O que é Integrating Instrument？

Definição e Classificação de Instrumentos Integradores
Definição

Um instrumento integrador é projetado para medir a energia acumulada fornecida por um circuito elétrico em um período específico. Ele se concentra na quantidade total de energia consumida, independentemente da taxa de consumo. Um exemplo primordial de um instrumento integrador é o medidor de watthora, que quantifica diretamente a energia em watthoras. Essa funcionalidade torna os instrumentos integradores inestimáveis para determinar com precisão o uso geral de energia em diversos sistemas elétricos, sejam eles residenciais, comerciais ou industriais.

Tipos de Instrumentos Integradores

Os instrumentos integradores podem ser principalmente categorizados em dois tipos distintos: o medidor de relógio e o medidor motor. Cada tipo emprega mecanismos únicos para alcançar a integração de energia elétrica ao longo do tempo.

Medidor de Relógio

O medidor de relógio apresenta um mecanismo de relógio especializado equipado com dois pêndulos e dois conjuntos de bobinas. Uma bobina é energizada pela corrente elétrica que flui no circuito, enquanto a outra é alimentada pela tensão nele aplicada. A bobina de corrente está firmemente fixa, enquanto a bobina de tensão está anexada ao pêndulo. Quando o circuito elétrico está ativo, as forças magnéticas geradas pelas bobinas de corrente e tensão interagem. Essas forças atuam sobre o pêndulo, causando seu movimento. A força magnética da bobina de corrente fixa trabalha para atrair o pêndulo de volta, criando um movimento dinâmico diretamente relacionado aos parâmetros elétricos do circuito. Este movimento, por sua vez, é traduzido em uma medição da energia consumida cumulativamente ao longo do tempo, com o mecanismo de relógio rastreando a passagem do tempo e correlacionando-o com a entrada de energia elétrica.

Medidor de Relógio (Continuação)

A força magnética gerada pelas bobinas exerce uma atração sobre o pêndulo, fazendo-o balançar de volta em direção às bobinas de corrente fixas. Esta ação inicia uma interação entre os dois pêndulos. À medida que um pêndulo se move para frente, o outro experimenta um efeito retardador. A disparidade nos movimentos de balanço desses pêndulos serve como indicador da energia elétrica consumida pelo circuito. Ao medir e analisar com precisão essas diferenças no movimento dos pêndulos ao longo do tempo, o medidor de relógio pode calcular e exibir com precisão a energia cumulativa.

Medidor Motor

O medidor motor é amplamente considerado um dispositivo confiável e eficiente para medir energia elétrica, tornando-o a escolha preferida em numerosas aplicações. Estruturalmente, ele compreende três componentes essenciais, cada um desempenhando um papel crucial em sua operação:

Sistema Operacional

O sistema operacional do medidor motor é projetado para gerar torque. Este torque é diretamente proporcional à corrente elétrica que flui no circuito sendo medido. Conforme a corrente varia, o torque produzido pelo sistema operacional também varia. Este torque, então, atua como a força motriz, colocando o sistema móvel do medidor em movimento. Em essência, o sistema operacional converte a energia elétrica da corrente em energia rotacional mecânica, iniciando o processo de medição.

Sistema de Freio

O sistema de freio desempenha uma função vital induzindo um torque de freio dentro do medidor. Este torque de freio é diretamente proporcional à velocidade rotacional do sistema móvel. O mecanismo por trás disso envolve a geração de correntes de fuga. Quando o disco móvel, posicionado no campo magnético de um ímã permanente, gira, essas correntes de fuga são induzidas. A interação entre as correntes de fuga e o campo magnético cria o torque de freio. Este torque atua para contrabalançar o torque de acionamento do sistema operacional, garantindo que o medidor opere em uma velocidade estável e consistente. Sem um sistema de freio eficaz, as partes móveis do medidor acelerariam de forma descontrolada, levando a medições imprecisas.

