أجهزة القياس ذات المحرك

أجهزة القياس ذات المحرك (بالإنجليزية: Motor Meter) تستخدم أجهزة القياس ذات المحرك في قياس التيار المستمر والمتردد ، وأساس جهاز القياس ذو المحرك هو محرك صغير من النوع الــ DC، حيث تكون سرعة دورانه اللحظية متناسبة مع تيار الدائرة في حالة جهاز قياس (Amp-H) ومتناسبة مع قدرة الدائرة في حالة قياس (Watt-H)، وعدد الدورات التي دارها العضو الدوار (rotor) في زمن معين يتناسب  مع كمية الكهرباء التي أُعطيت خلال هذا الزمن.
وفي حالة جهاز قياس الطاقة فإنها تتناسب مع الطاقة المعطاه، وتوصل مجموعة من العجلات مع عمود الدوران للعضو الدوار (rotor) لتعد عدد الدورات التي تمت، وبالتالي تسجل A-H أو kwh مباشرة.

نظام التشغيل

هو الذي يولد عزم يسمى "عزم الإدارة" وهو الذي يسبب دوران النظام المتحرك بصفة مستمرة، وعزم الإدارة يمكن أن نقارنه بعزم الانحراف في أجهزة القياس بالبيان، وهذا العزم يمكن توليده بطرق عديده.

جهاز الفرملة

يستخدم لإنتاج عزم الفرملة، ونتيجة لهذا العزم فإن النظام المتحرك لجهاز القياس يدور بسرعة معينة لمعدل معين من الطاقة المستهلكة عند أي وقت، وعزم الفرملة عادةً ما يولد بواسطة مغناطيس ثابت يسمى مغناطيس الفرملة الذي يولد تيار في بعض الأجزاء من النظام المتحرك والتي بدورها تولد عزم الفرملة، وبالتالي فإن عزم الفرملة يتناسب مع التيارات المتولدة، حيث أن التيارات المتولدة تتناسب مع سرعة النظام المتحرك وبالتالي فإن عزم الفرملة يتناسب مع النظام المتحرك ، ويصل النظام المتحرك إلى السرعة المستقرة عندما يتساوى عزم الفرملة مع عزم الإدارة.

جهاز التسجيل

هو جهاز لتسجيل عدد الدورات التي تمت بواسطة العنصر الدائر، وهذا نحصل عليه بوجود سنون دودية على عمود جهاز القياس، وتُعَشّق هذه السنون الدودية مع عجلة صغيرة مسننة والتي تدير مجموعة من العجلات، وتسجل A-H أو W-H مباشرة.
وهذه هي أجهزة القياس الزئبقية، وأجهزة القياس ذات محرك التوحيد، وأجهزة القياس الحثية. ونجد أن أجهزة القياس الزئيقية ذات المحرك وأجهزة القياس ذات محرك التوحيد تستخدم مع التيار المستمر ، أما أجهزة القياس الحثية فتستخدم مع التيار المتردد.

التفاصيل الميكانيكية للتركيب

عند بناء جهاز القياس يجب أن يُراعى أن وظيفة جهاز القياس لا تختلف أو تتغير وذلك بإمالة الجهاز أو أي وسيلة خارجية.
ولأمان الجهاز فإنه يُحاط بغطاء عازل أو غطاء معدني ومزود بشباك زجاجي لأخذ القراءات، وفي أجهزة القياس المنزلية تُصمم بحيث أن قالب الأطراف وباقي أجزاء الجهاز توضع منفصلة لمنع الدخول على أطراف الجهاز أو أطراف الأجزاء الداخلية العاملة، وبالتالي تكون هناك حماية كاملة ضد الصدمات الكهربائية عند التوصيل العرضي مع جهاز القياس.

الأخطاء الشائعة لكل أجهزة القياس ذات المحرك

يوجد خطأين أساسيين شائعين لكل أجهزة القياس ذات المحرك هما أخطاء الاحتكاك وأخطاء الفرملة.

أخطاء الاحتكاك

هذه الأخطاء هي نتيجة الاحتكاك في المحاور وكراسي التحميل وتلعب دوراً أساسياً هاماً أكثر من الأخطاء المقابلة في أجهزة القياس ذات البيان، حيث أنها تعمل باستمرار وتؤثر في سرعة العنصر الدوار ، وذلك لقيمة معينة من التيار أو القدرة، ويتواجد عزم الاحتكاك عندما يبدأ القرص في الدوران، والذي يمكن أن يمنعه من بدأ الدوران، وإذا كان الحمل صغيراً، سوف يكون التسجيل منخفضاً عند الأحمال الصغيرة، ويمكن أن نفرض أنه عزم الاحتكاك سيبقى ثابتاً، عندما يدور النظام المتحرك للجهاز ويمكن كذلك تعويضه بإعطائه عزم إدارة ثابت وصغير على النظام المتحرك مستقلاً عن الأحمال، وعندما تدور الأجزاء المتحركة للجهاز بصورة طبيعية فإن عزم الانحراف الذي يتناسب مع سرعة دوران العنصر الدوار يكون موجوداً أيضاً، لكنه غير ذي أهمية، حيث أنه يضيف فقط عزم إعاقة ويساعد في عملية فرملة المغناطيس.
وفي بعض أجهزة القياس ذات المحرك، مثل النوع الزئبقي ذو المحرك، فإن عزم الاحتكاك الذي يتناسب مع مربع السرعة يتواجد أيضاً، ويجب تعويضه ولكي نقلل من عزم الاحتكاك إلى أقل قيمة ممكنة، فإن أوزان النظام المتحرك يجب أن تكون أقل ما يمكن، والجواهر والمحاور يجب أن تكون جيدة، كما تستخدم كراسي التحميل ذات الزنبرك حيث استخدامها يقلل الاحتكاك ويحفظ جواهر التحميل.

أخطاء الفرملة

التغير في عملية الفرملة يؤثر على سرعة العنصر الدوار في الجهاز وذلك لقيمة عزم إدارة معين، وبالتالي يؤثر عدد الدورات التي تتم في زمن معين.
ويصل العنصر الدوار للجهاز إلى السرعة المستقرة عندما يتساوى العزم الفرملي والذي يتناسب مع السرعة مع عزم الإدارة، ونجد أيضاً أن العزم الفرملي يتناسب مع قوة مغناطيس الفرملة.
إذاً عزم الفرملة 
 يتناسب طردياً مع 
حيث Φ هي قيمة الفيض لمغناطيس الفرملة، وهو قيمة التيار العشوائي المتولد في العنصر الدوار ، نتيجة دورانه في مجال مغناطيس الفرملة، وR هي القيمة الفعالة لنصف قطر القرص من المحور.
وحيث أن القوة الدافعة الكهربائية المتولدة
 يتناسب طردياً مع 
حيث n هي سرعة الدوران
إذاً التيار المتولد i
حيث r هي مقاومة مسار التيار i
أي أن
 يتناسب طردياً مع 
إذاً عزم الفرملة 
 يتناسب طردياً مع 
حيث N هي سرعة الاستقرار وعندها يكون العزم الفرملي يساوي عزم الإدارة Td
إذاً عزم الإدارة Td
 يتناسب طردياً مع 
أو
 يتناسب طردياً مع 
من المعادلة السابقة للسرعة المستقرة والتي نحصل عليها بالنسبة لعزم إدارة ثابت تتناسب طردياً مع مقاومة التيار العشوائي، وعكسياً مع مربع الفيض لمغناطيس الفرملة، لذا يجب أن تكون قوة مغناطيس الفرملة ثابته خلال استخدام جهاز القياس، وبالتصميم الدقيق، ومعالجة مغناطيس الفرملة خلال عملية التصنيع، يمكن تأكيد هذا الثبات.
وبزيادة درجة الحرارة فإن مقاومة مسار التيار العشوائي بها تزيد، وبذلك يقل العزم الفرملي ويسبب خطأ في تسجيل جهاز القياس، لذلك فإنه من الصعب تعويض الانخفاض في قيمة العزم الفرملي نتيجة الزيادة في درجة الحرارة، لكن في بعض أجهزة القياس فإن عزم الإدارة يقل أيضاً مع زيادة درجة الحرارة، وبالتالي يتم التعويض جزئياً بطريقة أتوماتيكية.
إذاً من الضروري أن مقاومة مسار التيار المتولد بها أن تكون منخفضة وأن المجال الناتج عن المغناطيس الثابت يجب أن يكون قوياً، وأن يكون نصف قطر القرص المؤثر كبيراً حتى تكون سرعة الاستقرار للجهاز منخفضة، ونصف قطر القرص ليس من المناسب أن يكون كبيراً وإلا سوف يزيد الحجم والوزن وهذا يزيد من عزم الاحتكاك، والقرص الألمنيومي يُفضل عن القرص النحاس، لكي نحصل على مقاومة لكل وحدة وزن صغيرة، وتستخدم المغناطيسات القوية التي لها أحذية القطب الكبيرة وبالتالي أصغر ثغرة هوائية ممكنه.
ويمكن ضبط العزم الفرملي وذلك بضبط نصف القطر المؤثر R.

الأخطاء

في مقياس التيار من النوع الحثي تنشأ الأخطاء من نظام الإدارة ونظام الفرملة.
فنظام الإدارة يمكن أن يتسبب في الخطأ نتيجة القيمة غير الصحيحة للفيض أو زوايا الطور غير الصحيحة وكذلك نتيجة الافتقاد إلى التماثل في الدائرة المغناطيسية، والذي يجعل أجهزة القياس تُطرق إلى قيم أُخرى.
أما نظام الفرملة فيمكن أن يتسبب في وقوع خطأ نتيجة التغير في قوة مغناطيس الفرملة، والتغير في مقاومة القرص، أو تأثير الفرملة الذاتية لمغناطيس التوالي، أو الاحتكاك غير الطبيعي للأجزاء المتحركة.
للتعمق في المقالة ( مقياس تيار حثي )