Historik om elmätaren

1800- och 1900-talen visade sig vara ovanligt generösa i vetenskapliga upptäckter, särskilt inom området elektromagnetism. Den "låga starten" för vetenskapliga och tekniska framsteg för de kommande 150 åren gavs på 1920-talet. upptäckten av växelverkan mellan elektriska strömmar av Andre Marie Ampere... Georg Simon Ohm bosatte sig efter honom 1827 förhållandet mellan ström och spänning i ledningar… Till slut, 1831, upptäckte Michael Faraday lagen om elektromagnetisk induktion, som ligger till grund för funktionsprinciperna för följande nyckeluppfinningar - generator, transformator, elmotor.

Elektricitet blev en handelsvara, som det är känt, tack vare dynamo, som uppfanns oberoende av den ungerska fysikern Anzós Jedlik och den tyske elektriska uppfinnaren Werner von Siemens 1861 respektive 1867. Sedan dess har kraftproduktionen etablerats på en kommersiell väg.

Det måste sägas att på den tiden "väntade" uppfinningar och upptäckter vid varje tur.Idéerna om elektrisk lampa, dynamo, elmotor, transformator kristalliserade som av sig själva på motsatta delar av planeten.

Något liknande hände med räknaren, som senare återkallades av "författaren" till induktionsräknaren (och samtidigt meduppfinnaren transformator) Ungerske elektroingenjören Otto Titus Blaty: ”Vetenskapen var som en regnskog. Allt han behövde var en bra yxa och var man än slog kunde man hugga ner ett enormt träd. «

Det första patentet för en elektrisk mätare utfärdades 1872 till den amerikanske uppfinnaren Samuel Gardiner. Hans enhet mäter den tid det tar för el att nå laddningspunkten. Det enda villkoret (detta är också en nackdel med enheten) är att alla styrda lampor måste anslutas till en strömbrytare.

Skapandet av nya principer för drift av elmätare är direkt relaterat till förbättring och optimering av eldistributionssystemet. Men eftersom detta system fortfarande var under uppbyggnad vid den tiden var det omöjligt att med säkerhet säga vilken princip som skulle vara optimal. Därför testades flera alternativa versioner i praktiken samtidigt.

Hur mycket väger en kilowatt?

Till exempel, om dynamo gjorde det möjligt att producera el i betydande volymer, bidrog Thomas Edison-glödlampan till skapandet av ett omfattande belysningsnätverk. Som ett resultat tappade Gardinerräknaren sin relevans och ersattes av en elektrolyträknare.

I det tidigaste skedet av den utbredda användningen av elmätare var elen bokstavligen "vägd". Elektrolytmätaren, som uppfanns av samme Thomas Alva Edison, fungerar på denna princip.I själva verket var mätarräknaren elektrolytisk, där en mycket noggrant vägd (så långt det var möjligt vid den tidpunkten) kopparplåt placerades i början av räkneperioden.

Som ett resultat av att ström passerar genom elektrolyten avsätts koppar. I slutet av rapportperioden vägdes plattan igen och elförbrukningen debiterades utifrån skillnaden i vikt. Denna princip tillämpades första gången 1881 och användes framgångsrikt fram till slutet av 1800-talet.

Det är anmärkningsvärt att denna avgift beräknas i kubikfot gas som användes för att generera den förbrukade elen. Så här kalibrerades en Edison-elektrolysör, och sedan utrustade Edison för enkelhetens skull sin enhet med en räknemekanism – annars verkade det att ta avläsningar från en mätenhet vara en process som är extremt svår för kraftbolagen och helt omöjlig för konsumenten. Men bekvämligheten tillade lite.

Dessutom hade elektrolytmätare (vid den tiden tillverkade Siemens Shuckert en vattenmätare och Schott & Gen en kvicksilvermätare) en annan betydande vanlig nackdel. De kan bara registrera amperetimmar och förblir okänsliga för spänningsfluktuationer.

Parallellt med elektrolyträknaren dök en pendelräknare upp. För första gången beskrevs principen för dess handling av amerikanerna William Edward Ayrton och John Perry samma år 1881. Men sedan dess, som redan nämnts, idéer svävade i luften, är det inte förvånande att tre år senare exakt samma disk byggdes i Tyskland av Hermann Aron.

I en förbättrad form är mätaren utrustad med två pendlar med spolar kopplade till en strömkälla. Ytterligare två spolar med motsatta lindningar placerades under pendeln.En pendel, som ett resultat av interaktionen mellan spolarna under en elektrisk belastning, rörde sig snabbare än utan den.

Den andra å andra sidan rörde sig långsammare. Samtidigt ändrade pendlarna sina funktioner varje minut för att kompensera för skillnaden i den initiala oscillationsfrekvensen. Skillnaden i resor redovisas i räknemekanismen. Vid start startade klockan.

Förändringens vind

Pendelräknare var inget billigt "nöje" då de innehöll två hela klockor. Samtidigt gjorde de det möjligt att fixa ampere-timmar eller wattimmar, vilket gjorde dem olämpliga för AC-drift.

En revolutionerande upptäckt på sitt sätt växelström, gjorda (naturligtvis oberoende av varandra) av italienaren Galileo Ferraris (1885) och Nikola Tesla (1888), fungerade som en stimulans för nästa steg i förbättringen av mätinstrument.

1889 utvecklades en motorräknare. Den designades för General Electric av den amerikanske ingenjören Elihu Thomson.

