Der Unterschied zwischen einem Spulenmessgerät und einem Dauermagnet-Spulenmessgerät
Unterschiede zwischen Bewegungsspulenmessgeräten und Permanentmagnet-Bewegungsspulenmessgeräten (PMMC)
Bewegungsspulenmessgeräte und Permanentmagnet-Bewegungsspulenmessgeräte (PMMC) sind beide Arten von elektromechanischen Instrumenten, die zur Messung elektrischer Größen verwendet werden. Allerdings unterscheiden sie sich in ihrer Konstruktion, Funktionsweise und Anwendungen. Im Folgenden finden Sie eine detaillierte Vergleich der beiden:
1. Konstruktion
Bewegungsspulenmessgerät
Magnetfeldquelle: In einem traditionellen Bewegungsspulenmessgerät wird das Magnetfeld durch ein Paar stromdurchflossene Spulen (Feldspulen) erzeugt, die die Bewegungsspule umgeben. Diese Feldspulen werden vom gleichen Strom gespeist, der durch die Bewegungsspule fließt.
Bewegungsspule: Die Bewegungsspule ist zwischen den Feldspulen aufgehängt und führt den zu messenden Strom. Sie kann um einen Drehpunkt oder eine Juwelenlagerung frei rotieren.
Dämpfung: Die Dämpfung erfolgt in der Regel durch Luftreibung oder Wirbelströme, was dazu beiträgt, dass der Zeiger nach der Abweichung schnell zur Ruhe kommt.
Permanentmagnet-Bewegungsspulenmessgerät (PMMC)
Magnetfeldquelle: Bei einem PMMC-Messgerät wird das Magnetfeld durch einen Permanentmagneten erzeugt, der ein starkes und stabiles Magnetfeld bereitstellt. Dies macht externe Feldspulen überflüssig.
Bewegungsspule: Die Bewegungsspule befindet sich in der Lücke des Permanentmagneten. Wenn Strom durch die Bewegungsspule fließt, interagiert dieser mit dem Magnetfeld und bewirkt, dass die Spule rotiert.
Dämpfung: PMMC-Messgeräte verwenden oft Wirbelstromdämpfung, bei der eine kleine Aluminiumscheibe oder -leiste, die an der Bewegungsspule angebracht ist, innerhalb eines Magnetfelds rotiert und Wirbelströme erzeugt, die die Dämpfung bewirken.
2. Funktionsprinzip
Bewegungsspulenmessgerät
Funktionsweise: Das Bewegungsspulenmessgerät arbeitet nach dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion. Wenn Strom durch die Bewegungsspule fließt, erzeugt dieser ein Magnetfeld, das mit dem Feld der Feldspulen interagiert. Diese Wechselwirkung erzeugt ein Drehmoment, das die Bewegungsspule zum Rotieren bringt. Die Abweichung des Zeigers ist proportional zum durch die Bewegungsspule fließenden Strom.
Drehmomentgleichung: Das im Bewegungsspulenmessgerät erzeugte Drehmoment (T) ergibt sich aus:
wobei B die magnetische Flussdichte, I der Strom, L die Länge der Spule und d die Breite der Spule ist.
Permanentmagnet-Bewegungsspulenmessgerät (PMMC)
Funktionsweise: Das PMMC-Messgerät arbeitet nach dem Prinzip des Motoreffekts. Wenn Strom durch die Bewegungsspule fließt, interagiert dieser mit dem starken und gleichmäßigen Magnetfeld, das durch den Permanentmagneten erzeugt wird. Diese Wechselwirkung erzeugt ein Drehmoment, das die Bewegungsspule zum Rotieren bringt. Die Abweichung des Zeigers ist direkt proportional zum durch die Bewegungsspule fließenden Strom.
Drehmomentgleichung: Das im PMMC-Messgerät erzeugte Drehmoment (T) ergibt sich aus:
wobei B die magnetische Flussdichte, I der Strom, N die Anzahl der Windungen in der Spule und A die Fläche der Spule ist.
3. Vorteile und Nachteile
Bewegungsspulenmessgerät
Vorteile:
Kann sowohl Gleich- als auch Wechselströme messen, da das Magnetfeld durch den Strom selbst erzeugt wird. Kein Permanentmagnet erforderlich, was Kosten und Komplexität reduziert.
Nachteile:
Weniger genau als PMMC-Messgeräte aufgrund von Schwankungen in der Stärke des Magnetfeldes.