Sistema de Registro

O sistema de registro é responsável por traduzir o movimento rotacional do sistema móvel em uma medição legível de consumo de energia. O sistema móvel está montado em um eixo rosqueado. Uma série de rodas, conhecida como trem de rodas, está conectada ao eixo rosqueado através de uma roda dentada. À medida que o eixo gira devido ao torque de acionamento do sistema operacional, as rodas também giram. O eixo está equipado com ponteiros que se movem sobre mostradores, que são calibrados para exibir o consumo de energia em várias unidades, como dezenas, centenas, décimos, e assim por diante. Esta representação visual permite que os usuários monitorem e registrem facilmente a quantidade de energia elétrica consumida em um determinado período.

Em comparação com os medidores de relógio, os medidores motor oferecem uma solução mais econômica. O design intricado e os requisitos de fabricação dos medidores de relógio contribuem para seu custo mais elevado. Como resultado, os medidores motor tornaram-se o instrumento de escolha em ambientes industriais, onde a medição de energia em larga escala e contínua é necessária. Sua acessibilidade, combinada com seu desempenho confiável e preciso, os torna bem adequados para o ambiente exigente das aplicações industriais.

Operação do Medidor de Relógio e Detalhes do Medidor Motor

Medidor de Relógio

As forças magnéticas geradas pelas bobinas exercem uma atração sobre o pêndulo, compelindo-o a balançar de volta em direção às bobinas fixas. Esta ação desencadeia uma interação entre os dois pêndulos. À medida que um pêndulo se move para frente, o outro experimenta um efeito retardador. As variações nos padrões de balanço desses pêndulos servem como indicador da energia elétrica no circuito. Ao medir com precisão essas discrepâncias no movimento dos pêndulos, o medidor de relógio pode determinar com precisão a energia consumida cumulativamente em um período específico.

Medidor Motor

O medidor motor é um instrumento amplamente utilizado para medição de energia, devido à sua confiabilidade e eficiência. Ele é composto por três componentes integrais, cada um desempenhando um papel distinto e crucial em sua funcionalidade:

Sistema Operacional

O sistema operacional do medidor motor é projetado para gerar torque diretamente proporcional à corrente elétrica que flui no circuito medido. Este torque atua como a força motriz, colocando o sistema móvel do medidor em movimento. Conforme a corrente flutua, o torque produzido pelo sistema operacional ajusta-se conforme necessário, garantindo que o movimento do medidor reflita com precisão a entrada de energia elétrica. Em essência, o sistema operacional converte a energia elétrica da corrente em energia rotacional mecânica, iniciando o processo de medição de energia.

Sistema de Freio

O sistema de freio desempenha uma função vital induzindo um torque de freio diretamente relacionado à velocidade rotacional do sistema móvel. Este torque de freio é gerado através da indução de correntes de fuga. Quando o disco móvel, situado no campo magnético de um ímã permanente, gira, as correntes de fuga são induzidas. A interação entre essas correntes de fuga e o campo magnético gera o torque de freio. Este torque atua como uma força contrária ao torque de acionamento do sistema operacional, mantendo o medidor em uma velocidade rotacional constante. Sem um sistema de freio eficaz, as partes móveis do medidor acelerariam de forma descontrolada, levando a medições de energia imprecisas.

Sistema de Registro

O sistema de registro é responsável por traduzir o movimento rotacional do sistema móvel em uma exibição quantificável e legível do consumo de energia. O sistema móvel está montado em um eixo rosqueado. Uma série de rodas, conhecida como trem de rodas, está conectada ao eixo rosqueado através de um mecanismo de roda dentada. À medida que o eixo gira devido ao torque de acionamento do sistema operacional, as rodas giram em conjunto. O eixo está equipado com ponteiros indicadores que varrem mostradores calibrados, marcados para exibir o consumo de energia em várias unidades, como dezenas, centenas, décimos, e assim por diante. Esta representação visual permite que os usuários monitorem e registrem facilmente a quantidade de energia elétrica consumida ao longo do tempo.

Dada a relativamente alta custo associado aos medidores de relógio, principalmente devido ao seu design complexo e aos requisitos de fabricação, os medidores motor tornaram-se o instrumento de escolha em ambientes industriais. Sua economia, combinada com sua capacidade de fornecer medições de energia precisas e consistentes, os torna bem adequados para as necessidades de monitoramento de energia em larga escala e exigentes das indústrias.