Razlika između mjenjača s pomičnim zavojnicama i mjenjača s pomičnim zavojnicama na stalnom magnetu

Razlike između pokretnih bobina i stalnih magneta s pokretnom bobinom (PMMC)

Pokretne bobine i Stalni magneti s pokretnom bobinom (PMMC) su vrste elektromehaničkih instrumenata koji se koriste za mjerenje električnih veličina, ali imaju različite konstrukcije, načine rada i primjene. U nastavku je detaljno usporedba ova dva tipa:

1. Konstrukcija

Pokretna bobina

• Izvor magnetskog polja: U tradicionalnoj pokretnoj bobini, magnetsko polje generiraju par strujnih bobina (poljne bobine) koje okružuju pokretnu bobinu. Ove poljne bobine su energizirane istom strujom koja prođe kroz pokretnu bobinu.

• Pokretna bobina: Pokretna bobina visi između poljnih bobina i nosi struju koja se mjeri. Slobodna je da rotira oko klipa ili biserne oporke.

• Prigušenje: Prigušenje obično pružaju zračni trenje ili vrtlogovi struje, što pomaže da kazalo brzo stane nakon odboja.

Stalni magnet s pokretnom bobinom (PMMC)

• Izvor magnetskog polja: U PMMC metru, magnetsko polje pruža stalni magnet, koji stvara jako i stabilno magnetsko polje. To eliminira potrebu za vanjskim poljnim bobinama.

• Pokretna bobina: Pokretna bobina smještena je u razmak između stalnog magneta. Kada struja teče kroz pokretnu bobinu, ona interagira s magnetskim poljem, uzrokujući rotaciju bobine.

• Prigušenje: PMMC metri često koriste prigušenje vrtlogovima struje, gdje se mali aluminijasti disk ili lopatica pridružena pokretnoj bobini rotira unutar magnetskog polja, generirajući vrtlove struje koji pružaju prigušenje.

2. Način rada

Pokretna bobina

Rad: Pokretna bobina radi na principu elektromagnetske indukcije. Kada struja teče kroz pokretnu bobinu, stvara magnetsko polje koje interagira s poljem generiranim poljnim bobinama. Ta interakcija stvara moment koji uzrokuje rotaciju pokretne bobine. Odboj kazala proporcionalan je struji koja prođe kroz pokretnu bobinu.

Jednadžba momента: Moment (T) proizveden u pokretnoj bobini daje se sljedećom jednadžbom:

gdje B predstavlja gustoću magnetskog toka, I struju, L duljinu bobine, a d širinu bobine.

Stalni magnet s pokretnom bobinom (PMMC)

Rad: PMMC metar radi na principu motorne djelovanja. Kada struja teče kroz pokretnu bobinu, ona interagira s jakim i uniformnim magnetskim poljem pruženim stalnim magnetom. Ta interakcija stvara moment koji uzrokuje rotaciju pokretne bobine. Odboj kazala direktno proporcionalan je struji koja prođe kroz pokretnu bobinu.

Jednadžba momента: Moment (T) proizveden u PMMC metru daje se sljedećom jednadžbom:

gdje B predstavlja gustoću magnetskog toka, I struju, N broj zavojnica u bobini, a A površinu bobine.

3. Prednosti i nedostaci

Pokretna bobina

Prednosti:

Može mjeriti i AC i DC struje, jer magnetsko polje generira sama struja. Nema potrebe za stalnim magnetom, što može smanjiti troškove i složenost.

Nedostaci:

• Manje precizna od PMMC metara zbog varijacija jačine magnetskog polja.

• Poljne bobine potrošavaju snagu, što može uvoditi greške u krugovima niske snage.

• Magnetsko polje nije toliko uniformno kao kod PMMC metara, što dovodi do manje linearne defleksije.

Stalni magnet s pokretnom bobinom (PMMC)

Prednosti:

• Vrlo precizan i osjetljiv, posebno za mjerenje DC struja.

• Uniformno magnetsko polje pruženo stalnim magnetom osigurava linearnu defleksiju i visoku preciznost.

• Niska potrošnja snage, jer nisu potrebne vanjske poljne bobine.

• Dugačak životni vijek i pouzdanost zbog odsutnosti poljnih bobina.

Nedostaci:

• Može mjeriti samo DC struje, jer smjer magnetskog polja fiksiran je stalnim magnetom.

• Skuplji su od pokretnih bobina zbog upotrebe stalnih magneta.

• Osjetljivi su na promjene temperature, što može utjecati na magnetske svojstva stalnog magneta.

4. Primjene

Pokretna bobina

Primjene:

• Koriste se u ampermetrima i voltmetrima opće namjene koji trebaju mjeriti i AC i DC struje.

• Pogodne su za primjene gdje su važni troškovi i jednostavnost, a umjerena preciznost je dovoljna.

• Često se koriste u starijim ili jednostavnijim instrumentima.

Stalni magnet s pokretnom bobinom (PMMC)

Primjene:

• Široko se koriste u preciznim DC mjerenjima, poput laboratorijskih instrumenta, multimetara i panelnih metara.

• Često se nalaze u digitalnim multimetrima (DMM) za mjerenje DC napona i struje.

• Koriste se u industrijskim kontrolnim sustavima, automobilskim instrumentima i drugim primjenama koje zahtijevaju visoku preciznost i pouzdanost.

5. Skala i defleksija

Pokretna bobina

• Skala: Skala pokretne bobine obično nije linearna, posebno na većim odbojevima, zbog neuniformnog magnetskog polja generiranog poljnim bobinama.

• Defleksija: Defleksija je proporcionalna struji, ali odnos može biti savršeno linearan, posebno na većim razinama struje.

Stalni magnet s pokretnom bobinom (PMMC)

• Skala: Skala PMMC metra je linearna, jer je magnetsko polje uniformno i ne mijenja se s pozicijom pokretne bobine.

• Defleksija: Defleksija direktno proporcionalna je struji, što olakšava čitanje i tumačenje.

6. Osjetljivost na temperaturu

Pokretna bobina

Osjetljivost na temperaturu: Pokretna bobina manje je osjetljiva na promjene temperature jer magnetsko polje generira sama struja, a ne stalni magnet.

Stalni magnet s pokretnom bobinom (PMMC)

Osjetljivost na temperaturu: PMMC metri su više osjetljivi na promjene temperature, jer magnetska svojstva stalnog magneta mogu varirati s temperaturom. Međutim, moderni PMMC metri često uključuju kompenzaciju temperature kako bi se mitigirao ovaj efekt.

Sažetak

• Pokretna bobina: Koristi poljne bobine koje nose struju za generiranje magnetskog polja, može mjeriti i AC i DC struje, ali je manje precizna i ima nelinearnu skalu. Pogodna je za opće namjene gdje je umjerena preciznost prihvatljiva.

• Stalni magnet s pokretnom bobinom (PMMC): Koristi stalni magnet za pružanje jakog i uniformnog magnetskog polja, može mjeriti samo DC struje, ali nudi visoku preciznost, linearnost i osjetljivost. Široko se koristi u preciznim mjernim primjenama.