Was ist Integrating Instrument？

Definition und Klassifizierung von Integrationsmessgeräten
Definition

Ein Integrationsmessgerät ist darauf ausgelegt, die kumulierte Energie zu messen, die über einen bestimmten Zeitraum von einem elektrischen Stromkreis geliefert wird. Es konzentriert sich auf die Gesamtmenge der verbrauchten Energie, unabhängig von der Geschwindigkeit, mit der dieser Verbrauch erfolgt. Ein hervorstechendes Beispiel für ein Integrationsmessgerät ist der Wattstundenzähler, der die Energie direkt in Wattstunden quantifiziert. Diese Funktionalität macht Integrationsmessgeräte unentbehrlich, um den gesamten Energieverbrauch in verschiedenen elektrischen Systemen präzise zu bestimmen, sei es in Wohnungen, Gewerbe oder Industrie.

Arten von Integrationsmessgeräten

Integrationsmessgeräte lassen sich hauptsächlich in zwei verschiedene Arten einteilen: den Uhrzähler und den Motormesser. Jede Art verwendet einzigartige Mechanismen, um die Integration der elektrischen Energie über die Zeit zu erreichen.

Uhrzähler

Der Uhrzähler verfügt über einen speziellen Uhrmechanismus, der mit zwei Pendeln und zwei Spulen ausgestattet ist. Eine Spule wird durch den elektrischen Strom, der durch den Stromkreis fließt, angeregt, während die andere durch die Spannung am Stromkreis angetrieben wird. Die Stromspule ist fest montiert, während die Spannungsspule an dem Pendel befestigt ist. Wenn der elektrische Stromkreis aktiv ist, interagieren die durch die Strom- und Spannungsspulen erzeugten magnetischen Kräfte. Diese Kräfte wirken auf das Pendel, bewegen es. Der magnetische Zug der festen Stromspule zieht das Pendel zurück, was eine dynamische Bewegung erzeugt, die direkt mit den elektrischen Parametern des Stromkreises zusammenhängt. Diese Bewegung wird dann in eine Messung des kumulierten Energieverbrauchs über die Zeit übersetzt, wobei der Uhrmechanismus die Zeitverfolgung sicherstellt und sie mit dem eingespeisten elektrischen Energieinput korreliert.

Uhrzähler (Fortsetzung)

Die durch die Spulen erzeugte magnetische Kraft übt einen Zug auf das Pendel aus, das es dazu bringt, sich zurück zu den festen Stromspulen zu schwingen. Diese Aktion initiiert eine Interaktion zwischen den beiden Pendeln. Während sich eines der Pendel vorwärts bewegt, erfährt das andere einen Bremsvorgang. Die Differenz in den Schwingbewegungen dieser Pendel dient als Indikator für den vom Stromkreis verbrauchten elektrischen Energie. Durch die präzise Messung und Analyse dieser Unterschiede in der Pendelbewegung über die Zeit kann der Uhrzähler den kumulierten Energieverbrauch genau berechnen und anzeigen.

Motormesser

Der Motormesser gilt allgemein als ein zuverlässiges und effizientes Gerät zur Messung elektrischer Energie und ist daher in zahlreichen Anwendungen die bevorzugte Wahl. Strukturell besteht er aus drei wesentlichen Komponenten, die jeweils eine wichtige Rolle bei seinem Betrieb spielen:

Betriebssystem

Das Betriebssystem des Motormessers ist so gestaltet, dass es ein Drehmoment erzeugt, das direkt proportional zum durch den gemessenen Stromkreis fließenden elektrischen Strom ist. Mit der Variation des Stroms variiert auch das vom Betriebssystem erzeugte Drehmoment. Dieses Drehmoment fungiert als treibende Kraft und setzt das bewegliche System des Messers in Bewegung. Im Wesentlichen wandelt das Betriebssystem die elektrische Energie des Stroms in mechanische Rotationsenergie um und initiiert damit den Messvorgang.

Bremsystem

Das Bremsystem hat die wichtige Funktion, ein Bremsdrehmoment innerhalb des Messers zu induzieren, das direkt proportional zur Rotationsgeschwindigkeit des beweglichen Systems ist. Der Mechanismus dahinter beinhaltet die Erzeugung von Wirbelströmen. Wenn die sich im Magnetfeld eines Permanentmagneten befindliche rotierende Scheibe rotiert, werden diese Wirbelströme induziert. Die Wechselwirkung zwischen den Wirbelströmen und dem Magnetfeld erzeugt das Bremsdrehmoment. Dieses Drehmoment wirkt als Gegenkraft zum Antriebsdrehmoment des Betriebssystems und stellt sicher, dass das Messgerät mit einer stabilen, konstanten Geschwindigkeit arbeitet. Ohne ein effektives Bremsystem würden die beweglichen Teile des Messers unkontrolliert beschleunigen, was zu ungenauen Messungen führen würde.

