Sejarah meter elektrik

Abad ke-19 dan ke-20 terbukti luar biasa murah hati dalam penemuan saintifik, terutamanya dalam bidang elektromagnetisme. "Permulaan rendah" kemajuan saintifik dan teknikal untuk 150 tahun akan datang diberikan pada tahun 1920-an. penemuan interaksi arus elektrik oleh Andre Marie Ampere… Georg Simon Ohm menetap selepas dia pada tahun 1827 hubungan antara arus dan voltan dalam wayar… Akhirnya, pada tahun 1831, Michael Faraday menemui hukum aruhan elektromagnet, yang mendasari prinsip operasi ciptaan utama berikut - penjana, pengubah, motor elektrik.

Elektrik menjadi komoditi, seperti yang diketahui, terima kasih kepada dinamo, yang dicipta secara bebas oleh ahli fizik Hungary Anzós Jedlik dan pencipta elektrik Jerman Werner von Siemens pada tahun 1861 dan 1867 masing-masing. Sejak itu, penjanaan kuasa telah ditubuhkan dengan kukuh pada laluan komersial.

Ia mesti dikatakan bahawa pada masa itu ciptaan dan penemuan "menunggu" pada setiap masa.Idea lampu elektrik, dinamo, motor elektrik, pengubah terhablur seolah-olah dengan sendirinya di bahagian bertentangan planet ini.

Sesuatu yang serupa berlaku dengan kaunter, yang kemudiannya dipanggil semula oleh "pengarang" kaunter induksi (dan pada masa yang sama pencipta bersama pengubah) Jurutera elektrik Hungary Otto Titus Blaty: “Sains adalah seperti hutan hujan. Apa yang dia perlukan hanyalah kapak yang bagus dan di mana sahaja anda memukul anda boleh menebang pokok yang besar. «

Paten pertama untuk meter elektrik dikeluarkan pada tahun 1872 kepada pencipta Amerika Samuel Gardiner. Perantinya mengukur masa yang diperlukan untuk elektrik mencapai titik pengecasan. Satu-satunya syarat (ini juga merupakan kelemahan peranti) ialah semua lampu terkawal mesti disambungkan kepada satu suis.

Penciptaan prinsip baru untuk pengendalian meter elektrik secara langsung berkaitan dengan penambahbaikan dan pengoptimuman sistem pengagihan elektrik. Tetapi kerana pada masa itu sistem ini masih dibentuk, adalah mustahil untuk mengatakan dengan pasti prinsip mana yang akan optimum. Oleh itu, beberapa versi alternatif telah diuji dalam amalan pada masa yang sama.

Berapa berat kilowatt?

Sebagai contoh, jika dinamo memungkinkan untuk menghasilkan tenaga elektrik dalam jumlah yang besar, maka mentol lampu Thomas Edison menyumbang kepada penciptaan rangkaian pencahayaan yang luas. Akibatnya, kaunter Gardiner kehilangan kaitannya dan digantikan dengan kaunter elektrolitik.

Pada peringkat terawal penggunaan meter elektrik yang meluas, elektrik secara literal "ditimbang". Meter elektrolitik, yang dicipta oleh Thomas Alva Edison yang sama, berfungsi berdasarkan prinsip ini.Sebenarnya, kaunter meter adalah elektrolitik, di mana plat tembaga yang ditimbang dengan sangat tepat (sejauh mungkin pada masa itu) diletakkan pada permulaan tempoh pengiraan.

Hasil daripada laluan arus melalui elektrolit, kuprum dimendapkan. Pada akhir tempoh pelaporan, plat ditimbang semula dan penggunaan elektrik dicaj berdasarkan perbezaan berat. Prinsip ini mula digunakan pada tahun 1881 dan berjaya digunakan sehingga akhir abad ke-19.

Perlu diperhatikan bahawa bayaran ini dikira dalam kaki padu gas yang digunakan untuk menjana tenaga elektrik yang digunakan. Beginilah cara elektrolisis Edison ditentukur. Kemudian, untuk kemudahan, Edison melengkapkan perantinya dengan mekanisme pengiraan - jika tidak, mengambil bacaan daripada peranti pengukur nampaknya merupakan satu proses yang amat sukar bagi syarikat kuasa dan sama sekali mustahil bagi pengguna. Namun, kemudahan itu menambah sedikit.

