Постійний магніт з рухомою спіраллю або прилад PMMC

Визначення

Прилади, які використовують постійний магніт для створення нерухомого магнітного поля, в якому рухається котушка, називаються приладами з постійним магнітом і рухомою котушкою (PMMC). Вони працюють за принципом, що на рухому котушку, розташовану в магнітному полі постійного магніту, діє момент. Прилади PMMC надають точні результати для вимірювань постійного струму (DC).

Конструкція приладу PMMC

Рухома котушка та постійний магніт є ключовими компонентами приладу PMMC. Нижче наведено детальне пояснення частин приладу PMMC.

Рухома котушка

Котушка є елементом приладу, який проводить струм і вільно переміщується в нерухомому магнітному полі постійного магніту. Коли струм проходить через котушку, вона відхиляється, що дозволяє визначити величину струму або напруги. Котушка монтується на прямокутному каркасі з алюмінію. Цей каркас підвищує радіальне та рівномірне магнітне поле в повітряному зазорі між магнітними полюсами. Котушка намотана шовково-опуканим мідним дротом між полюсами магніта.

Магнітна система

У приладі PMMC використовується постійний магніт для створення нерухомого магнітного поля. Матеріали Alcomax та Alnico використовуються для виготовлення постійного магніту через їх високу коерцитивну силу (коерцитивна сила впливає на магнітні властивості магніту). Додатково, ці магніти мають високі значення магнітної індукції.

Керування

У приладі PMMC контрольний момент надається пружинами. Ці пружини виготовлені з фосфорної бронзи та розташовані між двома рубіновими опорами. Пружини також служать шляхом для протікання струму у рухому контурі. Контрольний момент переважно викликається лентою підвіски.

Гасіння

Момент гасіння використовується для утримання котушки в стані спокою. Цей момент гасіння викликається рухом алюмінієвого сердечника, коли він переміщується між полюсами постійного магніту.

Вказівник і шкала

Вказівник з'єднаний з рухомою котушкою. Він показує відхилення котушки, а величина цього відхилення відображається на шкалі. Вказівник виготовлений з легких матеріалів, що дозволяє йому легко відхилятися разом з рухом котушки. Іноді в приладі виникає помилка паралаксу, яку можна легко зменшити правильною вирівнюванням леза вказівника.

Рівняння моменту для приладу PMMC

Момент відхилення викликається рухом котушки. Він виражається наступним рівнянням.

• N – кількість обмоток котушки

• B – магнітна індукція в повітряному зазорі

• L, d – вертикальна та горизонтальна довжина сторони

• I – струм через котушку

Пружина надає повертаючий момент рухомій котушці, який виражається як

Де K = пружна стала.

Для остаточного відхилення,

Підставивши значення рівнянь (1) і (3), отримаємо,

Це рівняння показує, що момент відхилення прямо пропорційний струму, що проходить через котушку.

Помилки в приладах PMMC

У приладах PMMC помилки виникають через вплив старіння та температури. Основні компоненти приладу, які внесуть до цих помилок, це магніт, пружина та рухома котушка. Нижче деталізовано різні типи помилок:

1. Магніт

Тепло та вібрація скорочують тривалість життя постійного магніту та зменшують його магнетизм, який є властивістю притягання або відштовхування. Слабший магніт призводить до зменшення відхилення котушки.

2. Пружини

Слабша пружина збільшує відхилення рухомої котушки в постійному магнітному полі. В результаті, навіть при невеликому значенні струму, котушка показує велике відхилення. Пружина слабшає через вплив температури; кожен градус підвищення температури зменшує тривалість життя пружини на 0,004 відсотка.

3. Рухома котушка

Коли діапазон котушки розширюється за межі вказаного обмеження за допомогою шунту, виникають помилки. Це відбувається через зміну опору котушки відносно опору шунту. Оскільки котушка виготовлена з мідного дроту з високою опором шунту, а дріт шунту виготовлений з манганину з низькою опором, це неспівпадіння призводить до помилок.

Для зниження цієї помилки, до рухомої котушки підключається опір згортання. Опір згортання - це резистор з низьким температурним коефіцієнтом, який зменшує вплив температури на рухому котушці.

Переваги приладів PMMC

Нижче наведено переваги приладів PMMC:

• Шкала приладів PMMC точно калібрується.

• Споживання енергії цими пристроями дуже низьке.

• Прилади PMMC мають високу точність завдяки високому співвідношенню моменту до маси.

• Один пристрій може вимірювати різні діапазони напруги та струму за допомогою множників та шунтів.

• Прилади PMMC використовують магніти зі стелажною екранизацією, які корисні для авіаційних застосувань.

Недоліки приладів PMMC

Нижче наведено недоліки приладів PMMC:

• Прилади PMMC підходять лише для постійного струму. Змінний струм змінюється з часом, і швидка зміна струму змінює момент котушки. Однак, вказівник не може слідувати за швидкими перетвореннями та відхиленнями моменту, тому його не можна використовувати для AC.

• Вартість приладів PMMC значно вища порівняно з іншими приладами з рухомою котушкою.

• Рухома котушка сама надає електромагнітне гасіння. Це електромагнітне гасіння протидіє руху котушки в результаті взаємодії між вихровими струмами та магнітним полем.