Instrumento de Bobina Móbil con Imán Permanente ou PMMC

Definición

Os instrumentos que utilizan un imán permanente para xerar un campo magnético estacionario no que se move unha bobina son coñecidos como instrumentos de Bobina Móbil con Imán Permanente (PMMC). Funcionan segundo o principio de que se exerce un par sobre unha bobina móbil situada no campo magnético dun imán permanente. Os instrumentos PMMC proporcionan resultados precisos para as medidas de corrente contínua (CC).

Construción do Instrumento PMMC

A bobina móbil e o imán permanente son os compoñentes clave dun instrumento PMMC. A continuación, detállanse as partes dun instrumento PMMC.

Bobina Móvil

A bobina é o compoñente que transporta a corrente do instrumento e que se move libremente dentro do campo magnético estacionario do imán permanente. Cando a corrente pasa pola bobina, provoca que esta se desvíe, permitindo determinar a magnitude da corrente ou do voltaxe. A bobina está montada nun soporte rectangular feito de aluminio. Este soporte aumenta o campo magnético radial e uniforme na fenda aérea entre os polos magnéticos. A bobina está enroscada con fío de cobre recuberto de seda entre os polos dun imán.

Sistema de Imán

Nun instrumento PMMC, emprega-se un imán permanente para crear o campo magnético estacionario. Utilízanse materiais Alcomax e Alnico para fabricar o imán permanente debido á súa alta forza coercitiva (a forza coercitiva afecta á propiedade de magnetización do imán). Ademais, estos imáns posúen altas intensidades de campo.

Control

Nun instrumento PMMC, o par de control proporcionase mediante molas. Estas molas están fabricadas en bronze fosforoso e están posicionadas entre dous coxins de xema. As molas tamén sirven como vía para que a corrente de alimentación entre e saia da bobina móbil. O par de control é principalmente resultado da suspensión en cinta.

Amortiguación

O par de amortiguación utilízase para manter o movemento da bobina nun estado de repouso. Este par de amortiguación indúcese polo movemento do núcleo de aluminio ao moverse entre os polos do imán permanente.

Punta e Escala

A punta está conectada á bobina móbil. Indica a desviación da bobina, e a magnitude desta desviación amóstrase na escala. A punta está feita de material lixeiro, permitindo que se desvíe facilmente co movemento da bobina. Ás veces, ocorre un erro de paralaxe no instrumento, que pode minimizarse facilmente alineando correctamente a lâmina da punta.

Ecuación de Par para o Instrumento PMMC

O par de desvío indúcese polo movemento da bobina. Exprésase pola seguinte ecuación.

• N – Número de voltas da bobina

• B – densidade de fluxo na fenda aérea

• L, d – a lonxitude vertical e horizontal do lado

• I – corrente a través da bobina

A mola proporciona o par de restitución á bobina móbil, que exprésase como

Onde K = constante de mola.

Para a desviación final,

Substituíndo o valor das ecuacións (1) e (3) obtemos,

A ecuación anterior indica que o par de desvío é directamente proporcional á corrente que circula pola bobina.

Erros nos Instrumentos PMMC

Nos instrumentos PMMC, os erros surgen debido aos efectos do envellecemento e da temperatura. Os principais compoñentes do instrumento que contribúen a estes erros son o imán, a mola e a bobina móbil. A continuación, detállanse os diferentes tipos de erros:

1. Imán

O calor e a vibración acortan a vida útil do imán permanente e tamén reducen o seu magnetismo, que é a propiedade de atracción ou repulsión. Un imán debilitado resulta en unha menor desviación da bobina.

2. Molas

Unha mola debilitada aumenta a desviación da bobina móbil dentro do imán permanente. Como resultado, incluso para un valor de corrente pequeno, a bobina mostra unha gran desviación. A mola debilitase debido aos efectos da temperatura; un aumento de un grao na temperatura reduce a vida útil da mola en 0,004 por cento.

3. Bobina Móvil

Cando o rango da bobina se estende máis allá do límite especificado usando un derivador, ocorren erros. Isto debeuse ao cambio na resistencia da bobina en relación coa resistencia do derivador. Dado que a bobina está feita de fío de cobre con alta resistencia de derivador e o fío de derivador está feito de Manganin con baixa resistencia, esta desigualdade causa erros.

Para mitigar este erro, conectase unha resistencia de inmersión en serie coa bobina móbil. A resistencia de inmersión é un resistor con coeficiente de temperatura baixo, que reduce o impacto da temperatura na bobina móbil.

Ventajas dos Instrumentos PMMC

As seguintes son as vantaxes dos instrumentos PMMC:

• A escala dos instrumentos PMMC está calibrada con precisión.

• O consumo de enerxía destes dispositivos é moi baixo.

• Os instrumentos PMMC teñen alta precisión debido á súa alta relación de par a peso.

• Un único dispositivo pode medir diferentes rangos de voltaxe e corrente utilizando multiplicadores e derivadores.

• Os instrumentos PMMC utilizan imáns de escudo de prateleira, que son beneficiosos para aplicacións aeroespaciais.

Desvantaxes dos Instrumentos PMMC

As seguintes son as desvantaxes dos instrumentos PMMC:

• Os instrumentos PMMC só son adecuados para corrente contínua. A corrente alternada varía con o tempo, e a rápida variación da corrente cambia o par da bobina. No entanto, a punta non pode seguir as rápidas inversións e desvíos do par, polo que non pode utilizarse para CA.

• O custo dos instrumentos PMMC é significativamente maior comparado con outros instrumentos de bobina móbil.

• A propia bobina móbil proporciona amortiguación electromagnética. Esta amortiguación electromagnética opónse ao movemento da bobina como resultado da interacción entre as correntes inducidas e o campo magnético.