Forskellen mellem en spolestrømmer og en permanentmagnet-spolestrømmer

Forskelle mellem Moving Coil Måler og Permanent Magnet Moving Coil (PMMC) Måler

Moving coil målere og Permanent Magnet Moving Coil (PMMC) målere er begge typer af elektromekaniske instrumenter, der bruges til at måle elektriske størrelser, men de har klare forskelle i deres konstruktion, drift og anvendelser. Nedenfor findes en detaljeret sammenligning af de to:

1. Konstruktion

Moving Coil Måler

• Magnetfeltkilde: I en traditionel moving coil måler genereres magnetfeltet af et par strøm-bærende spoler (feltspoler), der omgiver den bevægelige spole. Disse feltspoler aktiveres af samme strøm, der passerer gennem den bevægelige spole.

• Bevægelig Spole: Den bevægelige spole hænger mellem feltspolerne og bærer strømmen, der skal måles. Den er fri til at rotere om en akse eller juvelleje.

• Dempning: Dempning gives typisk ved luftfriktion eller vrilstrømme, hvilket hjælper med at bringe pejlen hurtigt til ro efter afvigelse.

Permanent Magnet Moving Coil (PMMC) Måler

• Magnetfeltkilde: I en PMMC måler leveres magnetfeltet af en permanent magnet, der skaber et stærkt og stabilt magnetfelt. Dette eliminerer behovet for eksterne feltspoler.

• Bevægelig Spole: Den bevægelige spole placeres inden for gabet i den permanente magnet. Når strøm passerer gennem den bevægelige spole, interagerer den med magnetfeltet, hvilket får spolen til at rotere.

• Dempning: PMMC målere bruger ofte vrilstrømdempning, hvor en lille aluminiumsskive eller -vinge, der er fastgjort til den bevægelige spole, roterer inden for et magnetfelt, hvilket genererer vrilstrømme, der giver demping.

2. Driftsprincip

Moving Coil Måler

Drift: Moving coil måler fungerer på princippet om elektromagnetisk induktion. Når strøm passerer gennem den bevægelige spole, skabes et magnetfelt, der interagerer med feltet, der produceres af feltspolerne. Denne interaktion producerer en drejningsmoment, der får den bevægelige spole til at rotere. Afvigelsen af pejlen er proportional med strømmen, der passerer gennem den bevægelige spole.

Drejningsmoment Ligning: Drejningsmomentet (T) produceret i en moving coil måler er givet ved:

hvor B er magnetflugtstætheden, I er strømmen, L er længden af spolen, og d er bredden af spolen.

Permanent Magnet Moving Coil (PMMC) Måler

Drift: PMMC måler fungerer på princippet om motoreffekt. Når strøm passerer gennem den bevægelige spole, interagerer den med det stærke og uniforme magnetfelt, der leveres af den permanente magnet. Denne interaktion producerer et drejningsmoment, der får den bevægelige spole til at rotere. Afvigelsen af pejlen er direkte proportional med strømmen, der passerer gennem den bevægelige spole.

Drejningsmoment Ligning: Drejningsmomentet (T) produceret i en PMMC måler er givet ved:

hvor B er magnetflugtstætheden, I er strømmen, N er antallet af vindinger i spolen, og A er arealet af spolen.

3. Fordele og Ulemper

Moving Coil Måler

Fordele:

Kan måle både AC og DC strøm, da magnetfeltet genereres af strømmen selv. Ingen behov for en permanent magnet, hvilket kan reducere kostnader og kompleksitet.

Ulemper:

• Mindre præcis end PMMC målere pga. variationer i magnetfeltets styrke.

• Feltspolerne forbruger strøm, hvilket kan indføre fejl i lavstrømskredsløb.

• Magnetfeltet er ikke så uniformt som i PMMC målere, hvilket fører til mindre lineær afvigelse.

Permanent Magnet Moving Coil (PMMC) Måler

Fordele:

• Høj præcision og følsomhed, især for måling af DC strøm.

• Uniformt magnetfelt, der leveres af den permanente magnet, sikrer lineær afvigelse og høj præcision.

• Lav strømforbrug, da ingen eksterne feltspoler er nødvendige.

• Lang levetid og pålidelighed pga. manglen på feltspoler.

Ulemper:

• Kan kun måle DC strøm, da retningen af magnetfeltet er fastlagt af den permanente magnet.

• Dyrere end moving coil målere pga. brugen af permanente magneter.

• Følsom over for temperaturændringer, som kan påvirke de magnetiske egenskaber af den permanente magnet.

4. Anvendelser

Moving Coil Måler

Anvendelser:

• Bruges i almindelige ammeter og voltmeter, der skal måle både AC og DC strøm.

• Egnede til anvendelser, hvor kostnader og simplicitet er vigtige, og moderat præcision er tilstrækkelig.

• Ofte bruges i ældre eller mere simple instrumenter.

Permanent Magnet Moving Coil (PMMC) Måler

Anvendelser:

• Bredt anvendt i præcise DC-målinger, såsom i laboratorieklasse instrumenter, multimeter og panelmåler.

• Almindeligt fundet i digitale multimeter (DMMs) til måling af DC-spænding og -strøm.

• Bruges i industrielle kontrolsystemer, automobilinstrumenter og andre anvendelser, der kræver høj præcision og pålidelighed.

5. Skala og Afvigelse

Moving Coil Måler

• Skala: Skalaen på en moving coil måler er normalt ikke-lineær, især ved højere afvigelser, pga. det ikke-uniforme magnetfelt, der produceres af feltspolerne.

• Afvigelse: Afvigelsen er proportional med strømmen, men forholdet kan ikke være perfekt lineært, især ved højere strømniveauer.

Permanent Magnet Moving Coil (PMMC) Måler

• Skala: Skalaen på en PMMC måler er lineær, da magnetfeltet er uniformt og ikke ændres med positionen af den bevægelige spole.

• Afvigelse: Afvigelsen er direkte proportional med strømmen, hvilket gør det lettere at læse og fortolke.

6. Temperaturfølsomhed

Moving Coil Måler

Temperaturfølsomhed: Moving coil måler er mindre følsom over for temperaturændringer, da magnetfeltet genereres af strømmen selv, snarere end en permanent magnet.

Permanent Magnet Moving Coil (PMMC) Måler

Temperaturfølsomhed: PMMC målere er mere følsomme over for temperaturændringer, da de magnetiske egenskaber af den permanente magnet kan variere med temperaturen. Imidlertid inkluderer moderne PMMC målere ofte temperaturkompenstation for at mildne dette effekt.

Oversigt

• Moving Coil Måler: Bruger strømbærende feltspoler til at generere magnetfeltet, kan måle både AC og DC strøm, men er mindre præcis og har en ikke-lineær skala. Egnede til almindelige anvendelser, hvor moderat præcision er acceptabel.

• Permanent Magnet Moving Coil (PMMC) Måler: Bruger en permanent magnet til at give et stærkt og uniformt magnetfelt, kan kun måle DC strøm, men tilbyder høj præcision, linealitet og følsomhed. Bredt anvendt i præcise målingsanvendelser.