Постоянный магнит и подвижная катушка или прибор ПМКК

Определение

Приборы, которые используют постоянный магнит для создания неподвижного магнитного поля, в котором перемещается катушка, называются приборами с постоянным магнитом и подвижной катушкой (PMMC). Они работают на принципе, что на подвижную катушку, находящуюся в магнитном поле постоянного магнита, действует момент сил. Приборы PMMC обеспечивают точные результаты измерений постоянного тока (DC).

Конструкция прибора PMMC

Подвижная катушка и постоянный магнит являются ключевыми компонентами прибора PMMC. Ниже приведено подробное объяснение частей прибора PMMC.

Подвижная катушка

Катушка является проводящим ток элементом прибора, который свободно перемещается в неподвижном магнитном поле постоянного магнита. Когда ток проходит через катушку, она отклоняется, что позволяет определить величину тока или напряжения. Катушка установлена на прямоугольном сердечнике из алюминия. Этот сердечник усиливает радиальное и равномерное магнитное поле в воздушном зазоре между магнитными полюсами. Катушка намотана шелковой обмоточной медной проволокой между полюсами магнита.

Магнитная система

В приборе PMMC используется постоянный магнит для создания неподвижного магнитного поля. Для изготовления постоянного магнита используются материалы Alcomax и Alnico из-за их высокой коэрцитивной силы (коэрцитивная сила влияет на свойства намагничивания магнита). Кроме того, эти магниты обладают высокой интенсивностью магнитного поля.

Управление

В приборе PMMC управляющий момент обеспечивается пружинами. Эти пружины изготовлены из фосфористой бронзы и расположены между двумя драгоценными подшипниками. Пружины также служат путем для протекания тока в подвижную катушку. Управляющий момент в основном является результатом ленточного подвеса.

Гашение

Момент гашения используется для сохранения движения катушки в состоянии покоя. Этот момент гашения вызывается движением алюминиевого сердечника, который перемещается между полюсами постоянного магнита.

Указатель и шкала

Указатель соединен с подвижной катушкой. Он показывает отклонение катушки, и величина этого отклонения отображается на шкале. Указатель изготовлен из легкого материала, что позволяет ему легко отклоняться вместе с движением катушки. Иногда в приборе возникает параллакс, который можно легко минимизировать, правильно выравнивая лезвие указателя.

Уравнение момента для прибора PMMC

Отклоняющий момент вызывается движением катушки. Он выражается следующим уравнением.

• N – количество витков катушки

• B – плотность потока в воздушном зазоре

• L, d – вертикальная и горизонтальная длина стороны

• I – ток через катушку

Пружина обеспечивает восстанавливающий момент для подвижной катушки, который выражается как

где K = константа пружины.

Для окончательного отклонения,

Подставляя значения уравнений (1) и (3), получаем,

Вышеуказанное уравнение показывает, что отклоняющий момент прямо пропорционален току, протекающему через катушку.

Погрешности приборов PMMC

В приборах PMMC погрешности возникают из-за эффектов старения и температуры. Основные компоненты прибора, которые способствуют этим погрешностям, это магнит, пружина и подвижная катушка. Ниже приведены различные типы погрешностей:

1. Магнит

Тепло и вибрация сокращают срок службы постоянного магнита и также снижают его магнетизм, который является свойством притяжения или отталкивания. Ослабленный магнит приводит к уменьшению отклонения катушки.

2. Пружины

Ослабленная пружина увеличивает отклонение подвижной катушки в постоянном магните. В результате даже для малого значения тока катушка показывает большое отклонение. Пружина ослабевает из-за температурных эффектов; повышение температуры на один градус снижает срок службы пружины на 0,004 процента.

3. Подвижная катушка

Когда диапазон катушки расширяется за пределы указанного ограничения с помощью шунта, возникают погрешности. Это связано с изменением сопротивления катушки относительно сопротивления шунта. Поскольку катушка изготовлена из медного провода с высоким сопротивлением шунта, а шунт изготавливается из манганена с низким сопротивлением, эта несоответствие вызывает погрешности.

Чтобы уменьшить эту погрешность, к подвижной катушке последовательно подключается резистор с низким температурным коэффициентом, который уменьшает влияние температуры на подвижную катушку.

Преимущества приборов PMMC

Следующие преимущества имеют приборы PMMC:

• Шкала приборов PMMC точно калибрована.

• Энергопотребление этих устройств очень низкое.

• Приборы PMMC обладают высокой точностью благодаря высокому отношению момента к массе.

• Одно устройство может измерять различные диапазоны напряжения и тока, используя множители и шунты.

• Приборы PMMC используют магниты с полочным экранированием, что полезно для применения в аэрокосмической отрасли.

Недостатки приборов PMMC

Следующие недостатки имеют приборы PMMC:

• Приборы PMMC подходят только для постоянного тока. Переменный ток изменяется со временем, и быстрое изменение тока меняет момент катушки. Однако указатель не может следовать за быстрыми изменениями и отклонениями момента, поэтому он не может использоваться для переменного тока.

• Стоимость приборов PMMC значительно выше по сравнению с другими приборами с подвижной катушкой.

• Сама подвижная катушка обеспечивает электромагнитное гашение. Это электромагнитное гашение противодействует движению катушки в результате взаимодействия вихревых токов и магнитного поля.