Elektrības skaitītāja vēsture

19. un 20. gadsimts izrādījās neparasti dāsns zinātniskos atklājumos, īpaši elektromagnētisma jomā. Zinātniskā un tehniskā progresa "zemais starts" nākamajiem 150 gadiem tika dots 1920. gados. Andre Marie Ampere atklāja elektrisko strāvu mijiedarbību… Georgs Saimons Omas apmetās pēc viņa 1827. gadā attiecības starp strāvu un spriegumu vados… Visbeidzot, 1831. gadā Maikls Faradejs atklāja elektromagnētiskās indukcijas likums, kas ir šādu galveno izgudrojumu - ģeneratora, transformatora, elektromotora - darbības principu pamatā.

Elektrība kļuva par preci, kā zināms, pateicoties dinamo, ko neatkarīgi izgudroja ungāru fiziķis Anžos Jedliks un vācu elektrības izgudrotājs Verners fon Sīmenss attiecīgi 1861. un 1867. gadā. Kopš tā laika elektroenerģijas ražošana ir stingri nostiprinājusies komerciālā ceļā.

Jāteic, ka tolaik izgudrojumi un atklājumi "gaidīja" ik uz soļa.Elektriskās lampas, dinamo, elektromotora, transformatora idejas it kā pašas izkristalizējās uz pretējām planētas daļām.

Kaut kas līdzīgs notika ar skaitītāju, ko vēlāk atsauca atmiņā indukcijas skaitītāja "autors" (un tajā pašā laikā līdzizgudrotājs transformators) Ungāru elektroinženieris Otto Titus Blaty: “Zinātne bija kā lietus mežs. Viņam vajadzēja tikai labu cirvi, un visur, kur trāpīsi, varēja nocirst milzīgu koku. «

Pirmais elektriskā skaitītāja patents tika izdots 1872. gadā amerikāņu izgudrotājam Samuelam Gardineram. Viņa ierīce mēra laiku, kas nepieciešams, lai elektrība sasniegtu uzlādes punktu. Vienīgais nosacījums (tas ir arī ierīces trūkums) ir tas, ka visām vadāmajām lampām jābūt savienotām ar vienu slēdzi.

Jaunu elektroenerģijas skaitītāju darbības principu izveide ir tieši saistīta ar elektroenerģijas sadales sistēmas pilnveidošanu un optimizāciju. Bet, tā kā tobrīd šī sistēma vēl tikai veidojās, nevarēja droši pateikt, kurš princips būtu optimāls. Tāpēc praksē tika izmēģinātas vairākas alternatīvas versijas vienlaikus.

Cik sver kilovats?

Piemēram, ja dinamo ļāva saražot elektroenerģiju ievērojamos apjomos, tad Tomasa Edisona spuldze veicināja plaša apgaismojuma tīkla izveidi. Tā rezultātā Gardiner skaitītājs zaudēja savu nozīmi un tika aizstāts ar elektrolītisko skaitītāju.

Elektrības skaitītāju plašās izmantošanas agrīnākajā posmā elektrība tika burtiski "svērta". Elektrolītiskais skaitītājs, ko izgudroja tas pats Tomass Alva Edisons, darbojas pēc šī principa.Faktiski skaitītāja skaitītājs bija elektrolītisks, kur skaitīšanas perioda sākumā tika novietota ļoti precīzi nosvērta (cik tas tajā laikā bija iespējams) vara plāksne.

Strāvas pārejas rezultātā caur elektrolītu tiek nogulsnēts varš. Pārskata perioda beigās plāksne tika vēlreiz nosvērta un elektroenerģijas patēriņš aprēķināts, pamatojoties uz svara starpību. Šis princips pirmo reizi tika piemērots 1881. gadā un tika veiksmīgi izmantots līdz 19. gadsimta beigām.

Jāatzīmē, ka šī maksa tiek aprēķināta kubikpēdās gāzes, kas tika izmantota patērētās elektroenerģijas ražošanai. Šādi tika kalibrēts Edisona elektrolizators.Tad ērtības labad Edisons aprīkoja savu ierīci ar skaitīšanas mehānismu – pretējā gadījumā rādījumu ņemšana no mērierīces šķita ārkārtīgi grūts process enerģētikas uzņēmumiem un pilnīgi neiespējams patērētājam. Tomēr ērtības pievienoja maz.

Turklāt elektrolītiskajiem skaitītājiem (tolaik Siemens Shuckert ražoja ūdens skaitītājus un Schott & Gen dzīvsudraba skaitītājus) bija vēl viens būtisks kopīgs trūkums. Tie var ierakstīt tikai ampērstundas un paliek nejutīgi pret sprieguma svārstībām.

Paralēli elektrolītiskajam skaitītājam parādījās svārsta skaitītājs. Pirmo reizi tās darbības principu aprakstīja amerikāņi Viljams Edvards Ertons un Džons Perijs tajā pašā 1881. gadā. Bet kopš tā laika, kā jau minēts, idejas lidoja gaisā, nav pārsteidzoši, ka trīs gadus vēlāk tieši tādu pašu leti Vācijā uzbūvēja Hermanis Ārons.

Uzlabotā veidā skaitītājs ir aprīkots ar diviem svārstiem ar spolēm, kas savienotas ar strāvas avotu. Zem svārsta tika novietotas vēl divas spoles ar pretējiem tinumiem.Svārsts spoļu mijiedarbības rezultātā zem elektriskās slodzes pārvietojās ātrāk nekā bez tā.

Savukārt otrs kustējās lēnāk. Tajā pašā laikā svārsti katru minūti mainīja savas funkcijas, lai kompensētu sākotnējās svārstību frekvences atšķirību. Ceļojuma atšķirība tiek ņemta vērā skaitīšanas mehānismā. Ieslēdzot strāvas padevi, pulkstenis tika ieslēgts.

Pārmaiņu vējš

Svārsta skaitītāji nebija lēts "prieks", jo tajos bija veseli divi pulksteņi. Tajā pašā laikā tie ļāva noteikt ampērstundas vai vatstundas, kas padarīja tās nepiemērotas maiņstrāvas darbībai.

Revolucionārs atklājums savā veidā maiņstrāva, ko (protams, neatkarīgi viens no otra) izgatavoja itāļu Galileo Ferraris (1885) un Nikola Tesla (1888), kalpoja par stimulu nākamajam mērierīču pilnveidošanas posmam.

1889. gadā tika izstrādāts motoru skaitītājs. To uzņēmumam General Electric izstrādāja amerikāņu inženieris Elihu Tomsons.

Ierīce bija armatūras motors bez metāla serdes. Spriegums pāri kolektoram tiek sadalīts pa spoli un rezistoru. Strāva darbina statoru, kā rezultātā griezes moments ir proporcionāls sprieguma un strāvas reizinājumam. Pastāvīgais elektromagnēts, kas iedarbojas uz alumīnija disku, kas piestiprināts armatūrai, nodrošina bremzēšanas momentu. Būtiskākais elektrības skaitītāja trūkums ir kolektors.

Kā jūs zināt, tajā laikā zinātnieku aprindās nebija vienprātības par to, kura no sistēmām pamatojoties uz līdzstrāvu vai maiņstrāvu — būs visdaudzsološākā… Thomson aprakstītais skaitītājs galvenokārt ir paredzēts līdzstrāvai.

Tikmēr argumenti par labu maiņstrāvai pieaug, jo līdzstrāvas izmantošana nepieļauj sprieguma izmaiņas un līdz ar to lielāku sistēmu izveidi. Maiņstrāva atrada arvien plašāku pielietojumu, un 20. gadsimta sākumā elektrotehnikas praksē maiņstrāvas sistēmas sāka pakāpeniski aizstāt līdzstrāvu.

Šim Džordžam Vestinghausam (kurš ieguva Teslas patentus maiņstrāvas izmantošanai) bija noteikts elektroenerģijas uzskaites uzdevums un šai uzskaitei bija jābūt pēc iespējas precīzākai. Šajā periodā (kas saistīts arī ar transformatora izgudrojumu) ierīce tika patentēta, kas faktiski bija prototips moderns maiņstrāvas skaitītājs… Vēsturei ir arī vairāki indukcijas skaitītāja “izgudrotāju tēvi”.

Pirmo indukcijas mērierīci sauc par «Ferrari meter», lai gan viņš to nemaz nesamontēja. Ferrari gods ir šāds atklājums: divi rotējoši lauki, kas ir ārpus fāzes ar maiņstrāvu, izraisa cieta rotora - diska vai cilindra - rotāciju. Skaitītāji, kuru pamatā ir indukcijas princips, tiek ražoti arī mūsdienās.

Ungāru inženieris Otto Titus Blaty, pazīstams arī kā transformatora izgudrotājs, ierosināja savu indukcijas skaitītāja versiju. 1889. gadā viņš saņēma uzreiz divus patentus — Vācijas numuru 52 793 un ASV numuru 423 210 — izgudrojumam, kas oficiāli apzīmēts kā "Maiņstrāvas elektriskais skaitītājs".

Autors sniedza šādu ierīces aprakstu: “Šis skaitītājs būtībā sastāv no metāla rotējoša korpusa, piemēram, diska vai cilindra, uz kuru iedarbojas divi magnētiskie lauki, kas ir ārpus fāzes viens ar otru.

Šī fāzes nobīde rodas tādēļ, ka vienu lauku ģenerē galvenā strāva, bet otru lauku ģenerē augstas pašinduktivitātes spole, kas manevrē ķēdes punktus, starp kuriem tiek mērīts enerģijas patēriņš.

Tomēr magnētiskie lauki nekrustojas apgriezienu ķermenī, kā tas ir labi zināmajā Ferrari mehānismā, bet gan iziet cauri dažādām tā daļām neatkarīgi viena no otras. » Pirmās Ganz ražotās darba virsmas, kurās strādāja Blatti, tika nostiprinātas uz koka pamatnes un svēra 23 kg.

Protams, tajā pašā laikā vienu un to pašu abu jomu īpašību atklāja cits elektrotehnikas pionieris Olivers Blekbērns Šellenbergers. Un 1894. gadā viņš izstrādāja elektroenerģijas skaitītāju maiņstrāvas sistēmām. Skrūves mehānisms nodrošināja griezes momentu.

Taču šis skaitītājs nav piemērots darbam ar elektromotoriem, jo ​​nenodrošina mērīšanai nepieciešamo sprieguma elementu spēka faktors.

Šis skaitītājs bija nedaudz mazāks par Blati ierīci, taču arī diezgan apjomīgs un diezgan smags - tas svēra 41 kilogramu, tas ir, vairāk nekā 16 kg. Tikai 1914. gadā ierīces svars tika samazināts līdz 2,6 kg.

Pilnībai nav robežu

Līdz ar to var apgalvot, ka 20. gadsimta sākumā skaitītājs kļuva par ikdienas prakses sastāvdaļu. To apliecina arī pirmā mērījumu etalona parādīšanās. To izdeva Amerikas Nacionālais standartu institūts (ANSI) 1910. gadā.

Raksturīgi, ka papildus mērierīču zinātniskās nozīmes atzīšanai standartā ir uzsvērta arī komerciālās sastāvdaļas nozīme. Pirmais zināmais Starptautiskās elektrotehniskās komisijas (IEC) mērījumu standarts ir datēts ar 1931. gadu.

Līdz 20. gadsimta sākumam ierīcēs tika veiktas vairākas izmaiņas, neņemot vērā svara un gabarītu samazināšanos: slodzes diapazona paplašināšana, slodzes koeficienta, sprieguma un temperatūras izmaiņu kompensācija, lodītes izskats. gultņi un magnētiskie gultņi (kas ievērojami samazināja berzi). Tika uzlaboti bremžu elektromagnētu kvalitātes raksturlielumi un eļļas noņemšana no balsta un skaitīšanas mehānisms, kas pagarināja kalpošanas laiku.

Tajā pašā laikā parādījās jauni skaitītāju veidi - daudztarifu skaitītāji, maksimālās slodzes skaitītāji, priekšapmaksas enerģijas skaitītāji, kā arī trīsfāzu indukcijas skaitītāji. Pēdējā izmanto divas vai trīs mērīšanas sistēmas, kas uzstādītas uz viena, diviem vai trim diskiem. 1934. gadā parādījās uzņēmuma Landis & Gyr izstrādātais aktīvās un reaktīvās enerģijas skaitītājs.

Zinātniskā un tehniskā progresa tālākā gaita, kā arī tirgus attiecību attīstība guva izpausmi mērierīču ražošanā. Nopietnu ietekmi atstāja elektronikas attīstība — 70. gados līdzās indukcijas mērierīcēm parādījās elektroniskās mērierīces. Protams, tas ievērojami paplašināja ierīču funkcionalitāti. Pirmkārt, tā ir automatizētas grāmatvedības sistēmas (ASKUE), vairāku tarifu režīms.

Pēc tam skaitītāja funkcijas paplašinājās vēl vairāk un pārsniedza tikai enerģijas un resursu ziņošanas robežas, tostarp aizsardzību pret redzamiem pārkāpumiem, priekšapmaksu, slodzes balansēšanas kontroli un vairākas citas funkcijas.Rādījumi tiek nolasīti no elektriskajiem tīkliem, telefona līnijām vai bezvadu datu pārraides kanāliem.