Di samping itu, meter elektrolitik (pada masa itu Siemens Shuckert menghasilkan meter air dan meter merkuri Schott & Gen) mempunyai satu lagi kelemahan biasa yang ketara. Mereka hanya boleh merakam amp-jam dan kekal tidak sensitif terhadap turun naik voltan.

Selari dengan pembilang elektrolitik, pembilang bandul muncul. Buat pertama kalinya, prinsip tindakannya diterangkan oleh orang Amerika William Edward Ayrton dan John Perry pada tahun yang sama 1881. Tetapi sejak itu, seperti yang telah disebutkan, idea-idea terapung di udara, tidak menghairankan bahawa tiga tahun kemudian persis kaunter yang sama dibina di Jerman oleh Hermann Aron.

Dalam bentuk yang lebih baik, meter dilengkapi dengan dua bandul dengan gegelung yang disambungkan kepada sumber arus. Dua lagi gegelung dengan belitan bertentangan diletakkan di bawah bandul.Bandul, akibat interaksi gegelung di bawah beban elektrik, bergerak lebih cepat daripada tanpanya.

Yang lain pula bergerak lebih perlahan. Pada masa yang sama, bandul menukar fungsinya setiap minit untuk mengimbangi perbezaan frekuensi awal ayunan. Perbezaan dalam perjalanan diambil kira dalam mekanisme pengiraan. Apabila dihidupkan, jam dimulakan.

Angin perubahan

Kaunter pendulum bukanlah "keseronokan" yang murah kerana ia mengandungi dua jam keseluruhan. Pada masa yang sama, mereka membolehkan untuk menetapkan amp-hours atau watt-hours, yang menjadikannya tidak sesuai untuk operasi AC.

Penemuan revolusioner dengan cara tersendiri arus ulang alik, dibuat (sudah tentu, secara bebas antara satu sama lain) oleh Itali Galileo Ferraris (1885) dan Nikola Tesla (1888), berfungsi sebagai rangsangan untuk peringkat seterusnya dalam penambahbaikan alat pengukur.

Pada tahun 1889, kaunter motor telah dibangunkan. Ia direka untuk General Electric oleh jurutera Amerika Elihu Thomson.

Peranti itu ialah motor angker tanpa teras logam. Voltan merentasi pengumpul diagihkan merentasi gegelung dan perintang. Arus memacu stator, menghasilkan tork yang berkadar dengan hasil voltan dan arus. Elektromagnet kekal yang bertindak pada cakera aluminium yang dipasang pada angker memberikan tork brek. Kelemahan meter elektrik yang paling ketara ialah pengumpul.

Seperti yang anda ketahui, pada masa itu tidak ada konsensus dalam komuniti saintifik tentang sistem yang mana— berdasarkan arus terus atau arus ulang alik — akan menjadi yang paling menjanjikan… Meter yang diterangkan oleh Thomson direka terutamanya untuk arus terus.

Sementara itu, hujah yang memihak kepada arus ulang-alik semakin berkembang, kerana penggunaan arus terus tidak membenarkan perubahan voltan dan, akibatnya, penciptaan sistem yang lebih besar. Arus ulang alik didapati semakin meluas digunakan, dan pada awal abad ke-20, sistem arus ulang alik mula beransur-ansur menggantikan arus terus dalam amalan kejuruteraan elektrik.

Set ini untuk George Westinghouse (yang memperoleh paten Tesla untuk penggunaan arus ulang alik) tugas perakaunan untuk elektrik dan perakaunan ini harus setepat mungkin. Dalam tempoh ini (juga dikaitkan dengan penciptaan pengubah) peranti itu telah dipatenkan, yang sebenarnya merupakan prototaip meter AC moden… Sejarah juga mempunyai beberapa "bapa pencipta" kaunter induksi.

Alat pengukur aruhan pertama dipanggil «Ferraris meter», walaupun dia tidak memasangnya sama sekali. Terima kasih kepada Ferrari adalah penemuan berikut: Dua medan berputar, yang berada di luar fasa dengan arus ulang alik, menyebabkan putaran pemutar pepejal - cakera atau silinder. Kaunter berdasarkan prinsip aruhan masih dihasilkan sehingga kini.

Jurutera Hungary Otto Titus Blaty, juga dikenali sebagai pencipta pengubah, mencadangkan versi meter aruhannya. Pada tahun 1889, beliau menerima dua paten sekaligus, nombor Jerman 52,793 dan nombor AS 423,210, untuk ciptaan yang secara rasminya ditetapkan sebagai "Kaunter Elektrik Arus Ulang-alik."

