Historien om elmåleren

Det 19. og 20. århundrede viste sig at være usædvanligt generøst i videnskabelige opdagelser, især inden for elektromagnetisme. Den "lave start" af videnskabelige og tekniske fremskridt i de næste 150 år blev givet i 1920'erne. opdagelsen af ​​samspillet mellem elektriske strømme af Andre Marie Ampere… Georg Simon Ohm slog sig ned efter ham i 1827 forhold mellem strøm og spænding i ledninger… Endelig, i 1831, opdagede Michael Faraday lov om elektromagnetisk induktion, som ligger til grund for principperne for driften af ​​følgende nøgleopfindelser - generator, transformer, elektrisk motor.

Elektricitet blev en handelsvare, som det er kendt, takket være dynamoen, opfundet uafhængigt af den ungarske fysiker Anzós Jedlik og den tyske elektriske opfinder Werner von Siemens i henholdsvis 1861 og 1867. Siden da er elproduktionen blevet solidt etableret på en kommerciel vej.

Det skal siges, at på det tidspunkt "ventede" opfindelser og opdagelser ved hver tur.Idéerne om elektrisk lampe, dynamo, elektrisk motor, transformer krystalliserede som af sig selv på modsatte dele af planeten.

Noget lignende skete med tælleren, som senere blev tilbagekaldt af "forfatteren" af induktionstælleren (og samtidig medopfinderen transformer) Ungarsk elektroingeniør Otto Titus Blaty: ”Videnskaben var som en regnskov. Det eneste, han havde brug for, var en god økse, og hvor end du ramte, kunne du fælde et kæmpe træ. «

Det første patent på en elektrisk måler blev udstedt i 1872 til den amerikanske opfinder Samuel Gardiner. Hans enhed måler den tid, det tager for elektricitet at nå op på ladepunktet. Den eneste betingelse (dette er også en ulempe ved enheden) er, at alle kontrollerede lamper skal tilsluttes en kontakt.

Skabelsen af ​​nye principper for drift af elmålere er direkte relateret til forbedring og optimering af eldistributionssystemet. Men da dette system på det tidspunkt stadig var under dannelse, var det umuligt at sige med sikkerhed, hvilket princip der ville være optimalt. Derfor blev flere alternative versioner afprøvet i praksis på samme tid.

Hvor meget vejer en kilowatt?

For eksempel, hvis dynamoen gjorde det muligt at producere elektricitet i betydelige mængder, så bidrog Thomas Edison-pæren til skabelsen af ​​et omfattende belysningsnetværk. Som et resultat mistede Gardiner-tælleren sin relevans og blev erstattet af en elektrolytisk tæller.

I den tidligste fase af den udbredte brug af elmålere blev elektricitet bogstaveligt talt "vægtet". Elektrolytmåleren, opfundet af den samme Thomas Alva Edison, arbejder efter dette princip.Faktisk var målertælleren elektrolytisk, hvor der i begyndelsen af ​​tælleperioden blev anbragt en meget nøjagtigt afvejet (så vidt muligt dengang) kobberplade.

Som et resultat af strømmens passage gennem elektrolytten aflejres kobber. I slutningen af ​​rapporteringsperioden blev pladen vejet igen, og elforbruget blev opkrævet ud fra vægtforskellen. Dette princip blev først anvendt i 1881 og blev brugt med succes indtil slutningen af ​​det 19. århundrede.

Det er bemærkelsesværdigt, at dette gebyr er beregnet i kubikfod gas, der blev brugt til at generere den forbrugte elektricitet. Sådan blev en Edison-elektrolysator kalibreret.Så udstyrede Edison for nemheds skyld sin enhed med en tællemekanisme - ellers syntes det at tage aflæsninger fra et måleapparat som en proces, der var ekstremt vanskelig for elselskaberne og fuldstændig umulig for forbrugeren. Bekvemmeligheden tilføjede dog lidt.

