統合計測器とは何か
積算計の定義と分類
定義
積算計は、特定の期間に電気回路によって供給された累積エネルギーを測定するように設計されています。これは、消費がどの速度で発生しても、消費されたエネルギーの総量に焦点を当てています。積算計の代表的な例はワット時間計であり、直接ワット時間でエネルギーを定量します。この機能により、積算計は住宅、商業、工業環境におけるさまざまな電気システムでの全体的なエネルギー使用量を正確に決定する上で非常に価値があります。
積算計の種類
積算計は主に時計型メーターとモーターメーターという2つの異なるタイプに分類できます。各タイプは、時間とともに電気エネルギーを積算するために独自の機構を使用しています。
時計型メーター
時計型メーターは、2つの振り子と2組のコイルを備えた専用の時計機構を特徴としています。一方のコイルは回路を通る電流によって励磁され、もう一方のコイルはそれにかかる電圧によって励磁されます。電流コイルは固定されており、電圧コイルは振り子に取り付けられています。電気回路が動作しているとき、電流コイルと電圧コイルによって生成される磁力が相互作用します。これらの力は振り子に働き、動きを引き起こします。固定された電流コイルからの磁力は振り子を引き戻し、回路の電気パラメータと直接関連する動的運動を作り出します。この運動は、時間が経過するにつれて消費された累積エネルギーの測定値に変換され、時計機構は時間を記録してこれを電気エネルギー入力と関連付けています。
時計型メーター（続き）
コイルによって生成された磁力は振り子に働きかけ、固定された電流コイルに向かって振り子を引き戻します。この動作は、2つの振り子間の相互作用を開始します。一方の振り子が前進すると、もう一方の振り子は遅延効果を受けます。これらの振り子の振動パターンの違いは、回路によって消費された電気エネルギーの指標となります。これらの振り子の動きの差異を時間とともに正確に測定および分析することにより、時計型メーターは累積エネルギーを正確に計算および表示することができます。
モーターメーター
モーターメーターは、多くの用途で信頼性と効率が高いと広く認識されているエネルギー測定装置です。構造的には、その動作において重要な役割を果たす3つの主要なコンポーネントから構成されています。
動作系
モーターメーターの動作系はトルクを生成するように設計されています。このトルクは、測定される回路を通る電流に比例します。電流が変化すると、動作系によって生成されるトルクも変化します。このトルクは駆動力として働き、メーターの可動系を動かします。つまり、動作系は電流からの電気エネルギーを機械的な回転エネルギーに変換し、測定プロセスを開始します。
制動系
制動系は、メーター内に制動トルクを誘導する重要な機能を持っています。この制動トルクは、可動系の回転速度に比例します。このメカニズムには渦電流の生成が含まれます。永久磁石の磁界内に配置された可動ディスクが回転すると、これら渦電流が誘導されます。渦電流と磁界との相互作用により制動トルクが生成されます。このトルクは動作系からの駆動トルクに対して反力を与え、メーターが安定した一定の速度で動作するようにします。効果的な制動系がないと、メーターの可動部品は制御不能に加速し、測定結果が不正確になります。
記録系
記録系は、可動系の回転運動をエネルギー消費の読みやすい測定値に変換する責任があります。可動系はワームカットスピンドルに取り付けられています。一連の歯車（歯車列）はピンイオンを介してワームカットスピンドルに接続されています。動作系からの駆動トルクによりスピンドルが回転すると、歯車も回転します。スピンドルには、エネルギーコンシューマーを表示するためのダイヤルを横切る針が装備されています。これにより、ユーザーは一定期間にわたる消費された電気エネルギーの量を簡単に監視および記録することができます。
時計型メーターと比較して、モーターメーターはコスト効率が高い解決策を提供します。時計型メーターの複雑な設計と製造要件は、その高価格につながります。そのため、大規模かつ継続的なエネルギー測定が必要な産業現場では、モーターメーターが選択されることが多くなりました。安価さと信頼性・精度の高い性能により、産業用途の厳しい環境に適しています。
時計型メーターの動作とモーターメーターの詳細
時計型メーター
コイルによって生成された磁力は振り子に働きかけ、振り子を固定されたコイルに向かって振り子を引き戻します。この動作は、2つの振り子間の相互作用を開始します。一方の振り子が前進すると、もう一方の振り子は遅延効果を受けます。これらの振り子の振動パターンの違いは、回路内の電気エネルギーの指標となります。これらの振り子の動きの差異を正確に測定することで、時計型メーターは特定の期間に消費された累積エネルギーを正確に決定することができます。
モーターメーター
モーターメーターは、その信頼性と効率により、エネルギー測定に広く利用される装置です。それは3つの重要なコンポーネントから構成されており、それぞれがその機能において独特かつ重要な役割を果たしています。
動作系
モーターメーターの動作系は、測定される回路を通る電流に比例するトルクを生成するように設計されています。このトルクは駆動力として働き、メーターの可動系を動かします。電流が変動すると、動作系によって生成されるトルクも調整され、メーターの動きが電気エネルギー入力を正確に反映します。つまり、動作系は電流からの電気エネルギーを機械的な回転エネルギーに変換し、エネルギー測定プロセスを開始します。
制動系
制動系は、可動系の回転速度に関連する制動トルクを誘導する重要な機能を持っています。この制動トルクは、渦電流の誘導によって生成されます。永久磁石の磁界内に配置された可動ディスクが回転すると、渦電流が誘導されます。これらの渦電流と磁界との相互作用により制動トルクが生成されます。このトルクは動作系からの駆動トルクに対する反力として働き、メーターを一定の回転速度に保ちます。効果的な制動系がないと、メーターの可動部品は制御不能に加速し、エネルギー測定が不正確になります。
記録系
記録系は、可動系の回転運動をエネルギー消費の数量的に読みやすい表示に変換する責任があります。可動系はワームカットスピンドルに取り付けられています。一連の歯車（歯車列）はピンイオンメカニズムを介してワームカットスピンドルに接続されています。動作系からの駆動トルクによりスピンドルが回転すると、歯車も同時に回転します。スピンドルには、エネルギーコンシューマーを表示するためのダイヤルを横切る指示針が装備されています。これにより、ユーザーは時間とともに消費された電気エネルギーの量を簡単に監視および記録することができます。
時計型メーターの相対的に高いコストは、主にその複雑な設計と製造要件によるものです。そのため、モーターメーターは産業現場での選択肢となっています。そのコスト効率と正確かつ一貫したエネルギー測定能力により、産業用途の厳しい要求と大規模なエネルギー監視ニーズに適しています。
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