Permanent Magnet Moving Coil eller PMMC Instrument

Definisjon

Instrumenter som bruker en permanent magnet for å generere et stasjonært magnetfelt, der en spole beveger seg, kalles Permanent Magnet Moving Coil (PMMC)-instrumenter. De fungerer basert på prinsippet at en dreieeffekt utøves på en bevegelig spole plassert i feltet av en permanent magnet. PMMC-instrumenter gir nøyaktige resultater for målinger av likestrøm (DC).

Oppbygging av PMMC-instrument

Den bevegelige spolen og den permanente magneten er de viktigste komponentene i et PMMC-instrument. Her følger en detaljert forklaring av delene i et PMMC-instrument.

Bevegelig Spole

Spolen er den strømbærende delen av instrumentet som kan bevege seg fritt innenfor det stasjonære magnetfeltet fra den permanente magneten. Når strøm passerer gjennom spolen, forårsaker dette at spolen avvikler, noe som muliggjør bestemmelsen av strømmens eller spenningens størrelse. Spolen er montert på en rektangulær form laget av aluminium. Denne formen forsterker det radielle og uniforme magnetfeltet i luftspillet mellom magnetpolene. Spolen er trukket med silkebelagt kobbertråd mellom polene til en magnet.

Magnet System

I et PMMC-instrument brukes en permanent magnet for å skape det stasjonære magnetfeltet. Alcomax- og Alnico-materialer brukes for å lage den permanente magneten på grunn av deres høye kovasive krefter (kovasive krefter påvirker magnetens magnetiseringsegenskaper). I tillegg har disse magnetene høye feltintensiteter.

Kontroll

I et PMMC-instrument gir fjærer den kontrollerende dreieeffekten. Disse fjærene er laget av fosforbronse og er plassert mellom to juvellejer. Fjærene fungerer også som veien for ledningsstrømmen til og fra den bevegelige spolen. Den kontrollerende dreieeffekten skyldes hovedsakelig ribbonsuspensjonen.

Demping

Dempingsdreieeffekten brukes for å holde spolens bevegelse i hvile. Denne dempingsdreieeffekten induceres av bevegelsen av aluminiumskjernen når den beveger seg mellom polene til den permanente magneten.

Peiker & Skala

Peikeren er koblet til den bevegelige spolen. Den indikerer spolens avvikling, og størrelsen på denne avviklingen vises på skalaen. Peikeren er laget av lett materiale, noe som lar den lett avvikle sammen med spolens bevegelse. Noen ganger oppstår parallaksfeil i instrumentet, noe som lett kan minimeres ved riktig justering av peikerbladet.

Dreieeffektslikning for PMMC-instrument

Avviklingsdreieeffekten induceres av spolens bevegelse. Den uttrykkes ved følgende likning.

• N – Antall vikninger av spolen

• B – fluxtetthet i luftspillet

• L, d – den vertikale og horisontale lengden av siden

• I – strøm gjennom spolen

Fjæren gir den gjenopprettingsdreieeffekten til den bevegelige spolen, noe som uttrykkes som 

Der K = fjærekonstant.

For endelig avvikling, 

Ved å substituere verdien av likning (1) og (3) får vi,

Den ovennevnte likningen indikerer at avviklingsdreieeffekten er proporsjonal med strømmen som strømmer gjennom spolen.

Feil i PMMC-instrumenter

I PMMC-instrumenter oppstår feil på grunn av aldring og temperatur. De viktigste komponentene i instrumentet som bidrar til disse feilene, er magneten, fjæren og den bevegelige spolen. Følgende gir detaljer om de ulike typene feil:

1. Magnet

Varme og vibrasjon forkorter levetiden til den permanente magneten og reduserer også dens magnetisme, som er egenskapen for tiltrekking eller avvisning. En svekket magnet fører til redusert avvikling av spolen.

2. Fjærer

En svekket fjær øker avviklingen av den bevegelige spolen i den permanente magneten. Dette resulterer i at selv for en liten strømverdi, viser spolen en stor avvikling. Fjæren svekkes på grunn av temperatur effekter; en en gradig stigning i temperatur reduserer fjærens levetid med 0,004 prosent.

3. Bevegelig Spole

Når rekkevidden til spolen utvides utenfor den angitte grensen ved hjelp av en shunt, oppstår feil. Dette skyldes endringen i spolens motstand i forhold til shuntmotstanden. Siden spolen er laget av kobbertråd med høy shuntmotstand og shunttråden er laget av Manganin med lav motstand, fører denne misoppfattelsen til feil.

For å redusere denne feilen kobles en svøpmotstand i serie med den bevegelige spolen. En svøpmotstand er en motstand med lav temperaturreaksjon, noe som reduserer temperaturens innvirkning på den bevegelige spolen.

Fordeler med PMMC-instrumenter

Følgende er fordeler med PMMC-instrumenter:

• Skalaen på PMMC-instrumenter er nøyaktig kalibrert.

• Strømforbruket hos disse enhetene er veldig lavt.

• PMMC-instrumenter har høy nøyaktighet på grunn av deres høye dreieeffekt-til-vekt-forhold.

• Én enkelt enhet kan måle forskjellige spennings- og strømnivåer ved hjelp av multiplikatorer og shunts.

• PMMC-instrumenter bruker hyllskjermende magneter, som er nyttige for romfartssprogrammer.

Ulemper med PMMC-instrumenter

Følgende er ulemper med PMMC-instrumenter:

• PMMC-instrumenter er bare egnet for likestrøm. Vekselsstrøm varierer over tid, og den raske variasjonen av strømmen endrer dreieeffekten til spolen. Imidlertid kan peikeren ikke følge de raske reversaler og avviklingene av dreieeffekten, så den kan ikke brukes for AC.

• Kostnaden for PMMC-instrumenter er betydelig høyere sammenlignet med andre moving-coil-instrumenter.

• Den bevegelige spolen gir elektromagnetisk demping. Denne elektromagnetiske demping motarbeider spolens bevegelse som følge av interaksjonen mellom omløpsstrømmer og magnetfeltet.