Stalno magnetno premično navijalo ali PMMC instrument

Definicija

Instrumenti, ki uporabljajo stalni magnet za ustvarjanje stacionarnega magnetnega polja, v katerem se premika členka, so znani kot Permanentni Magnetni Premični Členkasti (PMMC) instrumenti. Delujejo na principu, da se na premikajočo se členko v magnetnem polju stalnega magneta izvaja vrtilna sila. PMMC instrumenti prinašajo točne rezultate za merjenje enosmerne struje (DC).

Konstrukcija PMMC Instrumenta

Premična členka in stalni magnet so ključni sestavni deli PMMC instrumenta. Spodaj je podrobno razloženih delov PMMC instrumenta.

Premična Členka

Členka je komponenta instrumenta, ki nosi tok in se svobodno premika znotraj stacionarnega magnetnega polja stalnega magneta. Ko preteče tok skozi členko, povzroči njeno odmik, kar omogoča določanje velikosti toka ali napetosti. Členka je montirana na pravokotni nosilcu iz aluminija. Ta nosilec izboljša radialno in enakomerno magnetno polje v zračnem presledku med magnetnimi poli. Členka je ovijena s škrlatno pokrto bakrenim vodom med poli magneta.

Magnetni Sistem

V PMMC instrumentu se za ustvarjanje stacionarnega magnetnega polja uporablja stalni magnet. Za izdelavo stalnega magneta se uporabljata materiala Alcomax in Alnico zaradi njunega visokega prisilnega navora (prisilni navor vpliva na lastnost magnetizacije magneta). Dodatno imajo ti magneti visoke intenzitete polja.

Kontrola

V PMMC instrumentu je kontrolni navor zagotovljen z oprtkami. Te oprti so izdelane iz fosforita in so postavljene med dve dragoceni opori. Oprti tudi služijo kot pot za pretok toka v in iz premične členke. Kontrolni navor je predvsem posledica trakaste vzpenjanja.

Zamrznitev

Zamrznavi navor se uporablja za ohranjanje premikanja členke v stanju miru. Ta zamrznavi navor je izviran s premikanjem aluminijastega jedra, ko se premika med poli stalnega magneta.

Kažeča Tocka & Merilna Skala

Kažeča točka je povezana s premično členko. Pokazuje odmik členke, velikost tega odmika pa je prikazana na merilni skali. Kažeča točka je izdelana iz lahkega materiala, kar omogoča, da se lažje odmakne s premikanjem členke. Nekrat se v instrumentu pojavi paralaksni napaka, ki jo je mogoče zlahka zmanjšati z ustreznim poravnavanjem kažečega kraka.

Enačba Vrtilne Sile za PMMC Instrument

Odmikajoči navor je izviran s premikanjem členke. Izražen je s spodnjo enačbo.

• N – Število zvitkov členke

• B – gostota toka v zračnem presledku

• L, d – vertikalna in horizontalna dolžina stranice

• I – tok skozi členko

Oprti zagotavljajo obnovitveni navor premični členki, ki je izražen kot 

Kjer je K = konstanta oprta.

Za končni odmik, 

S podstavljanjem vrednosti enačb (1) in (3) dobimo,

Gornja enačba kaže, da je odmikajoči navor neposredno sorazmeren s tokom, ki teče skozi členko.

Napake v PMMC Instrumentih

V PMMC instrumentih se napake pojavljajo zaradi staranja in temperature. Glavni sestavni deli instrumenta, ki prispevajo k tem napakam, so magnet, oprti in premična členka. Spodaj so podrobno opisane različne vrste napak:

1. Magnet

Toplota in vibracija skrajšata življenjsko dobo stalnega magneta in zmanjšata njegovo magnetnost, ki je lastnost privlačnosti ali odvračnosti. Oslabljeni magnet povzroči zmanjšan odmik členke.

2. Oprti

Oslabljeni oprti poveča odmik premične členke znotraj stalnega magneta. Tako celo za majhno vrednost toka členka kaže velik odmik. Oprti se oslabi zaradi vpliva temperature; en stopinjski naraštaj temperature zmanjša življenjsko dobo oprta za 0,004 odstotka.

3. Premična Členka

Ko se dosežna območja členke razširijo za določeno mejo z uporabo shunta, se pojavijo napake. To je zaradi spremembe upornosti členke glede na upornost shunta. Ker je členka izdelana iz bakrene viti z visoko upornostjo shunta in shuntova vito iz Manganina z nizko upornostjo, ta neujemanje povzroča napake.

Za zmanjšanje te napake se v serijski vezji s premično členko poveže utopna upornost. Utopena upornost je upornik z nizkim temperaturnim koeficientom, ki zmanjša vpliv temperature na premično členko.

Prednosti PMMC Instrumentov

Spodaj so prednosti PMMC instrumentov:

• Merilna skala PMMC instrumentov je točno kalibrirana.

• Poraba energije teh naprav je zelo nizka.

• PMMC instrumenti imajo visoko natančnost zaradi visokega omara navora na težo.

• Ena naprava lahko meri različne obsege napetosti in toka z uporabo množiteljev in shuntov.

• PMMC instrumenti uporabljajo magnete s štiranjem, ki so koristni za uporabo v vesoljskih aplikacijah.

Nedostatki PMMC Instrumentov

Spodaj so nedostatki PMMC instrumentov:

• PMMC instrumenti so primerni le za enosmerno strjo. Alternirajoča struja se spreminja s časom, in hitra sprememba toka spremeni navor členke. Vendar kažeča točka ne more slediti hitrim obratnim in odmikom navora, zato ni uporabna za AC.

• Cena PMMC instrumentov je značilno višja v primerjavi s drugimi premičnimi členkastimi instrumenti.

• Sama premična členka zagotavlja elektromagnetsko zamrznitev. Ta elektromagnetska zamrznitev nasprotuje gibanju členke zaradi interakcije med eddijskimi tokovi in magnetnim poljem.