¿Qué es Integrating Instrument?

Definición y Clasificación de los Instrumentos Integradores
Definición

Un instrumento integrador está diseñado para medir la energía acumulada suministrada por un circuito eléctrico durante un período específico. Se centra en la cantidad total de energía consumida, independientemente de la tasa a la que se produce ese consumo. Un ejemplo principal de un instrumento integrador es el medidor de watios-hora, que cuantifica directamente la energía en watios-hora. Esta funcionalidad hace que los instrumentos integradores sean invaluables para determinar con precisión el uso general de la energía en diversos sistemas eléctricos, ya sea en entornos residenciales, comerciales o industriales.

Tipos de Instrumentos Integradores

Los instrumentos integradores se pueden clasificar principalmente en dos tipos distintos: el medidor de reloj y el medidor de motor. Cada tipo emplea mecanismos únicos para lograr la integración de la energía eléctrica a lo largo del tiempo.

Medidor de Reloj

El medidor de reloj cuenta con un mecanismo de reloj especializado equipado con dos péndulos y dos conjuntos de bobinas. Una bobina se energiza mediante la corriente eléctrica que fluye a través del circuito, mientras que la otra se alimenta con el voltaje a través de él. La bobina de corriente está fijada firmemente en su lugar, mientras que la bobina de voltaje está conectada al péndulo. Cuando el circuito eléctrico está activo, las fuerzas magnéticas generadas por las bobinas de corriente y voltaje interactúan. Estas fuerzas actúan sobre el péndulo, causando su movimiento. La atracción magnética de la bobina de corriente fija trabaja para atraer el péndulo hacia atrás, creando un movimiento dinámico que está directamente relacionado con los parámetros eléctricos del circuito. Este movimiento, a su vez, se traduce en una medición de la energía acumulada consumida a lo largo del tiempo, con el mecanismo de reloj manteniendo un registro del paso del tiempo y correlacionándolo con la entrada de energía eléctrica.

Medidor de Reloj (Continuación)

La fuerza magnética generada por las bobinas ejerce una atracción sobre el péndulo, causando que se balancee hacia las bobinas de corriente fijas. Esta acción inicia una interacción entre los dos péndulos. Mientras un péndulo se mueve hacia adelante, el otro experimenta un efecto retardante. La disparidad en los movimientos de balanceo de estos péndulos sirve como indicador de la energía eléctrica consumida por el circuito. Al medir y analizar con precisión estas diferencias en el movimiento de los péndulos a lo largo del tiempo, el medidor de reloj puede calcular y mostrar con precisión la energía acumulada.

Medidor de Motor

El medidor de motor es ampliamente considerado como un dispositivo confiable y eficiente para medir la energía eléctrica, lo que lo convierte en la opción preferida en numerosas aplicaciones. Estructuralmente, consta de tres componentes esenciales, cada uno desempeñando un papel crucial en su operación:

Sistema Operativo

El sistema operativo del medidor de motor está diseñado para generar un par. Este par es directamente proporcional a la corriente eléctrica que fluye a través del circuito que se mide. A medida que la corriente varía, también lo hace el par producido por el sistema operativo. Este par actúa como la fuerza motriz, poniendo en movimiento el sistema móvil del medidor. En esencia, el sistema operativo convierte la energía eléctrica de la corriente en energía rotacional mecánica, iniciando el proceso de medición.

Sistema de Frenado

El sistema de frenado cumple una función vital al inducir un par de frenado dentro del medidor. Este par de frenado es directamente proporcional a la velocidad de rotación del sistema móvil. El mecanismo detrás de esto implica la generación de corrientes de Foucault. Cuando el disco móvil, situado dentro del campo magnético de un imán permanente, rota, se inducen estas corrientes de Foucault. La interacción entre las corrientes de Foucault y el campo magnético genera el par de frenado. Este par actúa para contrarrestar el par motriz del sistema operativo, asegurando que el medidor opere a una velocidad estable y constante. Sin un sistema de frenado efectivo, las partes móviles del medidor acelerarían de manera incontrolable, llevando a mediciones inexactas.

