Állandó mágneses mozgó tekercses vagy PMMC műszer

Definíció

Az olyan műszerek, amelyek egy állandó mágnes segítségével generálnak egy állományos mágneses mezőt, ahol egy tekercs mozog, állandó mágneses mozgó tekercs (PMMC) műszereknak nevezik. Ők azon elvön működnek, hogy egy torzóerő hat a mágneses mezőben lévő mozgó tekercsre. A PMMC műszerek pontos eredményeket adnak az egyirányú áram (DC) mérésére.

A PMMC műszer szerkezete

A mozgó tekercs és az állandó mágnes a PMMC műszer kulcsfontosságú összetevői. A következő részletesen kifejti a PMMC műszer részeit.

Mozgó tekercs

A tekercs a műszer áramviszonylagos komponense, amely szabadon mozog az állandó mágnes állományos mágneses mezőjében. Amikor áram folyik a tekercsen, az a tekercs eltérését okozza, lehetővé téve az áram vagy feszültség nagyságának meghatározását. A tekercs egy alumíniumból készített téglalap alakú formára van felrakva. Ez a forma megerősíti a rádiális és egyenletes mágneses mezőt a mágneses pólusok közötti légkapcsban. A tekercs selyembe borított rézdróttal van feltekervelve a mágnes pólusai között.

Mágnesrendszer

Egy PMMC műszerben az állandó mágnes használatával hozzák létre az állományos mágneses mezőt. Az Alcomax és Alnico anyagokat alkalmazzák az állandó mágnes készítésére, mert magas erőtlenségi erőt (ami befolyásolja a mágnes megmágnesedési tulajdonságait). Ezenfelül ezek a mágnesek magas mezőintenzitással is rendelkeznek.

Irányítás

Egy PMMC műszerben a vezérlő torzóerőt rugók nyújtanak. Ezek a rugók fosforbronzból készülnek, és két gyémánt csillapító között helyezkednek el. A rugók szintén útvonalat biztosítanak az áram be- és kimenéséhez a mozgó tekercshez. A vezérlő torzóerő elsősorban a hópehely gátorzításából ered.

Csillapítás

A csillapító torzóerőt arra használják, hogy a tekercs mozgása nyugalmi állapotban maradjon. Ez a csillapító torzóerő az aluminizált almagyvaszárrel jön létre, amikor az a mágnes pólusai között mozog.

Mutató és skála

A mutató a mozgó tekercshez van csatlakoztatva. Mutatja a tekercs eltérését, és ennek nagysága a skálán jelenik meg. A mutató könnyű anyagból készült, így könnyen elterülhet a tekercs mozgásával. Néha a paralaxis hiba lép fel a műszerben, amit könnyen minimalizálhatunk a mutatófej megfelelő igazításával.

Torzóerő egyenlete a PMMC műszer esetén

A torzóerőt a tekercs mozgása okozza. A következő egyenlettel fejezhető ki.

• N – Tekercs tekerések száma

• B – Fluxussűrűség a légkapcsban

• L, d – A oldal függőleges és vízszintes hossza

• I – Áram a tekercsen keresztül

A rugó visszahelyező torzóerőt nyújt a mozgó tekercsnek, amit a következőképpen fejezünk ki:

Ahol K = Rugóállandó.

A végső eltérés esetén,

(1) és (3) egyenlet értékének behelyettesítésével kapjuk:

A fenti egyenlet azt mutatja, hogy a torzóerő arányos az árammal, ami a tekercsen keresztül folyik.

Hibák a PMMC műszerekben

A PMMC műszerekben a hibák az idő múlásának és a hőmérsékletnek a hatására keletkeznek. A műszer hibához vezető főbb összetevői a mágnes, a rugó és a mozgó tekercs. A következő részletezi a különböző típusú hibákat:

1. Mágnes

A hő és a rezgés rövidíti az állandó mágnes élettartamát, és csökkenti a mágnességét, ami a vonzó vagy utasító tulajdonság. A gyengült mágnes csökkent tekercseltérést okoz.

2. Rugók

A gyengült rugó növeli a mozgó tekercs eltérését az állandó mágnesben. Ennek eredményeként, még kis áramérték esetén is nagy eltérés látható a tekercsen. A rugó gyengül a hőmérsékleti hatások miatt; egy fokos hőmérsékleti emelkedés 0,004 százalékkal csökkenti a rugó élettartamát.

3. Mozgó tekercs

Ha a tekercs tartományát a megadott határértéken túl bővítik egy párhuzamos ellenállással, hibák lépnek fel. Ez a tekercs ellenállásának viszonyában a párhuzamos ellenálláshoz való változás miatt keletkezik. Mivel a tekercs magas ellenállású rézből, a párhuzamos ellenállás pedig magas ellenállású Mangánnin-ből készült, ez a nem illeszkedés hibákat okoz.

A hiba enyhítésére egy sorosan kapcsolt ellenállást csatlakoztatnak a mozgó tekercshez. A sorosan kapcsolt ellenállás alacsony hőmérsékleti együtthatójú ellenállás, ami csökkenti a hőmérséklet hatását a mozgó tekercsre.

A PMMC műszerek előnyei

A következők a PMMC műszerek előnyei:

• A PMMC műszerek skálája pontosan kalibrált.

• Ezek a készülékek nagyon alacsony energiafogyasztással rendelkeznek.

• A PMMC műszerek nagy pontossággal rendelkeznek a magas torzóerő-súly arányuk miatt.

• Egyetlen készülékkel különböző feszültség- és áramerősségeket lehet mérni többszörösítők és párhuzamos ellenállások használatával.

• A PMMC műszerek polc-szegélyezett mágneseket használnak, amelyek hasznosak a légitársasági alkalmazásokban.

A PMMC műszerek hátrányai

A következők a PMMC műszerek hátrányai:

• A PMMC műszerek csak egyirányú áramra alkalmasak. A váltakozó áram idővel változik, és a gyors áramváltozás módosítja a tekercs torzóerőjét. Azonban a mutató nem tudja követni a gyors fordulásokat és eltéréseket, így nem használható váltakozó áramra.

• A PMMC műszerek költsége jelentősen magasabb, mint más mozgó tekercs műszereké, ahol a tekercs mozdul.

• A mozgó tekercs elektromos csillapítást biztosít. Ez a csillapítás ellenáll a tekercs mozgásának, mivel a cirkulációs áramok és a mágneses mező kölcsönhatásának eredménye.