อะไรคือ Integrating Instrument
นิยามและการจัดประเภทของเครื่องมือวัดแบบสะสม
นิยาม
เครื่องมือวัดแบบสะสมถูกออกแบบมาเพื่อวัดพลังงานไฟฟ้าที่สะสมจากวงจรไฟฟ้าในช่วงเวลาที่กำหนด มันเน้นที่ปริมาณพลังงานทั้งหมดที่ใช้ โดยไม่สนใจอัตราการใช้พลังงาน ตัวอย่างที่สำคัญของเครื่องมือวัดแบบสะสมคือเครื่องวัดวัตต์-ชั่วโมง ซึ่งวัดพลังงานโดยตรงเป็นหน่วยวัตต์-ชั่วโมง ฟังก์ชันนี้ทำให้เครื่องมือวัดแบบสะสมมีความสำคัญในการวัดการใช้พลังงานรวมในระบบไฟฟ้าต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นในบ้าน สถานประกอบการ หรือภาคอุตสาหกรรม
ประเภทของเครื่องมือวัดแบบสะสม
เครื่องมือวัดแบบสะสมสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทหลักคือ เครื่องวัดนาฬิกาและเครื่องวัดมอเตอร์ แต่ละประเภทใช้กลไกที่แตกต่างกันในการสะสมพลังงานไฟฟ้าตามเวลา
เครื่องวัดนาฬิกา
เครื่องวัดนาฬิกามีกลไกนาฬิกาพิเศษที่ติดตั้งด้วยลูกตุ้มสองตัวและขดลวดสองชุด ขดลวดหนึ่งได้รับพลังงานจากกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านวงจร ส่วนอีกขดลวดได้รับพลังงานจากแรงดันไฟฟ้าที่อยู่บนวงจร ขดลวดกระแสไฟฟ้าถูกตรึงไว้ในที่เดียว ในขณะที่ขดลวดแรงดันไฟฟ้าติดตั้งบนลูกตุ้ม เมื่อวงจรไฟฟ้าทำงาน แรงแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยขดลวดกระแสไฟฟ้าและขดลวดแรงดันไฟฟ้าจะส่งผลต่อลูกตุ้ม ทำให้มันเคลื่อนที่ แรงดึงจากขดลวดกระแสไฟฟ้าที่ตรึงไว้จะดึงลูกตุ้มกลับ สร้างการเคลื่อนไหวที่เกี่ยวข้องกับพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าของวงจร การเคลื่อนไหวนี้จะถูกแปลงเป็นการวัดพลังงานที่สะสมตามเวลา โดยกลไกนาฬิกาจะทำการบันทึกเวลาที่ผ่านไปและเชื่อมโยงกับพลังงานไฟฟ้าที่ป้อนเข้า
เครื่องวัดนาฬิกา (ต่อ)
แรงแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยขดลวดจะดึงลูกตุ้ม ทำให้มันแกว่งกลับไปยังขดลวดกระแสไฟฟ้าที่ตรึงไว้ การกระทำนี้จะเริ่มต้นการโต้ตอบระหว่างลูกตุ้มสองตัว เมื่อลูกตุ้มหนึ่งเคลื่อนที่ไปข้างหน้า ลูกตุ้มอีกตัวจะมีผลกระทบในการชะลอตัว ความแตกต่างในการแกว่งของลูกตุ้มทั้งสองตัวนี้เป็นตัวบ่งชี้ปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ในวงจร โดยการวัดและวิเคราะห์ความแตกต่างนี้อย่างแม่นยำตลอดเวลา เครื่องวัดนาฬิกาสามารถคำนวณและแสดงปริมาณพลังงานที่สะสมได้อย่างถูกต้อง
เครื่องวัดมอเตอร์
เครื่องวัดมอเตอร์ถูกยอมรับว่าเป็นอุปกรณ์ที่เชื่อถือได้และมีประสิทธิภาพในการวัดพลังงานไฟฟ้า ทำให้เป็นตัวเลือกที่นิยมในหลายแอปพลิเคชัน โครงสร้างของมันประกอบด้วยสามส่วนสำคัญ ซึ่งแต่ละส่วนมีบทบาทสำคัญในการทำงาน:
ระบบปฏิบัติการ
