La differenza tra un misuratore a bobina mobile e un misuratore a bobina mobile con magnete permanente

Differenze tra i misuratori a spira mobile e i misuratori a spira mobile con magnete permanente (PMMC)

I misuratori a spira mobile e i misuratori a spira mobile con magnete permanente (PMMC) sono entrambi tipi di strumenti elettromeccanici utilizzati per misurare quantità elettriche, ma presentano differenze distinte nella loro costruzione, funzionamento e applicazioni. Di seguito è riportato un confronto dettagliato dei due:

1. Costruzione

Misuratore a spira mobile

• Sorgente del campo magnetico: In un misuratore a spira mobile tradizionale, il campo magnetico è generato da una coppia di spire portatrici di corrente (spire di campo) che circondano la spira mobile. Queste spire di campo sono alimentate dalla stessa corrente che passa attraverso la spira mobile.

• Spira mobile: La spira mobile è sospesa tra le spire di campo e trasporta la corrente da misurare. È libera di ruotare intorno a un perno o a un cuscinetto di gioiello.

• Amortizzazione: L'amortizzazione è generalmente fornita dall'attrito dell'aria o dalle correnti indotte, che aiutano a far riposare rapidamente l'indicatore dopo la deflessione.

Misuratore a spira mobile con magnete permanente (PMMC)

• Sorgente del campo magnetico: In un misuratore PMMC, il campo magnetico è fornito da un magnete permanente, che crea un campo magnetico forte e stabile. Ciò elimina la necessità di spire di campo esterne.

• Spira mobile: La spira mobile è posizionata all'interno dello spazio del magnete permanente. Quando la corrente scorre attraverso la spira mobile, interagisce con il campo magnetico, causando la rotazione della spira.

• Amortizzazione: I misuratori PMMC utilizzano spesso l'amortizzazione delle correnti indotte, dove un piccolo disco o pala in alluminio attaccato alla spira mobile ruota all'interno di un campo magnetico, generando correnti indotte che forniscono l'amortizzazione.

2. Principio di funzionamento

Misuratore a spira mobile

Funzionamento: Il misuratore a spira mobile opera sul principio dell'induzione elettromagnetica. Quando la corrente scorre attraverso la spira mobile, crea un campo magnetico che interagisce con il campo prodotto dalle spire di campo. Questa interazione produce un momento che causa la rotazione della spira mobile. La deflessione dell'indicatore è proporzionale alla corrente che passa attraverso la spira mobile.

Equazione del momento: Il momento (T) prodotto in un misuratore a spira mobile è dato da:

dove B è la densità di flusso magnetico, I è la corrente, L è la lunghezza della spira e d è la larghezza della spira.

Misuratore a spira mobile con magnete permanente (PMMC)

Funzionamento: Il misuratore PMMC opera sul principio dell'effetto motore. Quando la corrente scorre attraverso la spira mobile, interagisce con il forte e uniforme campo magnetico fornito dal magnete permanente. Questa interazione produce un momento che causa la rotazione della spira mobile. La deflessione dell'indicatore è direttamente proporzionale alla corrente che passa attraverso la spira mobile.

Equazione del momento: Il momento (T) prodotto in un misuratore PMMC è dato da:

dove B è la densità di flusso magnetico, I è la corrente, N è il numero di spire nella spira e A è l'area della spira.

3. Vantaggi e svantaggi

Misuratore a spira mobile

Vantaggi:

Può misurare sia correnti AC che DC, poiché il campo magnetico è generato dalla corrente stessa. Non è necessario un magnete permanente, il che può ridurre i costi e la complessità.

Svantaggi:

• Meno preciso dei misuratori PMMC a causa delle variazioni nell'intensità del campo magnetico.

• Le spire di campo consumano potenza, il che può introdurre errori nei circuiti a bassa potenza.

• Il campo magnetico non è così uniforme come nei misuratori PMMC, portando a una deflessione meno lineare.

Misuratore a spira mobile con magnete permanente (PMMC)

Vantaggi:

• Altamente preciso e sensibile, specialmente per la misura di correnti DC.

• Il campo magnetico uniforme fornito dal magnete permanente assicura una deflessione lineare e alta precisione.

• Basso consumo di energia, poiché non sono richieste spire di campo esterne.

• Lunga vita e affidabilità a causa dell'assenza di spire di campo.

Svantaggi:

• Può misurare solo correnti DC, poiché la direzione del campo magnetico è fissa grazie al magnete permanente.

• Più costoso dei misuratori a spira mobile a causa dell'utilizzo di magneti permanenti.

• Sensibile ai cambiamenti di temperatura, che possono influenzare le proprietà magnetiche del magnete permanente.

4. Applicazioni

Misuratore a spira mobile

Applicazioni:

• Utilizzato in amperometri e voltmetri a scopo generale che devono misurare sia correnti AC che DC.

• Adatto per applicazioni in cui il costo e la semplicità sono importanti e l'accuratezza moderata è sufficiente.

• Spesso utilizzato in strumenti più vecchi o semplici.

Misuratore a spira mobile con magnete permanente (PMMC)

Applicazioni:

• Ampiamente utilizzato nelle misure precise di corrente continua, come negli strumenti di laboratorio, multimetri e indicatori a pannello.

• Comunemente trovato nei multimetri digitali (DMM) per la misura di tensione e corrente continua.

• Utilizzato in sistemi di controllo industriale, strumenti automobilistici e altre applicazioni che richiedono alta accuratezza e affidabilità.

5. Scala e deflessione

Misuratore a spira mobile

• Scala: La scala di un misuratore a spira mobile è solitamente non lineare, specialmente alle deflessioni superiori, a causa del campo magnetico non uniforme prodotto dalle spire di campo.

• Deflessione: La deflessione è proporzionale alla corrente, ma la relazione potrebbe non essere perfettamente lineare, specialmente a livelli di corrente superiori.

Misuratore a spira mobile con magnete permanente (PMMC)

• Scala: La scala di un misuratore PMMC è lineare, poiché il campo magnetico è uniforme e non cambia con la posizione della spira mobile.

• Deflessione: La deflessione è direttamente proporzionale alla corrente, rendendola più facile da leggere e interpretare.

6. Sensibilità alla temperatura

Misuratore a spira mobile

Sensibilità alla temperatura: Il misuratore a spira mobile è meno sensibile ai cambiamenti di temperatura perché il campo magnetico è generato dalla corrente stessa, piuttosto che da un magnete permanente.

Misuratore a spira mobile con magnete permanente (PMMC)

Sensibilità alla temperatura: I misuratori PMMC sono più sensibili ai cambiamenti di temperatura, poiché le proprietà magnetiche del magnete permanente possono variare con la temperatura. Tuttavia, i moderni misuratori PMMC spesso includono compensazione termica per mitigare questo effetto.

Riepilogo

• Misuratore a spira mobile: Utilizza spire di campo portatrici di corrente per generare il campo magnetico, può misurare sia correnti AC che DC, ma è meno preciso e ha una scala non lineare. È adatto per applicazioni a scopo generale in cui l'accuratezza moderata è accettabile.

• Misuratore a spira mobile con magnete permanente (PMMC): Utilizza un magnete permanente per fornire un campo magnetico forte e uniforme, può misurare solo correnti DC, ma offre alta accuratezza, linearità e sensibilità. È ampiamente utilizzato in applicazioni di misura precisa.