Desuden havde elektrolytiske målere (på det tidspunkt producerede Siemens Shuckert en vandmåler og Schott & Gen en kviksølvmåler) en anden væsentlig fælles ulempe. De kan kun optage ampere-timer og forbliver ufølsomme over for spændingsudsving.

Parallelt med elektrolysetælleren dukkede en pendultæller op. For første gang blev princippet om dets handling beskrevet af amerikanerne William Edward Ayrton og John Perry i samme år 1881. Men siden da, som allerede nævnt, svævede ideer i luften, er det ikke overraskende, at tre år senere nøjagtig den samme disk blev bygget i Tyskland af Hermann Aron.

I en forbedret form er måleren udstyret med to penduler med spoler forbundet til en strømkilde. Yderligere to spoler med modsatte viklinger blev placeret under pendulet.Et pendul, som et resultat af spolernes interaktion under en elektrisk belastning, bevægede sig hurtigere end uden det.

Den anden bevægede sig på den anden side langsommere. Samtidig ændrede pendulerne deres funktioner hvert minut for at kompensere for forskellen i den indledende svingningsfrekvens. Forskellen i rejsen medregnes i tællemekanismen. Ved opstart blev uret startet.

Forandringens vind

Penduletællere var ikke en billig "fornøjelse", da de indeholdt to hele ure. Samtidig gjorde de det muligt at fastsætte ampere-timer eller watt-timer, hvilket gjorde dem uegnede til AC-drift.

En revolutionerende opdagelse på sin egen måde vekselstrøm, lavet (naturligvis uafhængigt af hinanden) af italieneren Galileo Ferraris (1885) og Nikola Tesla (1888), tjente som en stimulans til næste trin i forbedringen af ​​måleapparater.

I 1889 blev en motortæller udviklet. Den blev designet til General Electric af den amerikanske ingeniør Elihu Thomson.

Enheden var en armaturmotor uden en metalkerne. Spændingen over kollektoren er fordelt over spolen og modstanden. Strøm driver statoren, hvilket resulterer i drejningsmoment proportionalt med produktet af spænding og strøm. En permanent elektromagnet, der virker på en aluminiumskive, der er fastgjort til armaturet, giver et bremsemoment. Den største ulempe ved elmåleren er solfangeren.

Som du ved, var der på det tidspunkt ingen konsensus i det videnskabelige samfund om hvilke af systemerne— baseret på jævnstrøm eller vekselstrøm — vil være mest lovende… Måleren beskrevet af Thomson er primært designet til jævnstrøm.

I mellemtiden vokser argumenterne til fordel for vekselstrøm, da brugen af ​​jævnstrøm ikke tillader spændingsændringer og som følge heraf skabelsen af ​​større systemer. Vekselstrøm fandt mere og mere udbredt anvendelse, og i begyndelsen af ​​det 20. århundrede begyndte vekselstrømssystemer gradvist at erstatte jævnstrøm i elektroingeniørpraksis.

Dette sæt til George Westinghouse (som erhvervede Teslas patenter for brug af vekselstrøm) opgaven med at tage højde for elektricitet og dette regnskab skulle være så nøjagtigt som muligt. I denne periode (også forbundet med opfindelsen af ​​transformeren) blev enheden patenteret, som faktisk var prototypen moderne AC måler… Historien har også flere "opfinderfædre" af induktionstælleren.

Det første induktionsmåleapparat kaldes «Ferraris-måleren», selvom han slet ikke samlede det. Til Ferraris kredit er følgende opdagelse: To roterende felter, som er ude af fase med vekselstrømmen, forårsager rotation af en solid rotor - en skive eller cylinder. Tællere baseret på induktionsprincippet produceres stadig i dag.

Den ungarske ingeniør Otto Titus Blaty, også kendt som opfinderen af ​​transformatoren, foreslog sin version af induktionsmåleren. I 1889 modtog han to patenter på én gang, tysk nummer 52.793 og US nummer 423.210, for en opfindelse, der officielt blev udpeget som "vekselstrømstælleren."

