ما هو دمج الأداة؟

تعريف وتصنيف الأجهزة المتكاملة
التعريف

يتم تصميم الجهاز المتكامل لقياس الطاقة الكهربائية المتراكمة التي تزودها دارة كهربائية على مدى فترة زمنية محددة. يركز على إجمالي كمية الطاقة المستهلكة بغض النظر عن معدل الاستهلاك. يعتبر عداد الواط-الساعة مثالاً رئيسيًا للأجهزة المتكاملة، حيث يقوم بتحديد الطاقة مباشرة بوحدات الواط-الساعة. هذه الوظيفة تجعل الأجهزة المتكاملة ذات قيمة كبيرة في تحديد استهلاك الطاقة الإجمالي في مختلف الأنظمة الكهربائية، سواء كانت سكنية أو تجارية أو صناعية.

أنواع الأجهزة المتكاملة

يمكن تصنيف الأجهزة المتكاملة بشكل أساسي إلى نوعين مختلفين: عداد الساعة وعداد المحرك. يستخدم كل نوع آليات فريدة لتحقيق التكامل للطاقة الكهربائية مع مرور الوقت.

عداد الساعة

يعتبر عداد الساعة مزودًا بآلية ساعة متخصصة مجهزة باثنين من الراقصات واثنين من المجموعات من الملفات. يتم تغذية ملف واحد بالتيار الكهربائي المتدفق عبر الدارة، بينما يتم تغذية الآخر بالجهد الكهربائي عبرها. يتم تثبيت ملف التيار بشكل ثابت، بينما يتم توصيل ملف الجهد بالراقص. عندما تكون الدارة الكهربائية نشطة، تتداخل القوى المغناطيسية التي يولدها ملف التيار وملف الجهد. تعمل هذه القوى على الراقص، مما يجعله يتحرك. يعمل السحب المغناطيسي من ملف التيار الثابت على جذب الراقص مرة أخرى، مما يخلق حركة ديناميكية ترتبط مباشرة بالعوامل الكهربائية للدارة. يتم ترجمة هذه الحركة بعد ذلك إلى قياس للطاقة المستهلكة تراكمياً مع مرور الوقت، حيث تقوم آلية الساعة بتتبع مرور الوقت وربطه بمدخل الطاقة الكهربائية.

عداد الساعة (المستمر)

تقوم القوة المغناطيسية التي يولدها الملفات بتطبيق سحب على الراقص، مما يجعله يتأرجح نحو ملفات التيار الثابتة. هذا الفعل يبدأ تفاعلاً بين الراقصتين. عندما يتحرك راقص واحد للأمام، يواجه الآخر تأثيراً معاكساً. الفرق في حركات الراقصين يشير إلى الطاقة الكهربائية المستهلكة بواسطة الدارة. من خلال قياس وتحليل هذه الاختلافات بدقة في حركة الراقصين مع مرور الوقت، يمكن لعداد الساعة حساب وعرض الطاقة التراكمية بدقة.

عداد المحرك

يعتبر عداد المحرك أداة موثوقة وفعالة لقياس الطاقة الكهربائية، مما يجعله خيارًا مفضلًا في العديد من التطبيقات. من الناحية الهيكلية، يتكون من ثلاثة مكونات أساسية، كل منها يلعب دورًا مهمًا في تشغيله:

نظام التشغيل

صمم نظام التشغيل في عداد المحرك لإنتاج عزم دوران. هذا العزم هو متناسب طرديًا مع التيار الكهربائي المتدفق عبر الدارة المقاسة. مع تغير التيار، يتغير أيضًا العزم الذي ينتجه نظام التشغيل. يعمل هذا العزم كقوة دافعة، مما يحرك نظام العداد المتحرك. في الواقع، يقوم نظام التشغيل بتحويل الطاقة الكهربائية من التيار إلى طاقة دورانية ميكانيكية، مما يبدأ عملية القياس.

نظام الفرملة

يقوم نظام الفرملة بوظيفة مهمة من خلال إحداث عزم فرملة داخل العداد. هذا العزم هو متناسب طرديًا مع سرعة الدوران لنظام العداد المتحرك. تتمثل الآلية وراء ذلك في إنتاج تيارات دوامية. عندما يدور القرص المتحرك، الموجود داخل مجال مغناطيسي لمغناطيس دائم، تُحدث هذه التيارات الدوامية. تتفاعل التيارات الدوامية والمجال المغناطيسي لإنتاج عزم الفرملة. يعمل هذا العزم كقوة مضادة للعزم الدافع من نظام التشغيل، مما يضمن أن يعمل العداد بسرعة مستقرة ومتسقة. بدون نظام فرملة فعال، ستتسارع أجزاء العداد المتحركة بشكل غير متحكم فيه، مما يؤدي إلى قياسات غير دقيقة.

