Kalıcı Manyetikli Hareketli Bobin veya PMMC Cihazı

Tanım

Kalıcı manyetik alan içinde hareket eden bir bobin kullanarak torque üreten araçlara Kalıcı Manyetli Hareketli Bobin (PMMC) araçları denir. Bu araçlar, kalıcı manyetin manyetik alanında bulunan hareketli bir bobine torque uyguladığı ilkesiyle çalışır. PMMC araçları, doğrudan akım (DC) ölçümleri için doğru sonuçlar sağlar.

PMMC Aracının Yapısı

Hareketli bobin ve kalıcı manyet, PMMC aracının ana bileşenleridir. Aşağıda, PMMC aracının parçaları hakkında ayrıntılı bir açıklama bulunmaktadır.

Hareketli Bobin

Bobin, kalıcı manyetin sabit manyetik alanında özgürce hareket eden akım taşıyan komponenttir. Akım bobinden geçtiğinde, bobinin deflektasyonuna neden olur ve bu da akımın veya voltajın büyüklüğünün belirlenmesini sağlar. Bobin, alüminyumdan yapılmış dikdörtgen bir form üzerine monte edilmiştir. Bu former, manyetik kutuplar arasındaki hava boşluğundaki radial ve düzgün manyetik alanı artırır. Bobin, manyetin kutupları arasında ipek kaplı bakır tel ile sarılır.

Manyet Sistemi

PMMC aracında, kalıcı manyetik alanın oluşturulması için kalıcı bir manyet kullanılır. Yüksek zorlayıcı kuvvetine (manyetin manyetizasyon özelliğini etkileyen zorlayıcı kuvvet) sahip olan Alcomax ve Alnico malzemeleri, kalıcı manyetin yapımında kullanılır. Ayrıca, bu manyetler yüksek manyetik yoğunluklara sahiptir.

Kontrol

PMMC aracında, kontrol torque'u folyo bronzdan yapılmış yaylar tarafından sağlanır. Bu yaylar, iki mücevher yatağı arasında yerleştirilir. Yaylar ayrıca, hareketli bobine akımın girişi ve çıkışını sağlayan yol olarak da görev görür. Kontrol torque'u, genellikle ribon askıya bağlıdır.

Sönümleme

Sönümleme torque'u, bobinin hareketini durma haline getirmek için kullanılır. Bu sönümleme torque'u, alüminyum çekirdeğin kalıcı manyetin kutupları arasında hareket etmesiyle oluşur.

İşaretçi ve Ölçek

İşaretçi, hareketli bobine bağlanır. Bobinin deflektasyonunu gösterir ve bu deflektasyonun büyüklüğü ölçeğe yansır. İşaretçi, hafif malzemeden yapılmıştır, bu nedenle bobinle birlikte kolayca deflekte edilebilir. Araçta bazen paralaks hatası oluşabilir, ancak işaretçi bıçağının doğru hizalanmasıyla bu hata kolayca azaltılabilir.

PMMC Aracı için Torque Denklemi

Deflektasyon torque'u, bobinin hareketiyle oluşur. Bu, aşağıdaki denklemle ifade edilir.

• N – Bobinin sarım sayısı

• B – Hava boşluğunun manyetik akı yoğunluğu

• L, d – Kenarın dikey ve yatay uzunluğu

• I – Bobinden geçen akım

Yay, hareketli bobine geri dönüş torque'ünü sağlar ve bu şu şekilde ifade edilir:

K = Yay sabiti.

Son defleksiyon için,

(1) ve (3) numaralı denklemlerin değerlerini yerine koyduğumuzda,

Yukarıdaki denklem, deflektasyon torque'unun bobinden geçen akıma orantılı olduğunu gösterir.

PMMC Aracındaki Hatalar

PMMC araçlarında, yaşlanma ve sıcaklık etkileri nedeniyle hatalar ortaya çıkar. Bu hatalara katkıda bulunan ana bileşenler, manyet, yay ve hareketli bobindir. Aşağıda, farklı tür hatalar detaylandırılmıştır:

1. Manyet

Isı ve titreşim, kalıcı manyetin ömrünü kısaltır ve aynı zamanda çeker-iteç özelliğini de azaltır. Zayıflamış bir manyet, bobinin deflektasyonunu azaltır.

2. Yaylar

Zayıflamış bir yay, kalıcı manyetin içinde hareketli bobinin deflektasyonunu artırır. Sonuç olarak, küçük bir akım değeri için bile bobin büyük bir deflektasyon gösterir. Yay, sıcaklık etkileri nedeniyle zayıflar; sıcaklığın bir derece artması, yayın ömrünü 0,004 yüzde oranında kısaltır.

3. Hareketli Bobin

Bobinin belirtilen sınırların ötesine bir şunt ile genişletildiğinde hatalar oluşur. Bu, bobin direncinin şunt direncine göre değişmesi nedeniyledir. Bobin, yüksek şunt direncine sahip bakır telden yapılmışken, şunt teli düşük dirençli Manganin'den yapıldığı için, bu uyumsuzluk hatalara neden olur.

Bu hatayı azaltmak için, hareketli bobine seri olarak bir batarya direnci bağlanır. Batarya direnci, düşük sıcaklık katsayısına sahip bir dirençtir ve bu, hareketli bobin üzerindeki sıcaklık etkisini azaltır.

PMMC Aracının Avantajları

Aşağıda, PMMC araçlarının avantajları verilmiştir:

• PMMC araçlarının ölçeği hassas bir şekilde kalibre edilmiştir.

• Bu cihazların enerji tüketimi çok düşüktür.

• PMMC araçları, yüksek torque-ağırlık oranlarına sahip olduğundan dolayı yüksek doğruluk sunar.

• Çoklayıcılar ve şuntlar kullanarak, tek bir cihaz farklı voltaj ve akım aralıklarını ölçebilir.

• PMMC araçları, havacılık uygulamaları için faydalı olan raf-shielding manyetleri kullanır.

PMMC Aracının Dezavantajları

Aşağıda, PMMC araçlarının dezavantajları verilmiştir:

• PMMC araçları, sadece doğrudan akım için uygundur. Alternatif akım, zamanla değişir ve akımın hızlı değişimi bobinin torque'ünü değiştirir. Ancak, işaretçi, torque'ün hızlı tersinmelerini ve deflektasyonlarını takip edemez, bu nedenle AC için kullanılamaz.

• PMMC araçlarının maliyeti, diğer hareketli bobin araçlarına göre önemli ölçüde yüksektir.

• Hareketli bobin, kendiliğinden elektromanyetik sönümleme sağlar. Bu elektromanyetik sönümleme, eddy akımlar ve manyetik alan arasındaki etkileşim sonucu bobinin hareketine karşıdır.