История на електромера
19 — 20 век се оказа необичайно щедър в научните открития, особено в областта на електромагнетизма. «Нисък старт» на научно -техническия прогрес за следващите 150 години беше даден през 20 -те години на XIX век. откритието на взаимодействието на електрическите токове от Андре Мари Ампер… След него през 1827 г. се установява Георг Саймън Ом връзка между ток и напрежение в проводниците… Най -накрая, през 1831 г., Майкъл Фарадей откри закон за електромагнитна индукция, които лежат в основата на принципите на действие на следващите ключови изобретения — генератор, трансформатор, електродвигател.
Електричеството се превърна в стока, както е известно, благодарение на динамо машината, измислена независимо от унгарския физик Анжош Джедлик и германския изобретател в областта на електротехниката Вернер фон Сименс през 1861 и 1867 г. съответно. Оттогава производството на електроенергия е твърдо установено на търговски път.
Трябва да се каже, че по това време изобретенията и откритията „чакаха“ на всяка крачка. Идеите за електрическа лампа, динамо, електродвигател, трансформатор кристализираха сякаш сами по себе си на противоположни части на планетата.
Нещо подобно се случи с брояча, който по-късно беше припомнен от „автора“ на индукционния брояч (и в същото време съизобретателят трансформатор) Унгарският електроинженер Ото Титус Блати: „Науката беше като тропическа гора. Всичко, от което се нуждаеше, беше добра брадва и където и да ударите, можете да отсечете огромно дърво. «
Първият патент за електромер е издаден през 1872 г. на американския изобретател Самюъл Гардинер. Устройството му измерва времето, през което електричеството се подава до точката на зареждане. Единственото условие (това също е недостатък на устройството) е, че всички контролирани лампи трябва да бъдат свързани към един ключ.
Създаването на нови принципи за работата на електромерите е пряко свързано с подобряването и оптимизирането на електроразпределителната система. Но тъй като по това време тази система тепърва се формира, беше невъзможно да се каже със сигурност кой принцип ще бъде оптимален. Затова няколко алтернативни версии бяха тествани на практика едновременно.
Колко тежи киловат?
Например, ако динамото направи възможно производството на електроенергия в значителни обеми, тогава крушката Томас Едисон допринесе за създаването на обширна осветителна мрежа. В резултат на това броячът Gardiner загуби своята актуалност и беше заменен от електролитен брояч.
В най -ранния етап от широкото използване на електромери електроенергията буквално е „претеглена“. Електролитният измервател, изобретен от същия Томас Алва Едисон, работи на този принцип. Всъщност броячът на брояча беше електролитен, където в началото на периода на изчисление беше поставена много точно претеглена (доколкото беше възможно по това време) медна плоча.
В резултат на преминаването на ток през електролита се отлага мед. В края на отчетния период плочата беше претеглена отново и потреблението на електроенергия бе начислено въз основа на разликата в теглото. Този принцип е приложен за първи път през 1881 г. и успешно се използва до края на 19 век.
Прави впечатление, че тази такса се изчислява в кубични фута газ, който е бил използван за генериране на консумираната електроенергия. Така е калибриран електролизер Edison.След това, за удобство, Едисон оборудва устройството си с механизъм за броене — в противен случай вземането на показания от измервателно устройство изглеждаше процес, изключително труден за енергийните компании и напълно невъзможен за потребителя. Удобството обаче добави малко.
В допълнение, електролитните измервателни уреди (по това време Siemens Shuckert произвежда водомерен измервател, а Schott & Gen — живачен метър) имаха друг значителен общ недостатък. Те могат да записват само ампер-часове и остават нечувствителни към колебанията на напрежението.
Паралелно с електролитния брояч се появи брояч с махало. За първи път принципът на нейното действие е описан от американците Уилям Едуард Айртон и Джон Пери през същата 1881 г. Но тъй като тогава идеите, както вече беше споменато, се носеха във въздуха, не е изненадващо, че три години по -късно точно същият брояч е построен в Германия Херман Арон.
В подобрена форма измервателният уред е оборудван с две махала с бобини, свързани към източник на ток. Под махалата бяха поставени още две намотки с противоположни намотки. Едно махало, в резултат на взаимодействието на бобините под електрическо натоварване, се движеше по -бързо, отколкото без него.
Другият, от друга страна, се движеше по -бавно. В същото време махалата променяха функциите си всяка минута, за да компенсират разликата в началната честота на трептене. Разликата в пътуването се отчита в механизма за преброяване. В момента на захранването, часовникът беше стартиран.
Вятър на промяната
Броячите с махало не бяха евтино „удоволствие“, тъй като съдържаха цели два часовника. В същото време те направиха възможно фиксирането на ампер-часове или ват-часове, което ги направи неподходящи за работа с променлив ток.
Революционно откритие по свой собствен начин променлив ток, направени (разбира се, независимо един от друг) от италианеца Галилео Ферарис (1885) и Никола Тесла (1888), послужиха като стимул за следващия етап в усъвършенстването на измервателните устройства.
През 1889 г. е разработен моторен брояч. Той е проектиран за General Electric от американския инженер Елиху Томсън.