Penulis memberikan penerangan berikut tentang peranti itu: “Kaunter ini pada dasarnya terdiri daripada badan berputar logam, seperti cakera atau silinder, yang digerakkan oleh dua medan magnet yang berada di luar fasa antara satu sama lain.

Peralihan fasa ini terhasil daripada fakta bahawa satu medan dijana oleh arus utama, manakala medan satu lagi dijana oleh gegelung kearuhan diri yang tinggi yang memecut titik-titik dalam litar di antaranya penggunaan kuasa diukur.

Walau bagaimanapun, medan magnet tidak bersilang dalam badan revolusi, seperti dalam mekanisme Ferrari yang terkenal, tetapi melalui bahagian yang berbeza secara berasingan antara satu sama lain. » Countertop pertama yang dihasilkan oleh Ganz, tempat Blatti bekerja, dipasang pada tapak kayu dan seberat 23 kg.

Sudah tentu, pada masa yang sama, ciri yang sama bagi kedua-dua bidang ditemui oleh seorang lagi perintis kejuruteraan elektrik, Oliver Blackburn Shellenberger. Dan pada tahun 1894, beliau membangunkan meter elektrik untuk sistem AC. Mekanisme skru menyediakan tork.

Walau bagaimanapun, meter ini tidak sesuai untuk bekerja dengan motor elektrik, kerana ia tidak menyediakan elemen voltan yang diperlukan untuk pengukuran faktor kuasa.

Kaunter ini lebih kecil sedikit daripada peranti Blati, tetapi juga agak besar dan agak berat - ia mempunyai berat 41 kilogram, iaitu, lebih daripada 16 kg. Hanya pada tahun 1914, berat peranti dikurangkan kepada 2.6 kg.

Tiada had untuk kesempurnaan

Oleh itu, boleh dinyatakan bahawa pada awal abad ke-20, kaunter menjadi sebahagian daripada amalan harian. Ini juga disahkan oleh kemunculan standard pengukuran pertama. Ia dikeluarkan oleh American National Standards Institute (ANSI) pada tahun 1910.

Secara cirinya, selain mengiktiraf kepentingan kepentingan saintifik alat pengukur, piawaian ini juga menekankan kepentingan komponen komersial. Piawaian pengukuran Suruhanjaya Elektroteknik Antarabangsa (IEC) pertama yang diketahui bermula pada tahun 1931.

Menjelang permulaan abad ke-20, peranti telah mengalami beberapa perubahan, tanpa mengambil kira pengurangan berat dan dimensi: pengembangan julat beban, pampasan untuk perubahan dalam faktor beban, voltan dan suhu, penampilan bola galas dan galas magnetik (yang mengurangkan geseran dengan ketara). Ciri-ciri kualiti elektromagnet brek dan penyingkiran minyak dari sokongan dan mekanisme pengiraan telah diperbaiki, yang meningkatkan hayat perkhidmatan.

Pada masa yang sama, jenis meter baharu muncul - meter pelbagai tarif, meter beban puncak, meter tenaga prabayar, serta meter aruhan tiga fasa. Yang terakhir menggunakan dua atau tiga sistem pengukur yang dipasang pada satu, dua atau tiga cakera. Pada tahun 1934, meter tenaga aktif dan reaktif yang dibangunkan oleh Landis & Gyr muncul.

Perjalanan selanjutnya kemajuan saintifik dan teknikal, serta perkembangan hubungan pasaran, mendapati ekspresi dalam pengeluaran alat pengukur. Perkembangan elektronik mempunyai kesan yang serius — pada tahun 1970-an, bersama-sama dengan peranti pengukur aruhan, peranti pengukur elektronik muncul. Sememangnya, ini telah meluaskan fungsi peranti. Pertama sekali, ia adalah sistem perakaunan automatik (ASKUE), mod berbilang tarif.

Selepas itu, fungsi meter berkembang lebih jauh dan melangkaui had pelaporan tenaga dan sumber sahaja. Ini termasuk perlindungan terhadap pelanggaran yang boleh dilihat, prabayaran, kawalan pengimbangan beban dan beberapa fungsi lain.Bacaan dibaca daripada rangkaian elektrik, talian telefon atau saluran penghantaran data tanpa wayar.