Instrument à Aimant Permanent et Bobine Mobile ou Instrument PMMC
Définition
Les instruments qui utilisent un aimant permanent pour générer un champ magnétique stationnaire dans lequel se déplace une bobine sont appelés instruments à bobine mobile et aimant permanent (PMMC). Ils fonctionnent sur le principe qu'un couple est exercé sur une bobine mobile située dans le champ magnétique d'un aimant permanent. Les instruments PMMC fournissent des résultats précis pour les mesures de courant continu (CC).
Construction de l'instrument PMMC
La bobine mobile et l'aimant permanent sont les composants clés d'un instrument PMMC. Voici une explication détaillée des parties d'un instrument PMMC.
Bobine mobile
La bobine est la partie conductrice du courant de l'instrument qui se déplace librement dans le champ magnétique stationnaire de l'aimant permanent. Lorsqu'un courant passe par la bobine, il provoque son déplacement, permettant de déterminer l'intensité du courant ou de la tension. La bobine est montée sur un noyau rectangulaire en aluminium. Ce noyau améliore le champ magnétique radial et uniforme dans l'entrefer entre les pôles magnétiques. La bobine est enroulée avec du fil de cuivre recouvert de soie entre les pôles d'un aimant.
Système d'aimant
Dans un instrument PMMC, un aimant permanent est utilisé pour créer le champ magnétique stationnaire. Les matériaux Alcomax et Alnico sont employés pour fabriquer l'aimant permanent en raison de leur force coercitive élevée (la force coercitive affecte la propriété de magnétisation de l'aimant). De plus, ces aimants possèdent des intensités de champ élevées.
Contrôle
Dans un instrument PMMC, le couple de contrôle est fourni par des ressorts. Ces ressorts sont faits de bronze phosphoreux et sont positionnés entre deux paliers en pierre précieuse. Les ressorts servent également de voie pour le courant de liaison qui circule vers et depuis la bobine mobile. Le couple de contrôle est principalement dû à la suspension en ruban.
Amortissement
Le couple d'amortissement est utilisé pour maintenir la bobine dans un état de repos. Ce couple d'amortissement est induit par le mouvement du noyau en aluminium lorsqu'il se déplace entre les pôles de l'aimant permanent.
Pointeur & Échelle
Le pointeur est connecté à la bobine mobile. Il indique le déplacement de la bobine, et l'amplitude de ce déplacement est affichée sur l'échelle. Le pointeur est fait d'un matériau léger, lui permettant d'être facilement déplacé avec le mouvement de la bobine. Parfois, une erreur de parallaxe se produit dans l'instrument, ce qui peut être facilement minimisé en alignant correctement la lame du pointeur.
Équation du couple pour l'instrument PMMC
Le couple de déviation est induit par le mouvement de la bobine. Il est exprimé par l'équation suivante.
N – Nombre de spires de la bobine
B – Densité de flux dans l'entrefer
L, d – la longueur verticale et horizontale du côté
I – courant dans la bobine
Le ressort fournit le couple de rappel à la bobine mobile, qui est exprimé par
Où K = Constante du ressort.
Pour la déviation finale,
En substituant la valeur de l'équation (1) et (3), nous obtenons,
L'équation ci-dessus indique que le couple de déviation est directement proportionnel au courant qui circule dans la bobine.
Erreurs dans les instruments PMMC
Dans les instruments PMMC, les erreurs sont dues aux effets du vieillissement et de la température. Les principaux composants de l'instrument qui contribuent à ces erreurs sont l'aimant, le ressort et la bobine mobile. Les différents types d'erreurs sont détaillés ci-dessous :
1. Aimant
La chaleur et les vibrations raccourcissent la durée de vie de l'aimant permanent et réduisent également son magnétisme, qui est la propriété d'attraction ou de répulsion. Un aimant affaibli entraîne une diminution de la déviation de la bobine.
2. Ressorts
Un ressort affaibli augmente la déviation de la bobine mobile dans l'aimant permanent. En conséquence, même pour une petite valeur de courant, la bobine montre une grande déviation. Le ressort s'affaiblit en raison des effets de la température ; une augmentation d'un degré de la température réduit la durée de vie du ressort de 0,004 pour cent.
3. Bobine mobile
Lorsque la plage de la bobine est étendue au-delà de la limite spécifiée à l'aide d'un shunt, des erreurs se produisent. Cela est dû au changement de la résistance de la bobine par rapport à la résistance du shunt. Comme la bobine est faite de fil de cuivre avec une résistance de shunt élevée et que le fil de shunt est fait de Manganin avec une faible résistance, ce déséquilibre cause des erreurs.
Pour atténuer cette erreur, une résistance de compensation est connectée en série avec la bobine mobile. Une résistance de compensation est un résistor avec un faible coefficient de température, ce qui réduit l'impact de la température sur la bobine mobile.
Avantages des instruments PMMC
Voici les avantages des instruments PMMC :
Inconvénients des instruments PMMC
Voici les inconvénients des instruments PMMC :
