatura bajo, que reduce el impacto de la temperatura en la bobina móvil.
Ventajas de los Instrumentos PMMC
A continuación, se enumeran las ventajas de los instrumentos PMMC:
Desventajas de los Instrumentos PMMC
A continuación, se enumeran las desventajas de los instrumentos PMMC:
