Strumento a Magnete Permanente e Bobina Mobile o PMMC
Definizione
Gli strumenti che utilizzano un magnete permanente per generare un campo magnetico stazionario all'interno del quale si muove una bobina sono noti come strumenti a Bobina Mobile a Magnete Permanente (PMMC). Funzionano sul principio che una coppia è esercitata su una bobina mobile situata nel campo magnetico di un magnete permanente. Gli strumenti PMMC forniscono risultati accurati per le misurazioni di corrente continua (CC).
Costruzione dello strumento PMMC
La bobina mobile e il magnete permanente sono i componenti chiave di uno strumento PMMC. Di seguito viene fornita una spiegazione dettagliata delle parti di uno strumento PMMC.
Bobina mobile
La bobina è il componente conduttore di corrente dello strumento che si muove liberamente all'interno del campo magnetico stazionario del magnete permanente. Quando la corrente passa attraverso la bobina, causa la deflessione della bobina, consentendo la determinazione dell'entità della corrente o della tensione. La bobina è montata su un supporto rettangolare in alluminio. Questo supporto migliora il campo magnetico radiale e uniforme nella fessura tra i poli magnetici. La bobina è avvolta con filo di rame ricoperto di seta tra i poli di un magnete.
Sistema del magnete
In uno strumento PMMC, un magnete permanente viene utilizzato per creare il campo magnetico stazionario. I materiali Alcomax e Alnico vengono impiegati per realizzare il magnete permanente a causa della loro alta forza coercitiva (la forza coercitiva influenza la proprietà di magnetizzazione del magnete). Inoltre, questi magneti possiedono alte intensità di campo.
Controllo
In uno strumento PMMC, la coppia di controllo è fornita da molle. Queste molle sono realizzate in bronzo fosforoso e sono posizionate tra due cuscinetti a sfere di gioiello. Le molle servono anche come percorso per il flusso di corrente verso e dall'esterno della bobina mobile. La coppia di controllo è principalmente il risultato della sospensione a nastro.
Smorzamento
La coppia di smorzamento viene utilizzata per mantenere la bobina in uno stato di riposo. Questa coppia di smorzamento è indotta dal movimento del nucleo in alluminio mentre si muove tra i poli del magnete permanente.
Indicatore e scala
L'indicatore è collegato alla bobina mobile. Indica la deflessione della bobina, e l'entità di questa deflessione è visualizzata sulla scala. L'indicatore è realizzato in materiale leggero, permettendogli di essere facilmente deflesso con il movimento della bobina. A volte, si verifica un errore di parallasse nello strumento, che può essere facilmente minimizzato allineando correttamente la lama dell'indicatore.
Equazione della coppia per lo strumento PMMC
La coppia di deflessione è indotta dal movimento della bobina. È espressa dalla seguente equazione.
N - Numero di spire della bobina
B - densità di flusso nella fessura d'aria
L, d - la lunghezza verticale e orizzontale del lato
I - corrente attraverso la bobina
La molla fornisce la coppia di ripristino alla bobina mobile, che è espressa come
Dove K = costante della molla.
Per la deflessione finale,
Sostituendo il valore delle equazioni (1) e (3) otteniamo,
L'equazione sopra indica che la coppia di deflessione è direttamente proporzionale alla corrente che scorre attraverso la bobina.
Errori negli strumenti PMMC
Negli strumenti PMMC, gli errori si verificano a causa degli effetti dell'invecchiamento e della temperatura. I principali componenti dello strumento che contribuiscono a questi errori sono il magnete, la molla e la bobina mobile. Di seguito sono elencati i diversi tipi di errori:
1. Magnete
Il calore e le vibrazioni riducono la durata del magnete permanente e ne diminuiscono il magnetismo, che è la proprietà di attrazione o repulsione. Un magnete indebolito comporta una minore deflessione della bobina.
2. Molle
Una molla indebolita aumenta la deflessione della bobina mobile all'interno del magnete permanente. Di conseguenza, anche per un piccolo valore di corrente, la bobina mostra una grande deflessione. La molla si indebolisce a causa degli effetti della temperatura; un aumento di un grado della temperatura riduce la durata della molla dello 0,004 percento.
3. Bobina mobile
Quando la portata della bobina viene estesa oltre il limite specificato utilizzando uno shunt, si verificano errori. Ciò è dovuto al cambiamento della resistenza della bobina rispetto alla resistenza dello shunt. Poiché la bobina è realizzata con filo di rame ad alta resistenza dello shunt e il filo dello shunt è realizzato con Manganin a bassa resistenza, questo disaccordo causa errori.
Per mitigare questo errore, una resistenza di compensazione è collegata in serie con la bobina mobile. Una resistenza di compensazione è un resistore con un basso coefficiente di temperatura, che riduce l'impatto della temperatura sulla bobina mobile.
Vantaggi degli strumenti PMMC
Di seguito sono elencati i vantaggi degli strumenti PMMC:
Svantaggi degli strumenti PMMC
Di seguito sono elencati gli svantaggi degli strumenti PMMC:
