Що таке Integrating Instrument

Визначення та класифікація інтегруючих приладів
Визначення

Інтегруючий прилад призначений для вимірювання кумулятивної енергії, поставлений електричним контуром протягом певного періоду. Він зосереджується на загальній кількості спожитої енергії, незалежно від швидкості цього споживання. Прототипом інтегруючого приладу є ватт-годинник, який безпосередньо квантифікує енергію в ватт-годинах. Ця функціональність робить інтегруючі прилади надзвичайно важливими для точного визначення загального споживання енергії в різних електричних системах, будь то в житлових, комерційних або промислових умовах.

Типи інтегруючих приладів

Інтегруючі прилади можна основно розподілити на два відрізняються типи: годинник-лічильник і моторний лічильник. Кожен тип використовує унікальні механізми для досягнення інтеграції електричної енергії з часом.

Годинник-лічильник

Годинник-лічильник має спеціалізований годинниковий механізм, оснащений двома маятниками та двома наборами котушок. Одна котушка живиться електричним струмом, що проходить через контур, а інша — напругою, що діє на нього. Котушка струму розташована нерухомо, тоді як котушка напруги прикріплена до маятника. Коли електричний контур активний, магнітні сили, генеровані котушками струму та напруги, взаємодіють. Ці сили діють на маятник, заставляючи його рухатися. Магнітне притягання від нерухомої котушки струму притягує маятник назад, створюючи динамічний рух, який прямо пов'язаний з електричними параметрами контуру. Цей рух, в свою чергу, перетворюється на вимірювання кумулятивної спожитої енергії з часом, з годинниковим механізмом, який відстежує час і корелює його з електричною енергією, що подається.

Годинник-лічильник (продовження)

Магнітна сила, генерована котушками, діє на маятник, заставляючи його рухатися назад до нерухомих котушок струму. Це дія ініціює взаємодію між двома маятниками. Коли один маятник рухається вперед, інший діє з затримкою. Різниця у рухах цих маятників служить індикатором електричної енергії, спожитої контуром. Точне вимірювання та аналіз цих різниць у рухах маятників з часом дозволяють годиннику-лічильнику точно обчислювати та відображати кумулятивну енергію.

Моторний лічильник

Моторний лічильник широко вважається надійним та ефективним пристроєм для вимірювання електричної енергії, що робить його перевагою в багатьох застосуваннях. Конструктивно він складається з трьох ключових компонентів, кожен з яких відіграє важливу роль в його роботі:

Робоча система

Робоча система моторного лічильника призначена для генерації моменту. Цей момент прямо пропорційний електричному струму, що проходить через вимірюваний контур. Змінюючись, струм також змінює момент, генерований робочою системою. Цей момент діє як двигун, запускаючи рухучу систему лічильника. По суті, робоча система перетворює електричну енергію струму на механічну обертальну енергію, започатковуючи процес вимірювання.

Система гальмування

Система гальмування виконує важливу функцію, викликаючи гальмівний момент всередині лічильника. Цей гальмівний момент прямо пропорційний обертальній швидкості рухової системи. Механізм полягає у генерації вихоревих струмів. Коли рухомий диск, розташований в магнітному полі постійного магніту, обертається, вихореві струми індукуються. Взаємодія між вихоревими струмами та магнітним полем створює гальмівний момент. Цей момент діє як протилежна сила до двигунного моменту від робочої системи, забезпечуючи стабільну та постійну швидкість роботи лічильника. Без ефективної системи гальмування рухомі частини лічильника прискорювалися б неконтрольовано, що призводило б до неточних вимірювань.

Реєструюча система

Реєструюча система відповідає за перетворення обертального руху рухової системи в читабельне вимірювання споживання енергії. Рухова система монтується на вісь з гвинтовою різьбою. Серія коліс, відома як ряд коліс, з'єднана з віссю через піон. Коли вісь обертається завдяки двигунному моменту від робочої системи, колеса також обертаються. Вісь оснащена стрілками, які переміщуються по шкалах, що калібруються для відображення споживання енергії в різних одиницях, таких як десятки, сотні, десяті та ін. Це візуальне представлення дозволяє користувачам легко контролювати та записувати кількість спожитої електричної енергії за певний період.

Порівняно з годинниками-лічильниками, моторні лічильники пропонують більш економічно ефективне рішення. Складність дизайну та виробничих вимог годинників-лічильників призводить до їх вищої вартості. В результаті моторні лічильники стали пристроєм вибору в промислових умовах, де потрібне масштабне та постійне вимірювання енергії. Їх доступність, поєднана з надійним та точним виконанням, робить їх добре підходящими для вимогливого середовища промислових застосувань.

Функціонування годинника-лічильника та деталі моторного лічильника

Годинник-лічильник

Магнітні сили, генеровані котушками, діють на маятник, примушуючи його рухатися назад до нерухомих котушок. Це дія запускає взаємодію між двома маятниками. Коли один маятник рухається вперед, інший діє з затримкою. Варіації у рухах цих маятників служать індикатором електричної енергії в контурі. Точне вимірювання цих розбіжностей в рухах маятників дозволяє годиннику-лічильнику точно визначати кумулятивну енергію, спожиту за певний період.

Моторний лічильник

Моторний лічильник є широко використовуваним пристроєм для вимірювання енергії завдяки своїй надійності та ефективності. Він складається з трьох інтегральних компонентів, кожен з яких відіграє окрему та важливу роль в його функціональності:

Робоча система

Робоча система моторного лічильника розроблена для генерації моменту, що прямо пропорційний електричному струму, що проходить через вимірюваний контур. Цей момент діє як двигун, запускаючи рухучу систему лічильника. Змінюючись, струм змінює момент, генерований робочою системою, забезпечуючи, що рух лічильника точно відображає електричну енергію, що подається. По суті, робоча система перетворює електричну енергію струму на механічну обертальну енергію, започатковуючи процес вимірювання енергії.

Система гальмування

Система гальмування виконує важливу функцію, викликаючи гальмівний момент, що прямо пов'язаний з обертальною швидкістю рухової системи. Цей гальмівний момент генерується через індукцію вихоревих струмів. Коли рухомий диск, розташований в магнітному полі постійного магніту, обертається, вихореві струми індукуються. Взаємодія між цими вихоревими струмами та магнітним полем створює гальмівний момент. Цей момент діє як протилежна сила до двигунного моменту від робочої системи, підтримуючи лічильник на стабільній обертальній швидкості. Без ефективної системи гальмування рухомі частини лічильника прискорювалися б неконтрольовано, що призводило б до неточних вимірювань енергії.

Реєструюча система

Реєструюча система відповідає за перетворення обертального руху рухової системи в кількісне та читабельне відображення споживання енергії. Рухова система монтується на вісь з гвинтовою різьбою. Серія коліс, відома як ряд коліс, з'єднана з віссю через піон. Коли вісь обертається завдяки двигунному моменту від робочої системи, колеса обертаються одночасно. Вісь оснащена стрілками, які переміщуються по каліброваним шкалам, які відображають споживання енергії в різних одиницях, таких як десятки, сотні, десяті та ін. Це візуальне представлення дозволяє користувачам легко контролювати та записувати кількість спожитої електричної енергії з часом.

З урахуванням відносно високої вартості годинників-лічильників, переважно через їх складний дизайн та виробничі вимоги, моторні лічильники стали пристроєм вибору в промислових умовах. Їх економічність, поєднана з здатністю надавати точні та постійні вимірювання енергії, робить їх добре підходящими для вимогливих та масштабних потреб моніторингу енергії в промисловості.