Enheten var en armaturmotor utan en metallkärna. Spänningen över kollektorn fördelas över spolen och resistorn. Ström driver statorn, vilket resulterar i ett vridmoment som är proportionellt mot produkten av spänning och ström. En permanent elektromagnet som verkar på en aluminiumskiva fäst vid ankaret ger ett bromsmoment. Den viktigaste nackdelen med elmätaren är samlaren.

Som ni vet fanns det vid den tiden ingen konsensus i det vetenskapliga samfundet om vilket av systemen— baserat på likström eller växelström — kommer att vara mest lovande… Mätaren som beskrivs av Thomson är främst konstruerad för likström.

Samtidigt växer argumenten för växelström, eftersom användningen av likström inte tillåter spänningsförändringar och, som ett resultat, skapandet av större system. Växelström fick mer och mer utbredd användning och i början av 1900-talet började växelströmssystem gradvis ersätta likström i elektroteknikpraktiken.

Denna uppsättning för George Westinghouse (som förvärvade Teslas patent för användning av växelström) uppgiften att redovisa elektricitet och denna redovisning måste vara så exakt som möjligt. Under denna period (även förknippad med transformatorns uppfinning) patenterades enheten, vilket faktiskt var prototypen modern AC-mätare… Historien har också flera "uppfinnarfäder" av induktionsräknaren.

Den första induktionsmätanordningen kallas «Ferraris-mätaren», även om han inte monterade den alls. Till Ferraris förtjänst är följande upptäckt: Två roterande fält, som är ur fas med växelströmmen, orsakar rotationen av en solid rötor - en skiva eller cylinder. Räknare baserade på induktionsprincipen tillverkas än idag.

Den ungerske ingenjören Otto Titus Blaty, även känd som transformatorns uppfinnare, föreslog sin version av induktionsmätaren. 1889 fick han två patent samtidigt, tyskt nummer 52 793 och US nummer 423 210, för en uppfinning som officiellt betecknas som "växelströmsräknaren".

Författaren gav följande beskrivning av enheten: "Denna räknare består i huvudsak av en metallisk roterande kropp, såsom en skiva eller cylinder, som påverkas av två magnetfält som är ur fas med varandra.

Denna fasförskjutning beror på att ett fält genereras av huvudströmmen, medan det andra fältet genereras av en spole med hög självinduktans som shuntar de punkter i kretsen mellan vilka effektförbrukningen mäts.

De magnetiska fälten skär sig dock inte i en rotationskropp, som i den välkända Ferrari-mekanismen, utan passerar genom olika delar av den oberoende av varandra. » De första bänkskivorna som tillverkades av Ganz, där Blatti arbetade, fixerades på en träbotten och vägde 23 kg.

Naturligtvis upptäcktes samtidigt samma egenskap hos båda fälten av en annan pionjär inom elektroteknik, Oliver Blackburn Shellenberger. Och 1894 utvecklade han en elmätare för AC-system. Skruvmekanismen gav vridmoment.

Denna mätare är dock inte lämplig för att arbeta med elmotorer, eftersom den inte ger det spänningselement som krävs för mätning effektfaktor.

Denna räknare var något mindre än Blati-enheten, men också ganska skrymmande och ganska tung - den vägde 41 kg, det vill säga mer än 16 kg. Först 1914 reducerades enhetens vikt till 2,6 kg.

Det finns ingen gräns för perfektion

Därmed kan man konstatera att disken i början av 1900-talet blev en del av vardagen. Detta bekräftas också av utseendet på den första mätstandarden. Det utfärdades av American National Standards Institute (ANSI) 1910.

Karakteristiskt är att standarden, förutom att erkänna vikten av den vetenskapliga betydelsen av mätanordningar, också betonar vikten av den kommersiella komponenten. Den första kända mätstandarden för International Electrotechnical Commission (IEC) går tillbaka till 1931.

I början av 1900-talet hade enheterna genomgått ett antal förändringar, utan att ta hänsyn till minskningen av vikt och dimensioner: utvidgning av lastområdet, kompensation för förändringar i lastfaktor, spänning och temperatur, bollens utseende lager och magnetiska lager (vilket minskade friktionen avsevärt). Kvalitetsegenskaperna hos bromselektromagneterna och avlägsnandet av olja från stödet och räknemekanismen förbättrades, vilket ökade livslängden.

Samtidigt dök det upp nya typer av mätare - multitaxemätare, topplastmätare, förbetald energimätare, såväl som trefasinduktionsmätare. Den senare använder två eller tre mätsystem monterade på en, två eller tre skivor. 1934 dök en aktiv och reaktiv energimätare utvecklad av Landis & Gyr upp.

Den fortsatta utvecklingen av vetenskapliga och tekniska framsteg, liksom utvecklingen av marknadsrelationer, kom till uttryck i produktionen av mätanordningar. Utvecklingen av elektronik hade en allvarlig inverkan - på 1970-talet, tillsammans med induktionsmätapparater, dök det upp elektroniska mätapparater. Naturligtvis utökade detta enhetens funktionalitet avsevärt. Först och främst är det så automatiserade bokföringssystem (ASKUE), multitariffläge.

Därefter utökades mätarens funktioner ytterligare och gick utöver gränserna för enbart energi- och resursrapportering, vilket inkluderar skydd mot synliga överträdelser, förskottsbetalning, lastbalanseringskontroll och en rad andra funktioner.Avläsningar läses från elektriska nätverk, telefonlinjer eller trådlösa dataöverföringskanaler.