Het verschil tussen een spoelmeter en een permanente magneet spoelmeter

Verschillen tussen Bewegingsspoelmeters en Permanente Magnetische Bewegingsspoel (PMMC) Meters

Bewegingsspoelmeters en Permanente Magnetische Bewegingsspoel (PMMC) meters zijn beide types elektromechanische instrumenten die gebruikt worden om elektrische grootheden te meten, maar ze hebben duidelijke verschillen in hun constructie, werking en toepassingen. Hieronder volgt een gedetailleerde vergelijking van de twee:

1. Constructie

Bewegingsspoelmeter

• Magnetisch Veldbron: In een traditionele bewegingsspoelmeter wordt het magnetisch veld opgewekt door een paar stroomvoerende spoelen (veldspoelen) die de bewegingsspoel omringen. Deze veldspoelen worden geactiveerd door dezelfde stroom die door de bewegingsspoel loopt.

• Bewegingsspoel: De bewegingsspoel hangt tussen de veldspoelen en voert de te meten stroom. Hij is vrij om te roteren rond een spil of juweel lager.

• Demping: Demping wordt meestal verstrekt door luchtweerstand of wervelstromen, wat helpt om de wijzer snel tot rust te brengen na afwijking.

Permanente Magnetische Bewegingsspoel (PMMC) Meter

• Magnetisch Veldbron: Bij een PMMC-meter wordt het magnetisch veld geleverd door een permanente magneet, die een sterk en stabiel magnetisch veld creëert. Dit elimineert de noodzaak voor externe veldspoelen.

• Bewegingsspoel: De bewegingsspoel is geplaatst in de opening van de permanente magneet. Wanneer er stroom door de bewegingsspoel loopt, interacteert deze met het magnetisch veld, waardoor de spoel roteert.

• Demping: PMMC-meters gebruiken vaak demping door wervelstromen, waarbij een kleine aluminium schijf of vin die aan de bewegingsspoel is bevestigd, binnen een magnetisch veld roteert, wat wervelstromen genereert die demping verlenen.

2. Werkprincipe

Bewegingsspoelmeter

Werkingsprincipe: De bewegingsspoelmeter werkt op basis van het principe van elektromagnetische inductie. Wanneer er stroom door de bewegingsspoel loopt, creëert deze een magnetisch veld dat interacteert met het veld dat door de veldspoelen wordt geproduceerd. Deze interactie produceert een koppel dat de bewegingsspoel doet roteren. De afwijking van de wijzer is evenredig met de stroom die door de bewegingsspoel loopt.

Koppelvergelijking: Het koppel (T) dat in een bewegingsspoelmeter wordt geproduceerd, wordt gegeven door:

waarbij B de magnetische fluxdichtheid is, I de stroom, L de lengte van de spoel, en d de breedte van de spoel.

Permanente Magnetische Bewegingsspoel (PMMC) Meter

Werkingsprincipe: De PMMC-meter werkt op basis van het motoreffect. Wanneer er stroom door de bewegingsspoel loopt, interacteert deze met het sterke en uniforme magnetisch veld dat door de permanente magneet wordt geleverd. Deze interactie produceert een koppel dat de bewegingsspoel doet roteren. De afwijking van de wijzer is direct evenredig met de stroom die door de bewegingsspoel loopt.

Koppelvergelijking: Het koppel (T) dat in een PMMC-meter wordt geproduceerd, wordt gegeven door:

waarbij B de magnetische fluxdichtheid is, I de stroom, N het aantal windingen in de spoel, en A de oppervlakte van de spoel.

3. Voordelen en Nadelen

Bewegingsspoelmeter

Voordelen:

Kan zowel AC- als DC-stroom meten, omdat het magnetisch veld door de stroom zelf wordt opgewekt. Geen behoefte aan een permanente magneet, wat de kosten en complexiteit kan verlagen.

Nadelen:

• Minder nauwkeurig dan PMMC-meters vanwege variaties in de kracht van het magnetisch veld.

• De veldspoelen verbruiken energie, wat fouten kan introduceren in circuits met lage vermogen.

• Het magnetisch veld is niet zo uniform als bij PMMC-meters, wat leidt tot minder lineaire afwijking.

Permanente Magnetische Bewegingsspoel (PMMC) Meter

Voordelen:

• Zeer nauwkeurig en gevoelig, vooral voor het meten van DC-stroom.

• Uniform magnetisch veld dat door de permanente magneet wordt geleverd, zorgt voor lineaire afwijking en hoge precisie.

• Laag energieverbruik, omdat geen externe veldspoelen nodig zijn.

• Lange levensduur en betrouwbaarheid door het ontbreken van veldspoelen.

Nadelen:

• Kan alleen DC-stroom meten, omdat de richting van het magnetisch veld vastligt door de permanente magneet.

• Duurder dan bewegingsspoelmeters vanwege het gebruik van permanente magneten.

• Gevoelig voor temperatuurveranderingen, wat de magnetische eigenschappen van de permanente magneet kan beïnvloeden.

4. Toepassingen

Bewegingsspoelmeter

Toepassingen:

• Gebruikt in algemene ammeters en voltmeters die zowel AC- als DC-stroom moeten meten.

• Geschikt voor toepassingen waarin kosten en eenvoud belangrijk zijn, en matige nauwkeurigheid voldoende is.

• Vaak gebruikt in oudere of eenvoudiger instrumenten.

Permanente Magnetische Bewegingsspoel (PMMC) Meter

Toepassingen:

• Wijdverspreid gebruikt voor precisiemetingen van DC, zoals in laboratoriumkwaliteitsinstrumenten, multimeters en paneelmeters.

• Vaak aangetroffen in digitale multimeters (DMM's) voor het meten van DC-spanning en -stroom.

• Gebruikt in industriële regelsystemen, automobiele instrumenten en andere toepassingen die hoge nauwkeurigheid en betrouwbaarheid vereisen.

5. Schaal en Afwijking

Bewegingsspoelmeter

• Schaal: De schaal van een bewegingsspoelmeter is meestal niet-lineair, vooral bij hogere afwijkingen, vanwege het niet-uniforme magnetisch veld dat door de veldspoelen wordt geproduceerd.

• Afwijking: De afwijking is evenredig met de stroom, maar de relatie is mogelijk niet perfect lineair, vooral bij hogere stroomniveaus.

Permanente Magnetische Bewegingsspoel (PMMC) Meter

• Schaal: De schaal van een PMMC-meter is lineair, omdat het magnetisch veld uniform is en niet verandert met de positie van de bewegingsspoel.

• Afwijking: De afwijking is direct evenredig met de stroom, waardoor het gemakkelijker is om te lezen en interpreteren.

6. Temperatuurgevoeligheid

Bewegingsspoelmeter

Temperatuurgevoeligheid: De bewegingsspoelmeter is minder gevoelig voor temperatuurveranderingen omdat het magnetisch veld wordt opgewekt door de stroom zelf, in plaats van door een permanente magneet.

Permanente Magnetische Bewegingsspoel (PMMC) Meter

Temperatuurgevoeligheid: PMMC-meters zijn gevoeliger voor temperatuurveranderingen, omdat de magnetische eigenschappen van de permanente magneet kunnen variëren met de temperatuur. Moderne PMMC-meters bevatten echter vaak temperatuurcompensatie om dit effect te minimaliseren.

Samenvatting

• Bewegingsspoelmeter: Gebruikt stroomvoerende veldspoelen om het magnetisch veld op te wekken, kan zowel AC- als DC-stroom meten, maar is minder nauwkeurig en heeft een niet-lineaire schaal. Geschikt voor algemene toepassingen waar matige nauwkeurigheid acceptabel is.

• Permanente Magnetische Bewegingsspoel (PMMC) Meter: Gebruikt een permanente magneet om een sterk en uniform magnetisch veld te leveren, kan alleen DC-stroom meten, maar biedt hoge nauwkeurigheid, lineariteit en gevoeligheid. Wijdverspreid gebruikt in precisie-metingstoepassingen.