ระบบปฏิบัติการของเครื่องวัดมอเตอร์ถูกออกแบบมาเพื่อก่อให้เกิดแรงบิด แรงบิดนี้มีความสัมพันธ์โดยตรงกับกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านวงจรที่วัด เมื่อกระแสเปลี่ยนแปลง แรงบิดที่ระบบปฏิบัติการสร้างขึ้นก็จะเปลี่ยนแปลงตาม แรงบิดนี้จะเป็นแรงขับเคลื่อนที่ทำให้ระบบเคลื่อนที่ของเครื่องวัดทำงาน ในสาระสำคัญ ระบบปฏิบัติการแปลงพลังงานไฟฟ้าจากกระแสเป็นพลังงานหมุนกล ทำให้กระบวนการวัดเริ่มต้น
ระบบเบรก
ระบบเบรกมีบทบาทสำคัญในการสร้างแรงบิดเบรกภายในเครื่องวัด แรงบิดเบรกนี้มีความสัมพันธ์โดยตรงกับความเร็วในการหมุนของระบบเคลื่อนที่ กลไกนี้เกี่ยวข้องกับการสร้างกระแสวน เมื่อแผ่นเคลื่อนที่ที่อยู่ภายในสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวรหมุน กระแสวนจะถูกสร้างขึ้น การโต้ตอบระหว่างกระแสวนและสนามแม่เหล็กจะสร้างแรงบิดเบรก แรงบิดนี้ทำหน้าที่สมดุลกับแรงบิดขับเคลื่อนจากระบบปฏิบัติการ ทำให้เครื่องวัดทำงานที่ความเร็วที่คงที่และสม่ำเสมอ ถ้าไม่มีระบบเบรกที่มีประสิทธิภาพ ส่วนเคลื่อนที่ของเครื่องวัดจะเร่งความเร็วอย่างไม่ควบคุม ทำให้วัดค่าได้ไม่ถูกต้อง
ระบบบันทึก
ระบบบันทึกมีหน้าที่แปลงการเคลื่อนที่หมุนของระบบเคลื่อนที่เป็นการแสดงผลของการใช้พลังงานที่อ่านได้ ระบบเคลื่อนที่ติดตั้งบนเพลาเจาะเกลียว วงล้อหลายวงที่เรียกว่าวงล้อขบเชื่อมต่อกับเพลาเจาะเกลียวผ่านเฟือง ขณะที่เพลาหมุนเนื่องจากแรงบิดขับเคลื่อนจากระบบปฏิบัติการ วงล้อก็จะหมุนตาม เพลาติดตั้งด้วยเข็มที่เคลื่อนที่ข้ามดิสก์ที่สอบเทียบเพื่อแสดงการใช้พลังงานในหน่วยต่างๆ เช่น หน่วยสิบ หน่วยร้อย หน่วยสิบ ฯลฯ การแสดงผลนี้ช่วยให้ผู้ใช้งานสามารถตรวจสอบและบันทึกปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ในช่วงเวลาที่กำหนดได้ง่าย
เมื่อเทียบกับเครื่องวัดนาฬิกา เครื่องวัดมอเตอร์นำเสนอทางเลือกที่ประหยัดค่าใช้จ่ายมากขึ้น การออกแบบและข้อกำหนดการผลิตที่ซับซ้อนของเครื่องวัดนาฬิกาทำให้ราคาสูงขึ้น ดังนั้น เครื่องวัดมอเตอร์จึงกลายเป็นเครื่องมือที่นิยมในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรม ที่ต้องการวัดพลังงานอย่างต่อเนื่องและขนาดใหญ่ ความสามารถในการประหยัดค่าใช้จ่าย พร้อมกับความเชื่อถือได้และประสิทธิภาพในการวัดที่แม่นยำ ทำให้เครื่องวัดมอเตอร์เหมาะสมสำหรับสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมที่มีความต้องการสูง
การทำงานของเครื่องวัดนาฬิกาและรายละเอียดของเครื่องวัดมอเตอร์
เครื่องวัดนาฬิกา
แรงแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยขดลวดจะดึงลูกตุ้ม ทำให้มันแกว่งกลับไปยังขดลวดที่ตรึงไว้ การกระทำนี้จะเริ่มต้นการโต้ตอบระหว่างลูกตุ้มสองตัว เมื่อลูกตุ้มหนึ่งเคลื่อนที่ไปข้างหน้า ลูกตุ้มอีกตัวจะมีผลกระทบในการชะลอตัว ความแตกต่างในการแกว่งของลูกตุ้มทั้งสองตัวนี้เป็นตัวบ่งชี้ปริมาณพลังงานไฟฟ้าในวงจร โดยการวัดและวิเคราะห์ความแตกต่างนี้อย่างแม่นยำตลอดเวลา เครื่องวัดนาฬิกาสามารถคำนวณและแสดงปริมาณพลังงานที่สะสมได้อย่างถูกต้อง
