Разница между прибором с подвижной катушкой и прибором с постоянным магнитом и подвижной катушкой

Различия между измерительными приборами с подвижной катушкой и постоянным магнитом (PMMC)

Измерительные приборы с подвижной катушкой и постоянным магнитом (PMMC) являются типами электромеханических приборов, используемых для измерения электрических величин, но они имеют существенные различия в конструкции, принципе работы и применении. Ниже приведено подробное сравнение этих двух типов:

1. Конструкция

Измерительный прибор с подвижной катушкой

• Источник магнитного поля: В традиционном измерительном приборе с подвижной катушкой магнитное поле создается парой катушек, через которые проходит ток (катушки поля). Эти катушки поля питают тем же током, который проходит через подвижную катушку.

• Подвижная катушка: Подвижная катушка подвешена между катушками поля и несет измеряемый ток. Она свободно вращается вокруг оси или опоры на драгоценных камнях.

• Затухание: Затухание обычно обеспечивается трением воздуха или вихревыми токами, что помогает быстро остановить указатель после отклонения.

Постоянный магнит с подвижной катушкой (PMMC)

• Источник магнитного поля: В приборе PMMC магнитное поле создается постоянным магнитом, который создает сильное и стабильное магнитное поле. Это исключает необходимость в внешних катушках поля.

• Подвижная катушка: Подвижная катушка размещается в зазоре постоянного магнита. Когда ток проходит через подвижную катушку, он взаимодействует с магнитным полем, вызывая вращение катушки.

• Затухание: Приборы PMMC часто используют затухание вихревыми токами, где небольшой алюминиевый диск или лопасть, прикрепленные к подвижной катушке, вращаются в магнитном поле, генерируя вихревые токи, которые обеспечивают затухание.

2. Принцип работы

Измерительный прибор с подвижной катушкой

Принцип работы: Измерительный прибор с подвижной катушкой работает на принципе электромагнитной индукции. Когда ток проходит через подвижную катушку, он создает магнитное поле, которое взаимодействует с полем, создаваемым катушками поля. Это взаимодействие создает момент, который вызывает вращение подвижной катушки. Отклонение указателя пропорционально току, проходящему через подвижную катушку.

Уравнение момента: Момент (T), создаваемый в измерительном приборе с подвижной катушкой, определяется следующим образом:

где B — плотность магнитного потока, I — ток, L — длина катушки, d — ширина катушки.

Постоянный магнит с подвижной катушкой (PMMC)

Принцип работы: Прибор PMMC работает на принципе эффекта двигателя. Когда ток проходит через подвижную катушку, он взаимодействует с сильным и равномерным магнитным полем, создаваемым постоянным магнитом. Это взаимодействие создает момент, который вызывает вращение подвижной катушки. Отклонение указателя прямо пропорционально току, проходящему через подвижную катушку.

Уравнение момента: Момент (T), создаваемый в приборе PMMC, определяется следующим образом:

где B — плотность магнитного потока, I — ток, N — количество витков в катушке, A — площадь катушки.

3. Преимущества и недостатки

Измерительный прибор с подвижной катушкой

Преимущества:

Может измерять как переменные, так и постоянные токи, так как магнитное поле создается самим током. Нет необходимости в постоянном магните, что может уменьшить стоимость и сложность.

Недостатки:

• Менее точен, чем приборы PMMC, из-за вариаций силы магнитного поля.

• Катушки поля потребляют энергию, что может привести к ошибкам в цепях с низким энергопотреблением.

• Магнитное поле не такое равномерное, как в приборах PMMC, что приводит к менее линейному отклонению.

Постоянный магнит с подвижной катушкой (PMMC)

Преимущества:

• Высокая точность и чувствительность, особенно для измерения постоянных токов.

• Равномерное магнитное поле, создаваемое постоянным магнитом, обеспечивает линейное отклонение и высокую точность.

• Низкое энергопотребление, так как не требуются внешние катушки поля.

• Долгий срок службы и надежность благодаря отсутствию катушек поля.

Недостатки:

• Может измерять только постоянные токи, так как направление магнитного поля фиксируется постоянным магнитом.

• Более дорогой, чем измерительный прибор с подвижной катушкой, из-за использования постоянных магнитов.

• Чувствителен к изменениям температуры, что может повлиять на магнитные свойства постоянного магнита.

4. Применение

Измерительный прибор с подвижной катушкой

Применение:

• Используется в универсальных амперметрах и вольтметрах, которые должны измерять как переменные, так и постоянные токи.

• Подходит для применения, где важны стоимость и простота, а средняя точность достаточна.

• Часто используется в старых или более простых приборах.

Постоянный магнит с подвижной катушкой (PMMC)

Применение:

• Широко используется в точных измерениях постоянного тока, таких как в лабораторных приборах, мультиметрах и панельных приборах.

• Часто встречается в цифровых мультиметрах (DMM) для измерения постоянного напряжения и тока.

• Используется в системах промышленного контроля, автомобильных приборах и других приложениях, требующих высокой точности и надежности.

5. Шкала и отклонение

Измерительный прибор с подвижной катушкой

• Шкала: Шкала измерительного прибора с подвижной катушкой обычно нелинейная, особенно при больших отклонениях, из-за неравномерного магнитного поля, создаваемого катушками поля.

• Отклонение: Отклонение пропорционально току, но зависимость может быть не полностью линейной, особенно при больших значениях тока.

Постоянный магнит с подвижной катушкой (PMMC)

• Шкала: Шкала прибора PMMC линейная, так как магнитное поле равномерное и не изменяется с положением подвижной катушки.

• Отклонение: Отклонение прямо пропорционально току, что облегчает чтение и интерпретацию.

6. Температурная чувствительность

Измерительный прибор с подвижной катушкой

Температурная чувствительность: Измерительный прибор с подвижной катушкой менее чувствителен к изменениям температуры, так как магнитное поле создается самим током, а не постоянным магнитом.

Постоянный магнит с подвижной катушкой (PMMC)

Температурная чувствительность: Приборы PMMC более чувствительны к изменениям температуры, так как магнитные свойства постоянного магнита могут меняться с температурой. Однако современные приборы PMMC часто включают компенсацию температуры, чтобы уменьшить этот эффект.

Резюме

• Измерительный прибор с подвижной катушкой: Использует катушки поля, через которые проходит ток, для создания магнитного поля, может измерять как переменные, так и постоянные токи, но менее точен и имеет нелинейную шкалу. Подходит для универсального применения, где допустима средняя точность.

• Постоянный магнит с подвижной катушкой (PMMC): Использует постоянный магнит для создания сильного и равномерного магнитного поля, может измерять только постоянные токи, но обеспечивает высокую точность, линейность и чувствительность. Широко используется в приложениях, требующих точных измерений.