เครื่องมือวัดแบบขดลวดเคลื่อนที่แม่เหล็กถาวรหรือ PMMC Instrument
บทนิยาม
เครื่องมือที่ใช้แม่เหล็กถาวรเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กคงที่ภายในซึ่งวงจรขดลวดเคลื่อนที่เรียกว่า เครื่องมือขดลวดเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็กถาวร (PMMC) พวกเขาทำงานตามหลักการที่แรงบิดกระทำต่อขดลวดเคลื่อนที่ที่อยู่ในสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวร เครื่องมือ PMMC ให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำสำหรับการวัดกระแสตรง (DC)
โครงสร้างของเครื่องมือ PMMC
ขดลวดเคลื่อนที่และแม่เหล็กถาวรเป็นส่วนประกอบสำคัญของเครื่องมือ PMMC รายละเอียดต่อไปนี้เป็นคำอธิบายเกี่ยวกับส่วนต่าง ๆ ของเครื่องมือ PMMC
ขดลวดเคลื่อนที่
ขดลวดเป็นส่วนที่นำไฟฟ้าของเครื่องมือที่เคลื่อนที่ได้อย่างเสรีภายในสนามแม่เหล็กคงที่ของแม่เหล็กถาวร เมื่อมีกระแสผ่านขดลวด จะทำให้ขดลวดเบน ทำให้สามารถกำหนดขนาดของกระแสหรือแรงดันได้ ขดลวดติดตั้งบนแท่งรูปสี่เหลี่ยมที่ทำจากอะลูมิเนียม แท่งนี้ช่วยเพิ่มสนามแม่เหล็กแนวรัศมีและสม่ำเสมอในช่องอากาศระหว่างขั้วแม่เหล็ก ขดลวดถูกพันด้วยลวดทองแดงหุ้มไหมระหว่างขั้วของแม่เหล็ก
ระบบแม่เหล็ก
ในเครื่องมือ PMMC ใช้แม่เหล็กถาวรในการสร้างสนามแม่เหล็กคงที่ วัสดุ Alcomax และ Alnico ถูกนำมาใช้ในการทำแม่เหล็กถาวรเนื่องจากมีแรงบังคับสูง (แรงบังคับมีผลต่อสมบัติการ намагничивания магнита) นอกจากนี้ แม่เหล็กเหล่านี้ยังมีความเข้มสนามแม่เหล็กสูง
ควบคุม
ในเครื่องมือ PMMC แรงบิดควบคุมมาจากสปริง สปริงเหล่านี้ทำจากบรอนซ์ฟอสฟอรัสและตั้งอยู่ระหว่างแบริ่งพลอยสองตัว สปริงยังทำหน้าที่เป็นทางผ่านสำหรับกระแสไฟฟ้าที่ไหลเข้าและออกจากขดลวดเคลื่อนที่ แรงบิดควบคุมส่วนใหญ่เกิดจากการแขวนริบบิ้น
การลดแรง
แรงบิดการลดแรงใช้เพื่อรักษาการเคลื่อนที่ของขดลวดให้อยู่ในภาวะหยุดนิ่ง แรงบิดการลดแรงนี้เกิดจากการเคลื่อนที่ของแกนอะลูมิเนียมขณะเคลื่อนที่ระหว่างขั้วของแม่เหล็กถาวร
เข็มและมาตรา
เข็มเชื่อมต่อกับขดลวดเคลื่อนที่ มันแสดงการเบนของขดลวด และขนาดของการเบนนี้จะแสดงบนมาตรา เข็มทำจากวัสดุเบา ทำให้สามารถเบนได้ง่ายเมื่อขดลวดเคลื่อนที่ บางครั้งเกิดข้อผิดพลาดจากการมองเห็นแบบพาราแลกซ์ในเครื่องมือ ซึ่งสามารถลดลงได้ง่ายโดยการจัดตำแหน่งใบเข็มให้เหมาะสม
สมการแรงบิดสำหรับเครื่องมือ PMMC
แรงบิดการเบนเกิดจากการเคลื่อนที่ของขดลวด สามารถแสดงด้วยสมการต่อไปนี้
N – จำนวนรอบของขดลวด
B – ความหนาแน่นฟลักซ์ในช่องอากาศ
L, d – ความยาวแนวตั้งและแนวนอนของด้าน
I – กระแสผ่านขดลวด
สปริงให้แรงบิดกลับแก่ขดลวดเคลื่อนที่ ซึ่งแสดงด้วย
เมื่อ K = ค่าคงที่ของสปริง
สำหรับการเบนสุดท้าย,
โดยแทนค่าสมการ (1) และ (3) เราจะได้,
สมการดังกล่าวบ่งบอกว่า แรงบิดการเบนแปรผันโดยตรงตามกระแสที่ไหลผ่านขดลวด
ข้อผิดพลาดในเครื่องมือ PMMC
ในเครื่องมือ PMMC ข้อผิดพลาดเกิดจากผลกระทบของการเสื่อมสภาพและความร้อน ส่วนประกอบหลักของเครื่องมือที่ส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดเหล่านี้ ได้แก่ แม่เหล็ก สปริง และขดลวดเคลื่อนที่ รายละเอียดต่อไปนี้เป็นประเภทต่าง ๆ ของข้อผิดพลาด:
1. แม่เหล็ก
ความร้อนและการสั่นสะเทือนทำให้อายุการใช้งานของแม่เหล็กถาวรสั้นลงและลดความแรงของแม่เหล็ก ซึ่งเป็นสมบัติของการดึงดูดหรือผลัก แม่เหล็กที่อ่อนแอลงทำให้การเบนของขดลวดลดลง
2. สปริง
สปริงที่อ่อนแอลงทำให้การเบนของขดลวดเคลื่อนที่ภายในแม่เหล็กถาวรเพิ่มขึ้น ดังนั้น แม้สำหรับค่ากระแสเล็ก ๆ ขดลวดก็แสดงการเบนมาก สปริงอ่อนแอลงเนื่องจากผลกระทบของอุณหภูมิ การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ 1 องศาจะลดอายุการใช้งานของสปริงลง 0.004 เปอร์เซ็นต์
3. ขดลวดเคลื่อนที่
เมื่อช่วงของขดลวดขยายออกไปเกินขอบเขตที่กำหนดโดยใช้ชันต์ ข้อผิดพลาดจะเกิดขึ้น นี่เป็นเพราะการเปลี่ยนแปลงของความต้านทานของขดลวดเทียบกับความต้านทานของชันต์ เนื่องจากขดลวดทำจากลวดทองแดงที่มีความต้านทานชันต์สูง และลวดชันต์ทำจาก Manganin ที่มีความต้านทานต่ำ ความไม่ตรงกันนี้ทำให้เกิดข้อผิดพลาด
เพื่อลดข้อผิดพลาดนี้ ต่อต้านทานสว็อปปิ้งแบบอนุกรมกับขดลวดเคลื่อนที่ ต้านทานสว็อปปิ้งคือต้านทานที่มีสัมประสิทธิ์อุณหภูมิต่ำ ซึ่งลดผลกระทบของอุณหภูมิบนขดลวดเคลื่อนที่
ข้อดีของเครื่องมือ PMMC
ข้อดีของเครื่องมือ PMMC ได้แก่:
ข้อเสียของเครื่องมือ PMMC
ข้อเสียของเครื่องมือ PMMC ได้แก่:
