Skillnaden mellan en spoleinstrument och ett permanentmagnetiskt spoleinstrument

Skillnader mellan rörliga spolemätare och Permanent Magnet Moving Coil (PMMC) mätare

Rörliga spolemätare och Permanent Magnet Moving Coil (PMMC) mätare är båda typer av elektromekaniska instrument som används för att mäta elektriska storheter, men de har distinkta skillnader i konstruktion, drift och tillämpningar. Nedan följer en detaljerad jämförelse mellan de två:

1. Konstruktion

Rörlig Spolemätare

• Magnetfältets Källa: I en traditionell rörlig spolemätare genereras magnetfältet av ett par strömledande spolar (fältspoler) som omger den rörliga spolen. Dessa fältspoler energiseras av samma ström som passerar genom den rörliga spolen.

• Rörlig Spole: Den rörliga spolen hängs fast mellan fältspolerna och bär den ström som ska mätas. Den är fri att rotera kring en vridpunkt eller juvelbärning.

• Dämpning: Dämpning sker vanligtvis genom luftmotstånd eller virvelfströmmar, vilket hjälper till att få pekaren att snabbt komma i vila efter avvikelse.

Permanent Magnet Moving Coil (PMMC) Mätare

• Magnetfältets Källa: I en PMMC-mätare levereras magnetfältet av en permanent magnet, vilket skapar ett starkt och stabilt magnetfält. Detta elimineras behovet av externa fältspoler.

• Rörlig Spole: Den rörliga spolen placeras inom glappet av den permanenta magneten. När ström flödar genom den rörliga spolen interagerar den med magnetfältet, vilket orsakar att spolen roterar.

• Dämpning: PMMC-mätare använder ofta virvelfströmdämpning, där en liten aluminiumskiva eller vinge fäst vid den rörliga spolen roterar inom ett magnetfält, vilket genererar virvelfströmmar som ger dämpning.

2. Driftsprincip

Rörlig Spolemätare

Drift: Rörliga spolemätare fungerar på principen om elektromagnetisk induktion. När ström flödar genom den rörliga spolen skapas ett magnetfält som interagerar med fältet producerat av fältspolerna. Denna interaktion producerar en moment som orsakar att den rörliga spolen roterar. Avvikelsen av pekaren är proportionell mot strömmen som passerar genom den rörliga spolen.

Momentekvation: Momentet (T) producerat i en rörlig spolemätare ges av:

där B är magnetflödestätheten, I är strömmen, L är längden på spolen, och d är bredden på spolen.

Permanent Magnet Moving Coil (PMMC) Mätare

Drift: PMMC-mätare fungerar på principen om motorverkan. När ström flödar genom den rörliga spolen interagerar den med det starka och enhetliga magnetfältet som levereras av den permanenta magneten. Denna interaktion producerar ett moment som orsakar att den rörliga spolen roterar. Avvikelsen av pekaren är direkt proportionell mot strömmen som passerar genom den rörliga spolen.

Momentekvation: Momentet (T) producerat i en PMMC-mätare ges av:

där B är magnetflödestätheten, I är strömmen, N är antalet varv i spolen, och A är arean av spolen.

3. Fördelar och Nackdelar

Rörlig Spolemätare

Fördelar:

Kan mäta både växel- och likström, eftersom magnetfältet genereras av strömmen själv. Inget behov av en permanent magnet, vilket kan minska kostnaden och komplexiteten.

Nackdelar:

• Mindre exakt än PMMC-mätare på grund av variationer i magnetfältets styrka.

• Fältspolerna förbrukar energi, vilket kan introducera fel i lågspänningskretsar.

• Magnetfältet är inte så enhetligt som i PMMC-mätare, vilket leder till mindre linjär avvikelse.

Permanent Magnet Moving Coil (PMMC) Mätare

Fördelar:

• Hög precision och känslighet, särskilt för mätning av likström.

• Enhetsligt magnetfält som levereras av den permanenta magneten säkerställer linjär avvikelse och hög precision.

• Låg energiförbrukning, eftersom inga externa fältspoler krävs.

• Lång livslängd och tillförlitlighet på grund av frånvaron av fältspoler.

Nackdelar:

• Kan endast mäta likström, eftersom riktningen av magnetfältet är fastställd av den permanenta magneten.

• Mer dyrt än rörliga spolemätare på grund av användningen av permanenta magneter.

• Känslig för temperaturvariationer, vilket kan påverka den permanenta magneten.

4. Tillämpningar

Rörlig Spolemätare

Tillämpningar:

• Används i allmänna ammeter och voltmeter som behöver mäta både växel- och likström.

• Lämpligt för tillämpningar där kostnad och enkelhet är viktiga, och moderat precision är tillräcklig.

• Ofta används i äldre eller enklare instrument.

Permanent Magnet Moving Coil (PMMC) Mätare

Tillämpningar:

• Vidbränt används för precisionsmätning av likström, såsom i laboratoriegraderade instrument, multimeter och panelmätare.

• Vanligt förekommande i digitala multimeter (DMM) för mätning av likströmsvolt och -ström.

• Används i industriella styrsystem, fordonsinstrument och andra tillämpningar som kräver hög precision och tillförlitlighet.

5. Skala och Avvikelse

Rörlig Spolemätare

• Skala: Skalan för en rörlig spolemätare är vanligtvis icke-linjär, särskilt vid högre avvikelser, på grund av det oenheta magnetfältet som produceras av fältspolerna.

• Avvikelse: Avvikelsen är proportionell mot strömmen, men förhållandet kan inte vara fullständigt linjärt, särskilt vid högre strömnivåer.

Permanent Magnet Moving Coil (PMMC) Mätare

• Skala: Skalan för en PMMC-mätare är linjär, eftersom magnetfältet är enhetligt och inte förändras med positionen av den rörliga spolen.

• Avvikelse: Avvikelsen är direkt proportionell mot strömmen, vilket gör det lättare att läsa och tolka.

6. Temperaturkänslighet

Rörlig Spolemätare

Temperaturkänslighet: Rörliga spolemätare är mindre känsliga för temperaturförändringar eftersom magnetfältet genereras av strömmen själv, snarare än en permanent magnet.

Permanent Magnet Moving Coil (PMMC) Mätare

Temperaturkänslighet: PMMC-mätare är mer känsliga för temperaturförändringar, eftersom den permanenta magnetens magnetiska egenskaper kan variera med temperatur. Moderna PMMC-mätare inkluderar dock ofta temperaturkompensation för att mildra detta effekt.

Sammanfattning

• Rörlig Spolemätare: Använder strömledande fältspoler för att generera magnetfältet, kan mäta både växel- och likström, men är mindre exakt och har en icke-linjär skala. Den är lämplig för allmänna tillämpningar där moderat precision är acceptabel.

• Permanent Magnet Moving Coil (PMMC) Mätare: Använder en permanent magnet för att leverera ett starkt och enhetligt magnetfält, kan endast mäta likström, men erbjuder hög precision, linjäritet och känslighet. Den används vidtbränt i precisionmätningstillämpningar.