Устройството беше двигател с арматура без метална сърцевина. Напрежението през колектора се разпределя през бобината и резистора. Токът задвижва статора, в резултат на което въртящият момент е пропорционален на произведението на напрежение и ток. Постоянен електромагнит, действащ върху алуминиев диск, прикрепен към котвата, осигурява спирачен момент. Най -същественият недостатък на електромера е колекторът.
Както знаете, по това време в научната общност нямаше консенсус коя от системите — на базата на постоянен или променлив ток — ще бъде най -обещаващ… Описаният от Thomson измервател е предназначен предимно за постоянен ток.
Междувременно аргументите в полза на променливия ток стават все повече, тъй като използването на постоянен ток не позволява промяна на напрежението и в резултат на това създаване на по -големи системи. Променливият ток намира все по -широко приложение и в началото на 20 -ти век системите с променлив ток започват постепенно да заменят постоянен ток от електротехническата практика.
Този набор за Джордж Уестингхаус (който придоби патентите на Тесла за използване на променлив ток) задачата за отчитане на електричеството и това счетоводство трябваше да бъде възможно най -точно. През този период (свързан също с изобретението на трансформатора) устройството е патентовано, което всъщност е прототипът модерен измервателен уред за променлив ток… Историята също има няколко „бащи-изобретатели“ на индукционния брояч.
Първият индукционен измервателен уред се нарича «метър на Ферарис», въпреки че той изобщо не го е сглобил. Заслугата на Ферари е следното откритие.Две въртящи се полета, които са извън фаза с променливия ток, причиняват въртене на твърд ротор — диск или цилиндър. Броячите, базирани на индукционния принцип, се произвеждат и до днес.
Унгарският инженер Ото Титус Блати, известен още като изобретател на трансформатора, предложи своята версия на индукционния измервателен уред. През 1889 г. той получава два патента наведнъж — немски номер 52 793 и американски номер 423 210, за изобретение, официално обозначено като „Електрически брояч за променливи токове“.
Авторът даде следното описание на устройството: „Този брояч по същество се състои от метално въртящо се тяло, като диск или цилиндър, върху което се въздейства от две магнитни полета, които са извън фаза едно спрямо друго.
Това изместване на фазата е резултат от факта, че едното поле се генерира от основния ток, докато другото поле се генерира от висока самоиндукционна намотка, маневрираща точките във веригата, между които се измерва консумацията на енергия.
Магнитните полета обаче не се пресичат в тяло на революция, както в добре познатия механизъм на Ферари, а преминават през различни части от него, независимо едно от друго. » Първите плотове, произведени от Ganz, където работи Блати, бяха фиксирани върху дървена основа и тежаха 23 кг.
Разбира се, по едно и също време една и съща характеристика на двете области е открита от друг пионер на електротехниката — Оливър Блекбърн Шелленбергер. И през 1894 г. той разработва електромер за AC системи. Винтовият механизъм осигуряваше въртящ момент.
Този измервателен уред обаче не е подходящ за работа с електродвигатели, тъй като не осигурява елемент на напрежение, необходим за измерване фактор на мощността.
Този брояч беше малко по -малък от устройството Blati, но също така доста обемист и доста тежък — тежеше 41 килограма, тоест повече от 16 кг. Едва през 1914 г. теглото на устройството е намалено до 2,6 кг.
Няма ограничение за съвършенството
По този начин може да се констатира, че в началото на 20 век броячът е станал част от ежедневната практика. Това се потвърждава и от появата на първия измервателен стандарт. Издаден е от Американския национален институт по стандартизация (ANSI) през 1910 г.
Характерно е, че наред с признаването на важността на научното значение на измервателните устройства, стандартът подчертава и важността на търговския компонент. Първият известен измервателен стандарт на Международната електротехническа комисия (IEC) датира от 1931 г.
До началото на 20 -ти век устройствата са претърпели редица промени, без да се отчита намаляването на теглото и размерите: разширяване на обхвата на натоварване, компенсация за промени в коефициента на натоварване, напрежение и температура, появата на сачмени лагери и магнитни лагери (което значително намали триенето). Качествените характеристики на спирачните електромагнити и отстраняването на масло от опората и механизма за броене бяха подобрени, което увеличи експлоатационния живот.
По същото време се появяват и нови видове измервателни уреди-многотарифен измервателен уред, измервателен уред за максимално натоварване, измервателен уред с предплатена енергия, както и трифазни индукционни измервателни уреди. Последният използва две или три измервателни системи, монтирани на един, два или три диска. През 1934 г. се появява измервател на активна и реактивна енергия, разработен от Landis & Gyr.
По -нататъшният ход на научно -техническия прогрес, както и развитието на пазарните отношения, намери израз в производството на измервателни уреди. Развитието на електрониката има сериозно въздействие — през 70 -те години на ХХ век, заедно с индукционните измервателни уреди, се появяват и електронните измервателни уреди. Естествено, това значително разшири функционалността на устройствата. На първо място, това е така автоматизирани счетоводни системи (ASKUE), многотарифен режим.
Впоследствие функциите на измервателния уред се разшириха още повече и излязоха извън границите само на отчитане на енергия и ресурси.Това включва защита срещу видими нарушения, предплащане, контрол на балансирането на натоварването и редица други функции. Показанията се отчитат от електрически мрежи, телефонни линии или безжични канали за предаване на данни.