מהו Integrating Instrument

הגדרה ומיון של מכשירים אינטגרליים
הגדרה

מכשיר אינטגרלי מיועד למדוד את האנרגיה המצטברת שנמסרת על ידי מעגל חשמלי לאורך תקופה מסוימת. הוא מתמקד בכמות האנרגיה המצרפתיות, ללא קשר לקצב בו מתרחשת הצרפה. דוגמה בולטת למכשיר אינטגרלי היא מד-וואט שעה, הממיסת ישירות את האנרגיה בואט-שעות. פונקציונליות זו הופכת מכשירים אינטגרליים לחסינים להערכת דיוק בשימוש הכללי באנרגיה במערכות חשמליות שונות, בין אם במשקי בית, מסחריות או תעשייתיות.

etypes of Integrating Instruments

מכשירים אינטגרליים יכולים להיות בעיקרה מסווגים לשני סוגים שונים: שעון מדידה ומוטור מדידה. כל סוג משתמש במנגנונים ייחודיים כדי להשיג אינטגרציה של אנרגיה חשמלית לאורך זמן.

שעון מדידה

שעון המדידה כולל מנגנון שעון מיוחד מצויד בשני ניצוצים ושני סטים של קויילים. קוייל אחד מופעל על ידי זרם החשמל הזורם במעגל, בעוד השני מופעל על ידי המתח עליו. קוייל הזרם מוצב במקום קבוע, בעוד קוייל המתח מחובר לניצוץ. כאשר המעגל החשמלי פעיל, כוחות מגנטיים הנוצרים על ידי קויילי הזרם והמתח מתפעלים. כוחות אלה משפיעים על הניצוץ, גורמים לו לזוז. המשיכה המגנטית מקוייל הזרם הקבוע עובדת כדי לגרות את הניצוץ חזרה, יוצרת תנועה דינמית ישירה לערכים החשמליים של המעגל. התנועה הזו מתורגמת למדידת האנרגיה המצטברת לאורך זמן, עם מנגנון השעון שמריץ את הזמן ומקשר אותו עם קליטת האנרגיה החשמלית.

שעון מדידה (המשך)

הכוח המגנטי שנוצר מהקויילים מפעיל משיכה על הניצוץ, גורם לו להתנדנד חזרה אל עבר קויילי הזרם הקבועים. פעולה זו מתחילה אינטראקציה בין שני הניצוצים. כשהניצוץ אחד נע קדימה, הניצוץ האחר חווה אפקט מאט. ההבדלים בתנועות הניצוצים משמשים כמדד לאנרגיה החשמלית שהצטברה במעגל. באמצעות מדידת מדוייקת ואנליזה של ההבדלים הללו בניצוץ לאורך זמן, שעון המדידה יכול לחשב ולצפות בצורה מדוייקת את האנרגיה המצטברת.

מוטור מדידה

המוטור מדידה נחשב באופן רחב כמכשיר אמין ויעיל למדידת אנרגיה חשמלית, מה שהופך אותו לבחירה מועדפת בהרבה יישומים. מבנית, הוא מורכב משלושה רכיבים עיקריים, שכל אחד מהם משחק תפקיד קריטי בפעולתו:

מערכת פעולה

מערכת הפעולה של המוטור מדידה מתוכננת לייצר מומנט. המומנט הזה פרופורציוני לזרם החשמלי הזורם במעגל הנמדד. ככל שהזרם משתנה, כך גם המומנט שנוצר על ידי מערכת הפעולה. המומנט הזה פועל ככוח הדף, מזיז את מערכת התנועה של המדידה לתנועה. במובן זה, מערכת הפעולה ממירה את האנרגיה החשמלית מהזרם לאנרגיה מסתובבת מכנית, ומתחילה את תהליך המדידה.

מערכת בלימה

מערכת הבלימה משרתת תפקיד חשוב על ידי יצירה של מומנט בלימה בתוך המדידה. המומנט הזה פרופורציוני למהירות הסיבוב של מערכת התנועה. המנגנון מאחורי זה כולל יצירה של זרמים מעגליים. כאשר התקע המתגלגל, הממוקם בשדה מגנטי של מגנט קבוע, מסתובב, נוצרים זרמים מעגליים. האינטראקציה בין הזרמים המעגליים לשדה המגנטי יוצרת את מומנט הבלימה. מומנט זה פועל כדי противодействовать приводному моменту от рабочей системы, обеспечивая стабильную и постоянную скорость работы счетчика. Без эффективной тормозной системы движущиеся части счетчика будут неконтролируемо ускоряться, что приведет к неточным измерениям.