เครื่องวัดมอเตอร์
เครื่องวัดมอเตอร์เป็นเครื่องมือที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการวัดพลังงาน ด้วยความเชื่อถือได้และความมีประสิทธิภาพ มันประกอบด้วยสามส่วนสำคัญ ซึ่งแต่ละส่วนมีบทบาทสำคัญในการทำงาน:
ระบบปฏิบัติการ
ระบบปฏิบัติการของเครื่องวัดมอเตอร์ถูกออกแบบมาเพื่อก่อให้เกิดแรงบิดที่มีความสัมพันธ์โดยตรงกับกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านวงจรที่วัด แรงบิดนี้เป็นแรงขับเคลื่อนที่ทำให้ระบบเคลื่อนที่ของเครื่องวัดทำงาน เมื่อกระแสเปลี่ยนแปลง แรงบิดที่ระบบปฏิบัติการสร้างขึ้นก็จะเปลี่ยนแปลงตาม ทำให้การเคลื่อนที่ของเครื่องวัดสะท้อนปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่ป้อนเข้าอย่างถูกต้อง ในสาระสำคัญ ระบบปฏิบัติการแปลงพลังงานไฟฟ้าจากกระแสเป็นพลังงานหมุนกล ทำให้กระบวนการวัดพลังงานเริ่มต้น
ระบบเบรก
ระบบเบรกมีบทบาทสำคัญในการสร้างแรงบิดเบรกที่มีความสัมพันธ์โดยตรงกับความเร็วในการหมุนของระบบเคลื่อนที่ แรงบิดเบรกนี้ถูกสร้างขึ้นผ่านการเหนี่ยวนำกระแสวน เมื่อแผ่นเคลื่อนที่ที่อยู่ภายในสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวรหมุน กระแสวนจะถูกสร้างขึ้น การโต้ตอบระหว่างกระแสวนและสนามแม่เหล็กจะสร้างแรงบิดเบรก แรงบิดนี้ทำหน้าที่เป็นแรงต้านทานต่อแรงบิดขับเคลื่อนจากระบบปฏิบัติการ ทำให้เครื่องวัดทำงานที่ความเร็วที่คงที่ หากไม่มีระบบเบรกที่มีประสิทธิภาพ ส่วนเคลื่อนที่ของเครื่องวัดจะเร่งความเร็วอย่างไม่ควบคุม ทำให้วัดค่าได้ไม่ถูกต้อง
ระบบบันทึก
ระบบบันทึกมีหน้าที่แปลงการเคลื่อนที่หมุนของระบบเคลื่อนที่เป็นการแสดงผลของการใช้พลังงานที่อ่านได้ ระบบเคลื่อนที่ติดตั้งบนเพลาเจาะเกลียว วงล้อหลายวงที่เรียกว่าวงล้อขบเชื่อมต่อกับเพลาเจาะเกลียวผ่านเฟือง ขณะที่เพลาหมุนเนื่องจากแรงบิดขับเคลื่อนจากระบบปฏิบัติการ วงล้อก็จะหมุนตาม เพลาติดตั้งด้วยเข็มที่เคลื่อนที่ข้ามดิสก์ที่สอบเทียบเพื่อแสดงการใช้พลังงานในหน่วยต่างๆ เช่น หน่วยสิบ หน่วยร้อย หน่วยสิบ ฯลฯ การแสดงผลนี้ช่วยให้ผู้ใช้งานสามารถตรวจสอบและบันทึกปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ในช่วงเวลาที่กำหนดได้ง่าย
เนื่องจากค่าใช้จ่ายที่สูงของเครื่องวัดนาฬิกา เนื่องจากการออกแบบและข้อกำหนดการผลิตที่ซับซ้อน เครื่องวัดมอเตอร์จึงกลายเป็นเครื่องมือที่นิยมในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรม ความสามารถในการประหยัดค่าใช้จ่าย พร้อมกับความเชื่อถือได้และประสิทธิภาพในการวัดที่แม่นยำ ทำให้เครื่องวัดมอเตอร์เหมาะสมสำหรับสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมที่มีความต้องการสูงในการวัดพลังงานอย่างต่อเนื่องและขนาดใหญ่
