Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
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¿Qué es una bobina móvil de imán permanente (PMMC)?
Un medidor de bobina móvil de imán permanente ( PMMC ), también conocido como medidor o galvanómetro D’Arsonval , es un instrumento que le permite medir la corriente a través de una bobina al observar la deflexión angular de la bobina en un campo magnético uniforme .
Un medidor de PMMC coloca una bobina de alambre (es decir, un conductor) entre dos imanes permanentes para crear un campo magnético estacionario. De acuerdo con las leyes de inducción electromagnética de Faraday , un conductor portador de corriente colocado en un campo magnético experimentará una fuerza en la dirección determinada por la regla de la mano izquierda de Fleming .
La magnitud (fuerza) de esta fuerza será proporcional a la cantidad de corriente a través del cable. Se adjunta un puntero al extremo del cable y se coloca a lo largo de una escala.
Cuando los pares de torsión están equilibrados, la bobina móvil se detiene y su deflexión angular se puede medir con la escala. Si el campo del imán permanente es uniforme y el resorte lineal, entonces la desviación del puntero también es lineal. Por lo tanto, podemos usar esta relación lineal para determinar la cantidad de corriente eléctrica que pasa a través del cable.
Instrumentos PMMC (metros decir D’Arsonval) sólo se utilizan para medir la corriente directa (DC) actual . Si usáramos corriente alterna (CA), la dirección de la corriente se invertirá durante el semiciclo negativo y, por lo tanto, la dirección del par también se invertirá. Esto da como resultado un valor medio de par cero, por lo que no hay movimiento neto contra la escala.
A pesar de esto, los medidores PMMC pueden medir con precisión la corriente continua.

Si prefiere una explicación en video, aquí hay un video sobre bobinas móviles de imán permanente :
Construcción PMMC
Un medidor PMMC (o medidores D’Arsonval) está construido con 5 componentes principales:
- Pieza estacionaria o sistema magnético
- Bobina móvil
- Sistema de control
- Sistema de amortiguación
- Metro
Pieza estacionaria o sistema magnético
En la actualidad utilizamos imanes de alta intensidad de campo, alta fuerza coercitiva en lugar de utilizar imanes permanentes en forma de U que tienen piezas polares de hierro dulce. Los imanes que utilizamos en la actualidad están compuestos por materiales como alcomax y alnico que proporcionan una alta intensidad de campo.
Bobina móvil
La bobina móvil puede moverse libremente entre los dos imanes permanentes como se muestra en la figura que se muestra a continuación. La bobina se enrolla con muchas vueltas de alambre de cobre y se coloca sobre aluminio rectangular que pivota sobre cojinetes enjoyados.
Sistema de control
El resorte generalmente actúa como sistema de control para los instrumentos PMMC . El resorte también cumple otra función importante al proporcionar la ruta para conducir la corriente dentro y fuera de la bobina.
Sistema de amortiguación
La fuerza de amortiguación, por lo tanto, el par es proporcionada por el movimiento del formador de aluminio en el campo magnético creado por los imanes permanentes.
Metro
El medidor de estos instrumentos consiste en un puntero liviano para tener movimiento libre y una escala que es lineal o uniforme y varía con el ángulo.
Ecuación de par de PMMC
Derivemos una expresión general para el par en instrumentos de bobina móvil de imán permanente o instrumentos PMMC . Sabemos que en los instrumentos de bobina móvil el par deflector viene dado por la expresión:
- T d = NBldI donde N es el número de vueltas,
- B es la densidad de flujo magnético en el espacio de aire,
- l es la longitud de la bobina móvil,
- d es el ancho de la bobina móvil,
- Yo es la corriente eléctrica.
Ahora, para un instrumento de bobina móvil, el par de desviación debe ser proporcional a la corriente, matemáticamente podemos escribir T d = GI. Por lo tanto, al comparar decimos G = NBIdl. En estado estacionario tenemos los pares de torsión de control y de desviación iguales. T c es el par de control, al equiparar el par de control con el par de deflexión tenemos
GI = Kx donde x es la deflexión, por lo que la corriente está dada por

Dado que la deflexión es directamente proporcional a la corriente, necesitamos una escala uniforme en el medidor para medir la corriente.
Ahora vamos a discutir sobre el diagrama de circuito básico del amperímetro . Consideremos un circuito como se muestra a continuación:

Se muestra la corriente I que se divide en dos componentes en el punto A. Los dos componentes son I sy I m . Antes de comentar sobre los valores de magnitud de estas corrientes, háganos saber más sobre la construcción de la resistencia en derivación. Las propiedades básicas de la resistencia en derivación se describen a continuación,
La resistencia eléctrica de estas derivaciones no debe diferir a temperaturas más altas, si deben poseer un valor muy bajo de coeficiente de temperatura. Además, la resistencia debe ser independiente del tiempo. Por último, y la propiedad más importante que deben poseer es que deben poder transportar un alto valor de corriente sin mucho aumento de temperatura. Por lo general, la manganina se usa para hacer resistencia a la CC. Por tanto, podemos decir que el valor de I es mucho mayor que el valor de I m ya que la resistencia de la derivación es baja. De lo que tenemos

Donde, R s es la resistencia de derivación y R m es la resistencia eléctrica de la bobina.

De las dos ecuaciones anteriores podemos escribir,

Donde, m es el poder de aumento de la derivación.
Errores en los instrumentos de bobina móvil de imán permanente
Hay tres tipos principales de errores:
- Errores debidos a imanes permanentes: debido a los efectos de la temperatura y al envejecimiento de los imanes, el imán puede perder su magnetismo hasta cierto punto. Los imanes generalmente se envejecen por el tratamiento de calor y vibración.
- Puede aparecer un error en el instrumento PMMC debido al envejecimiento del resorte. Sin embargo, el error causado por el envejecimiento del resorte y los errores causados por el imán permanente son opuestos entre sí, por lo que ambos errores se compensan entre sí.
- Cambio en la resistencia de la bobina móvil con la temperatura: Generalmente, los coeficientes de temperatura del valor del coeficiente del alambre de cobre en la bobina móvil es de 0,04 por grado centígrado de aumento de temperatura. Debido al valor más bajo del coeficiente de temperatura, la temperatura aumenta a un ritmo más rápido y, por lo tanto, la resistencia aumenta. Debido a esta cantidad significativa de errores se produce.
Ventajas de los instrumentos de bobina móvil de imán permanente
Las ventajas de los instrumentos PMMC son:
- La escala se divide uniformemente ya que la corriente es directamente proporcional a la desviación del puntero. Por tanto, es muy fácil medir cantidades de estos instrumentos.
- El consumo de energía también es muy bajo en este tipo de instrumentos.
- Una alta relación par / peso.
- Estos tienen múltiples ventajas, se puede usar un solo instrumento para medir varias cantidades usando diferentes valores de derivaciones y multiplicadores.
Desventajas de los instrumentos de bobina móvil de imán permanente
Las desventajas de los instrumentos PMMC son:
- Estos instrumentos no pueden medir cantidades de CA.
- El costo de estos instrumentos es alto en comparación con los instrumentos de hierro en movimiento .