Система регистрации

Система регистрации отвечает за преобразование вращательного движения движущейся системы в измеримое и читаемое отображение потребления энергии. Движущаяся система установлена на червячный шпиндель. Серия колес, известная как ряд колес, соединена с червячным шпинделем через шестерню. Когда шпиндель вращается под действием приводного момента от рабочей системы, колеса также поворачиваются. Шпиндель оснащен стрелками, которые перемещаются по калиброванным циферблатам, которые отмечают потребление энергии в различных единицах, таких как десятки, сотни, десятые и так далее. Это визуальное представление позволяет пользователям легко мониторить и записывать количество потребленной электрической энергии за определенный период времени.

По сравнению с часами, двигательные счетчики предлагают более экономичное решение. Сложность конструкции и требования к производству часов делают их более дорогими. В результате двигательные счетчики стали прибором выбора в промышленных условиях, где требуется крупномасштабное и непрерывное измерение энергии. Их доступность, сочетание с надежностью и точностью, делает их подходящими для требовательной среды промышленных применений.

Детали работы часового и двигательного счетчиков

Часовой счетчик

Магнитные силы, создаваемые катушками, оказывают воздействие на маятник, заставляя его качаться обратно к фиксированным катушкам. Это действие вызывает взаимодействие между двумя маятниками. Когда один маятник движется вперед, другой испытывает замедление. Различия в колебаниях этих маятников служат индикатором электрической энергии в цепи. Точно измеряя эти различия в движении маятника, часовой счетчик может точно определить накопленную энергию за определенный период времени.

Двигательный счетчик

Двигательный счетчик широко используется для измерения энергии благодаря своей надежности и эффективности. Он состоит из трех основных компонентов, каждый из которых играет уникальную и важную роль в его функциональности:

Рабочая система

Рабочая система двигательного счетчика разработана для генерации момента, который прямо пропорционален электрическому току, протекающему через измеряемую цепь. Этот момент действует как приводная сила, приводя в движение движущуюся систему счетчика. По мере изменения тока, момент, создаваемый рабочей системой, также изменяется, обеспечивая, чтобы движение счетчика точно отражало входящую электрическую энергию. В сущности, рабочая система преобразует электрическую энергию от тока в механическую вращательную энергию, инициируя процесс измерения энергии.

Тормозная система

Тормозная система выполняет важную функцию, индуцируя тормозной момент, который прямо связан со скоростью вращения движущейся системы. Этот тормозной момент генерируется за счет индукции вихревых токов. Когда движущийся диск, расположенный в магнитном поле постоянного магнита, вращается, возникают вихревые токи. Взаимодействие между этими вихревыми токами и магнитным полем создает тормозной момент. Этот момент действует как противодействующая сила к приводному моменту от рабочей системы, поддерживая счетчик на стабильной скорости вращения. Без эффективной тормозной системы движущиеся части счетчика будут неконтролируемо ускоряться, что приведет к неточным измерениям энергии.

Система регистрации

Система регистрации отвечает за преобразование вращательного движения движущейся системы в измеримое и читаемое отображение потребления энергии. Движущаяся система установлена на червячный шпиндель. Серия колес, известная как ряд колес, соединена с червячным шпинделем через шестерню. Когда шпиндель вращается под действием приводного момента от рабочей системы, колеса также поворачиваются. Шпиндель оснащен стрелками, которые перемещаются по калиброванным циферблатам, которые отмечают потребление энергии в различных единицах, таких как десятки, сотни, десятые и так далее. Это визуальное представление позволяет пользователям легко мониторить и записывать количество потребленной электрической энергии за определенный период времени.

Учитывая относительно высокую стоимость, связанную с часами, главным образом из-за сложности их конструкции и требований к производству, двигательные счетчики стали прибором выбора в промышленных условиях. Их экономичность, в сочетании с возможностью предоставлять точные и последовательные измерения энергии, делает их подходящими для требовательных и крупномасштабных задач мониторинга энергии в промышленности.