Die Feldspulen verbrauchen Energie, was in Schaltkreisen mit geringer Leistung Fehler verursachen kann.
Das Magnetfeld ist nicht so gleichmäßig wie bei PMMC-Messgeräten, was zu einer weniger linearen Abweichung führt.
Permanentmagnet-Bewegungsspulenmessgerät (PMMC)
Vorteile:
Hochgenau und empfindlich, insbesondere für die Messung von Gleichströmen.
Das durch den Permanentmagneten bereitgestellte gleichmäßige Magnetfeld gewährleistet eine lineare Abweichung und hohe Genauigkeit.
Geringer Energieverbrauch, da keine externen Feldspulen erforderlich sind.
Lange Lebensdauer und Zuverlässigkeit aufgrund des Fehlens von Feldspulen.
Nachteile:
Kann nur Gleichströme messen, da die Richtung des Magnetfeldes durch den Permanentmagneten festgelegt ist.
Teurer als Bewegungsspulenmessgeräte aufgrund der Verwendung von Permanentmagneten.
Empfindlich gegenüber Temperaturänderungen, die die magnetischen Eigenschaften des Permanentmagneten beeinflussen können.
4. Anwendungen
Bewegungsspulenmessgerät
Anwendungen:
Verwendet in allgemeinen Ampermetern und Voltmetern, die sowohl Gleich- als auch Wechselströme messen müssen.
Eignet sich für Anwendungen, bei denen Kosten und Einfachheit wichtig sind und eine moderate Genauigkeit ausreicht.
Wird oft in älteren oder einfacheren Instrumenten verwendet.
Permanentmagnet-Bewegungsspulenmessgerät (PMMC)
Anwendungen:
Weit verbreitet in präzisen Gleichstrommessungen, z.B. in Laborinstrumenten, Multimetern und Bedienfeldmessgeräten.
Häufig in digitalen Multimetern (DMMs) für die Messung von Gleichspannung und -strom gefunden.
Verwendet in industriellen Steuerungssystemen, Automobilinstrumenten und anderen Anwendungen, die hohe Genauigkeit und Zuverlässigkeit erfordern.
5. Skala und Abweichung
Bewegungsspulenmessgerät
Skala: Die Skala eines Bewegungsspulenmessgeräts ist in der Regel nichtlinear, insbesondere bei höheren Abweichungen, aufgrund des ungleichmäßigen Magnetfeldes, das durch die Feldspulen erzeugt wird.
Abweichung: Die Abweichung ist proportional zum Strom, aber das Verhältnis ist möglicherweise nicht perfekt linear, insbesondere bei höheren Stromstärken.
Permanentmagnet-Bewegungsspulenmessgerät (PMMC)
Skala: Die Skala eines PMMC-Messgeräts ist linear, da das Magnetfeld gleichmäßig ist und sich nicht mit der Position der Bewegungsspule ändert.
Abweichung: Die Abweichung ist direkt proportional zum Strom, was die Lesbarkeit und Interpretation erleichtert.
6. Temperaturabhängigkeit
Bewegungsspulenmessgerät
Temperaturabhängigkeit: Das Bewegungsspulenmessgerät ist weniger temperaturabhängig, da das Magnetfeld durch den Strom selbst erzeugt wird und nicht durch einen Permanentmagneten.
Permanentmagnet-Bewegungsspulenmessgerät (PMMC)
Temperaturabhängigkeit: PMMC-Messgeräte sind temperaturempfindlicher, da die magnetischen Eigenschaften des Permanentmagneten mit der Temperatur variieren können. Moderne PMMC-Messgeräte enthalten jedoch oft Temperaturkompensation, um diesen Effekt abzuschwächen.
Zusammenfassung
Bewegungsspulenmessgerät: Verwendet stromdurchflossene Feldspulen, um das Magnetfeld zu erzeugen, kann sowohl Gleich- als auch Wechselströme messen, ist jedoch weniger genau und hat eine nichtlineare Skala. Es eignet sich für allgemeine Anwendungen, bei denen eine moderate Genauigkeit akzeptabel ist.
Permanentmagnet-Bewegungsspulenmessgerät (PMMC): Verwendet einen Permanentmagneten, um ein starkes und gleichmäßiges Magnetfeld bereitzustellen, kann nur Gleichströme messen, bietet jedoch hohe Genauigkeit, Linearität und Empfindlichkeit. Es wird weit verbreitet in präzisen Messanwendungen eingesetzt.