نظام التسجيل

يقوم نظام التسجيل بترجمة حركة الدوران لنظام العداد المتحرك إلى قياس قابل للقراءة لاستهلاك الطاقة. يتم تركيب نظام العداد المتحرك على عمود مسنن. سلسلة من العجلات، المعروفة باسم سلسلة العجلات، متصلة بالعمود المسنن عبر ترس. عندما يدور العمود بسبب العزم الدافع من نظام التشغيل، تدور العجلات أيضًا. يتم تزويد العمود بأيدي تتحرك عبر مقاييس معتادة لتظهر استهلاك الطاقة بوحدات مختلفة مثل العشرات والمئات والأجزاء العشرية وغيرها. يسمح هذا التمثيل البصري للمستخدمين بمراقبة وتسجيل كمية الطاقة الكهربائية المستهلكة على مدى فترة زمنية معينة.

مقارنة بعدادات الساعة، توفر عدادات المحرك حلًا أكثر تكلفة. تعقد تصميم وإنتاج عدادات الساعة يساهم في زيادة تكلفتها. نتيجة لذلك، أصبحت عدادات المحرك هي الأداة المفضلة في البيئات الصناعية حيث يكون قياس الطاقة على نطاق كبير ومستمر مطلوبًا. اقتصاديتهما، بالإضافة إلى أدائهما الموثوق والدقيق، يجعلها مناسبة للبيئة الصعبة للتطبيقات الصناعية.

عمل عداد الساعة وتفاصيل عداد المحرك

عداد الساعة

تقوم القوى المغناطيسية التي يولدها الملفات بتطبيق سحب على الراقص، مما يجبره على التأرجح نحو الملفات الثابتة. هذا الفعل يبدأ تفاعلاً بين الراقصتين. عندما يتحرك راقص واحد للأمام، يواجه الآخر تأثيراً معاكساً. الاختلافات في أنماط التأرجح لهذه الراقصين تشير إلى الطاقة الكهربائية داخل الدارة. من خلال قياس هذه الاختلافات بدقة في حركة الراقصين، يمكن لعداد الساعة تحديد الطاقة التراكمية المستهلكة على مدى فترة زمنية محددة.

عداد المحرك

يعتبر عداد المحرك أداة شائعة الاستخدام لقياس الطاقة، وذلك بفضل موثوقيته وكفاءته. يتكون من ثلاثة مكونات أساسية، كل منها يلعب دورًا مميزًا وهامًا في وظيفته:

نظام التشغيل

يتم تصميم نظام التشغيل في عداد المحرك لإنتاج عزم دوران متناسب طرديًا مع التيار الكهربائي المتدفق عبر الدارة المقاسة. يعمل هذا العزم كقوة دافعة، مما يحرك نظام العداد المتحرك. مع تقلبات التيار، يتكيف العزم الذي ينتجه نظام التشغيل وفقًا لذلك، مما يضمن أن يعكس حركة العداد بدقة مدخل الطاقة الكهربائية. في الواقع، يقوم نظام التشغيل بتحويل الطاقة الكهربائية من التيار إلى طاقة دورانية ميكانيكية، مما يبدأ عملية قياس الطاقة.

نظام الفرملة

يقوم نظام الفرملة بوظيفة مهمة من خلال إحداث عزم فرملة مرتبط مباشرة بسرعة الدوران لنظام العداد المتحرك. يتم إنتاج هذا العزم الفرملة من خلال إحداث تيارات دوامية. عندما يدور القرص المتحرك، الموجود داخل مجال مغناطيسي لمغناطيس دائم، تُحدث هذه التيارات الدوامية. تتفاعل التيارات الدوامية والمجال المغناطيسي لإنتاج عزم الفرملة. يعمل هذا العزم كقوة مضادة للعزم الدافع من نظام التشغيل، مما يحافظ على العداد بسرعة دوران ثابتة. بدون نظام فرملة فعال، ستتسارع أجزاء العداد المتحركة بشكل غير متحكم فيه، مما يؤدي إلى قياسات غير دقيقة.

نظام التسجيل

يقوم نظام التسجيل بترجمة حركة الدوران لنظام العداد المتحرك إلى عرض قابل للقراءة لاستهلاك الطاقة. يتم تركيب نظام العداد المتحرك على عمود مسنن. سلسلة من العجلات، المعروفة باسم سلسلة العجلات، متصلة بالعمود المسنن عبر ترس. عندما يدور العمود بسبب العزم الدافع من نظام التشغيل، تدور العجلات أيضًا. يتم تزويد العمود بأيدي تتحرك عبر مقاييس معتادة لتظهر استهلاك الطاقة بوحدات مختلفة مثل العشرات والمئات والأجزاء العشرية وغيرها. يسمح هذا التمثيل البصري للمستخدمين بمراقبة وتسجيل كمية الطاقة الكهربائية المستهلكة على مدى فترة زمنية معينة.

نظرًا للتكلفة المرتفعة نسبيًا المرتبطة بعدادات الساعة، والتي تعود بشكل أساسي إلى تصميمها المعقد ومتطلبات تصنيعها، أصبحت عدادات المحرك هي الأداة المفضلة في البيئات الصناعية. اقتصاديتهما، بالإضافة إلى قدرتهما على تقديم قياسات دقيقة ومتسقة للطاقة، يجعلها مناسبة تمامًا لاحتياجات مراقبة الطاقة الكبيرة والمستمرة في الصناعة.