Sistema de Registro

El sistema de registro es responsable de traducir el movimiento rotacional del sistema móvil en una medición legible del consumo de energía. El sistema móvil está montado en un eje con rosca de gusano. Una serie de ruedas, conocidas como tren de ruedas, están conectadas al eje con rosca de gusano a través de un piñón. A medida que el eje rota debido al par motriz del sistema operativo, las ruedas también giran. El eje está equipado con manecillas que se mueven a través de diales, que están calibrados para mostrar el consumo de energía en diversas unidades, como decenas, cientos, décimas, etc. Esta representación visual permite a los usuarios monitorear y registrar fácilmente la cantidad de energía eléctrica consumida en un período dado.

En comparación con los medidores de reloj, los medidores de motor ofrecen una solución más económica. El diseño intrincado y los requisitos de fabricación de los medidores de reloj contribuyen a su mayor costo. Como resultado, los medidores de motor se han convertido en el instrumento de elección en entornos industriales, donde se requiere una medición a gran escala y continua de la energía. Su asequibilidad, combinada con su rendimiento confiable y preciso, los hace adecuados para el exigente entorno de las aplicaciones industriales.

Operación del Medidor de Reloj y Detalles del Medidor de Motor

Medidor de Reloj

Las fuerzas magnéticas generadas por las bobinas ejercen una atracción sobre el péndulo, obligándolo a balancearse hacia las bobinas fijas. Esta acción desencadena una interacción entre los dos péndulos. Mientras un péndulo se mueve hacia adelante, el otro experimenta un efecto retardante. Las variaciones en los patrones de balanceo de estos péndulos sirven como indicador de la energía eléctrica en el circuito. Al medir con precisión estas discrepancias en el movimiento del péndulo, el medidor de reloj puede determinar con precisión la energía acumulada consumida en un período específico.

Medidor de Motor

El medidor de motor es un instrumento ampliamente utilizado para la medición de energía, debido a su confiabilidad y eficiencia. Está compuesto por tres componentes integrales, cada uno desempeñando un papel distinto y crucial en su funcionalidad:

Sistema Operativo

El sistema operativo del medidor de motor está diseñado para generar un par que es directamente proporcional a la corriente eléctrica que fluye a través del circuito medido. Este par actúa como la fuerza motriz, poniendo en movimiento el sistema móvil del medidor. A medida que la corriente fluctúa, el par producido por el sistema operativo se ajusta en consecuencia, asegurando que el movimiento del medidor refleje con precisión la entrada de energía eléctrica. En esencia, el sistema operativo convierte la energía eléctrica de la corriente en energía rotacional mecánica, iniciando el proceso de medición de la energía.

Sistema de Frenado

El sistema de frenado cumple una función vital al inducir un par de frenado que está directamente relacionado con la velocidad de rotación del sistema móvil. Este par de frenado se genera a través de la inducción de corrientes de Foucault. Cuando el disco móvil, situado dentro del campo magnético de un imán permanente, rota, se inducen estas corrientes de Foucault. La interacción entre estas corrientes de Foucault y el campo magnético da lugar al par de frenado. Este par actúa como una fuerza contraria al par motriz del sistema operativo, manteniendo el medidor a una velocidad rotacional constante. Sin un sistema de frenado efectivo, las partes móviles del medidor acelerarían de manera incontrolable, llevando a mediciones inexactas de la energía.

Sistema de Registro

El sistema de registro es responsable de traducir el movimiento rotacional del sistema móvil en una representación cuantificable y legible del consumo de energía. El sistema móvil está montado en un eje con rosca de gusano. Una serie de ruedas, conocidas como tren de ruedas, están conectadas al eje con rosca de gusano a través de un mecanismo de piñón. A medida que el eje rota debido al par motriz del sistema operativo, las ruedas giran en conjunto. El eje está equipado con manecillas indicadoras que se desplazan a través de diales calibrados, que están marcados para mostrar el consumo de energía en diversas unidades, como decenas, cientos, décimas, etc. Esta representación visual permite a los usuarios monitorear y registrar fácilmente la cantidad de energía eléctrica consumida a lo largo del tiempo.

Dado el costo relativamente alto asociado con los medidores de reloj, principalmente debido a su diseño complejo y los requisitos de fabricación, los medidores de motor se han convertido en el instrumento de elección en entornos industriales. Su rentabilidad, combinada con su capacidad para proporcionar mediciones de energía precisas y consistentes, los hace adecuados para las necesidades de monitoreo de energía a gran escala y exigentes de la industria.