Forfatteren gav følgende beskrivelse af enheden: "Denne tæller består i det væsentlige af et metallisk roterende legeme, såsom en skive eller cylinder, som påvirkes af to magnetiske felter, der er ude af fase med hinanden.

Denne faseforskydning skyldes, at det ene felt genereres af hovedstrømmen, mens det andet felt genereres af en spole med høj selvinduktans, der shunter de punkter i kredsløbet, mellem hvilke strømforbruget måles.

De magnetiske felter skærer sig dog ikke i et omdrejningslegeme, som i den velkendte Ferrari-mekanisme, men passerer gennem forskellige dele af den uafhængigt af hinanden. »De første bordplader produceret af Ganz, hvor Blatti arbejdede, blev fastgjort på en træbund og vejede 23 kg.

Naturligvis blev på samme tid den samme egenskab for begge felter opdaget af en anden pioner inden for elektroteknik, Oliver Blackburn Shellenberger. Og i 1894 udviklede han en elmåler til AC-systemer. Skruemekanismen gav drejningsmoment.

Denne måler er dog ikke egnet til at arbejde med elektriske motorer, da den ikke leverer det spændingselement, der kræves til måling magtfaktor.

Denne tæller var lidt mindre end Blati-enheden, men også ret omfangsrig og ret tung - den vejede 41 kg, det vil sige mere end 16 kg. Først i 1914 blev enhedens vægt reduceret til 2,6 kg.

Der er ingen grænse for perfektion

Det kan således konstateres, at disken i begyndelsen af ​​det 20. århundrede blev en del af hverdagens praksis. Dette bekræftes også af udseendet af den første målestandard. Det blev udstedt af American National Standards Institute (ANSI) i 1910.

Karakteristisk er det, at standarden, udover at anerkende vigtigheden af ​​den videnskabelige betydning af måleudstyr, også understreger vigtigheden af ​​den kommercielle komponent. Den første kendte International Electrotechnical Commission (IEC) målestandard går tilbage til 1931.

I begyndelsen af ​​det 20. århundrede havde enhederne gennemgået en række ændringer uden at tage højde for reduktionen i vægt og dimensioner: udvidelse af belastningsområdet, kompensation for ændringer i belastningsfaktoren, spænding og temperatur, udseendet af bolden lejer og magnetiske lejer (som reducerede friktionen markant). Kvalitetsegenskaberne for bremseelektromagneterne og fjernelse af olie fra støtten og tællemekanismen blev forbedret, hvilket øgede levetiden.

Samtidig dukkede nye typer målere op - multitariffmåler, spidsbelastningsmåler, forudbetalt energimåler samt trefasede induktionsmålere. Sidstnævnte bruger to eller tre målesystemer monteret på en, to eller tre skiver. I 1934 dukkede en aktiv og reaktiv energimåler udviklet af Landis & Gyr op.

Det videre forløb af videnskabelige og tekniske fremskridt, såvel som udviklingen af ​​markedsrelationer, kom til udtryk i produktionen af ​​måleapparater. Udviklingen af ​​elektronik havde en alvorlig indvirkning - i 1970'erne, sammen med induktionsmåleapparater, dukkede elektroniske måleapparater op. Dette udvidede naturligvis funktionaliteten af ​​enhederne kraftigt. Først og fremmest er det det automatiserede regnskabssystemer (ASKUE), multitaksttilstand.

Efterfølgende blev målerens funktioner udvidet yderligere og overskredet grænserne for kun energi- og ressourcerapportering, herunder beskyttelse mod synlige overtrædelser, forudbetaling, belastningsbalanceringskontrol og en række andre funktioner.Aflæsninger læses fra elektriske netværk, telefonlinjer eller trådløse datatransmissionskanaler.