Anzeigesystem

Das Anzeigesystem ist dafür verantwortlich, die Rotationsbewegung des beweglichen Systems in eine lesbare Messung des Energieverbrauchs zu übersetzen. Das bewegliche System ist auf einem gewendelten Wellenstück montiert. Eine Reihe von Rädern, bekannt als Radensatz, sind über einen Pinion mit dem gewendelten Wellenstück verbunden. Bei Rotation des Wellenstücks infolge des Antriebsdrehmoments vom Betriebssystem drehen sich auch die Räder. Das Wellenstück ist mit Zeigern ausgestattet, die über Kalibrierverstäcke gleiten, die so markiert sind, dass sie den Energieverbrauch in verschiedenen Einheiten wie Zehner, Hunderter, Zehntel usw. anzeigen. Diese visuelle Darstellung ermöglicht es den Benutzern, den Energieverbrauch über einen bestimmten Zeitraum leicht zu überwachen und zu dokumentieren.

Im Vergleich zu Uhrzählern bieten Motormesser eine kostengünstigere Lösung. Die komplexe Konstruktion und Fertigung von Uhrzählern führen zu deren höheren Kosten. Daher haben sich Motormesser in industriellen Umgebungen, wo großflächige und kontinuierliche Energiermessungen erforderlich sind, als Instrument der Wahl etabliert. Ihre Kosteneffizienz, kombiniert mit ihrer zuverlässigen und genauen Leistung, macht sie gut geeignet für die anspruchsvolle Umgebung industrieller Anwendungen.

Funktionsweise des Uhrzählers und Details des Motormessers

Uhrzähler

Die durch die Spulen erzeugten magnetischen Kräfte üben einen Zug auf das Pendel aus, das es zwingt, sich zurück zu den festen Spulen zu schwingen. Diese Aktion löst eine Interaktion zwischen den beiden Pendeln aus. Während sich eines der Pendel vorwärts bewegt, erlebt das andere einen Bremsvorgang. Die Unterschiede in den Schwingmustern dieser Pendel dienen als Indikator für die elektrische Energie im Stromkreis. Durch die präzise Messung dieser Diskrepanzen in der Pendelbewegung kann der Uhrzähler den kumulierten Energieverbrauch über einen bestimmten Zeitraum genau bestimmen.

Motormesser

Der Motormesser ist ein weit verbreitetes Messinstrument für Energie, dank seiner Zuverlässigkeit und Effizienz. Er besteht aus drei wesentlichen Komponenten, die jeweils eine unterschiedliche und wichtige Rolle in seiner Funktionalität spielen:

Betriebssystem

Das Betriebssystem des Motormessers ist so konzipiert, dass es ein Drehmoment erzeugt, das direkt proportional zum durch den gemessenen Stromkreis fließenden elektrischen Strom ist. Dieses Drehmoment fungiert als treibende Kraft und setzt das bewegliche System des Messers in Bewegung. Mit der Variation des Stroms passt sich das vom Betriebssystem erzeugte Drehmoment entsprechend an, sodass die Bewegung des Messers den eingespeisten elektrischen Energieinput genau widerspiegelt. Im Wesentlichen wandelt das Betriebssystem die elektrische Energie des Stroms in mechanische Rotationsenergie um und initiiert den Energiemessvorgang.

Bremsystem

Das Bremsystem hat die wichtige Funktion, ein Bremsdrehmoment zu induzieren, das direkt mit der Rotationsgeschwindigkeit des beweglichen Systems zusammenhängt. Dieses Bremsdrehmoment wird durch die Induktion von Wirbelströmen erzeugt. Wenn die sich im Magnetfeld eines Permanentmagneten befindliche rotierende Scheibe rotiert, werden diese Wirbelströme induziert. Die Wechselwirkung zwischen diesen Wirbelströmen und dem Magnetfeld erzeugt das Bremsdrehmoment. Dieses Drehmoment wirkt als Gegenkraft zum Antriebsdrehmoment des Betriebssystems und hält das Messgerät auf einer gleichmäßigen Rotationsgeschwindigkeit. Ohne ein effektives Bremsystem würden die beweglichen Teile des Messers unkontrolliert beschleunigen, was zu ungenauen Energiemessungen führen würde.

Anzeigesystem

Das Anzeigesystem ist dafür verantwortlich, die Rotationsbewegung des beweglichen Systems in eine quantifizierbare und lesbare Anzeige des Energieverbrauchs zu übersetzen. Das bewegliche System ist auf einem gewendelten Wellenstück montiert. Eine Reihe von Rädern, bekannt als Radensatz, sind über einen Pinionmechanismus mit dem gewendelten Wellenstück verbunden. Bei Rotation des Wellenstücks infolge des Antriebsdrehmoments vom Betriebssystem drehen sich die Räder im Gleichklang. Das Wellenstück ist mit Zeigern ausgestattet, die über kalibrierte Skalen gleiten, die so markiert sind, dass sie den Energieverbrauch in verschiedenen Einheiten wie Zehner, Hunderter, Zehntel usw. anzeigen. Diese visuelle Darstellung ermöglicht es den Benutzern, den Energieverbrauch über die Zeit leicht zu überwachen und zu dokumentieren.

Angesichts der relativ hohen Kosten, die mit Uhrzählern verbunden sind, hauptsächlich aufgrund ihrer komplexen Konstruktion und Fertigungsanforderungen, haben sich Motormesser in industriellen Umgebungen als Instrument der Wahl etabliert. Ihre Kosteneffizienz, kombiniert mit ihrer Fähigkeit, präzise und konsistente Energiemessungen zu liefern, macht sie gut geeignet für die anspruchsvollen und großflächigen Energiemonitoringbedürfnisse der Industrie.