Historie elektroměru

19. a 20. století se ukázalo jako neobyčejně štědré ve vědeckých objevech, zejména v oblasti elektromagnetismu. "Nízký start" vědeckého a technického pokroku na dalších 150 let byl dán ve 20. letech 20. století. objev interakce elektrických proudů Andre Marie Ampere… Georg Simon Ohm se po něm usadil v roce 1827 vztah mezi proudem a napětím ve vodičích… Nakonec v roce 1831 objevil Michael Faraday zákon elektromagnetické indukce, které jsou základem principů činnosti následujících klíčových vynálezů — generátor, transformátor, elektromotor.

Elektřina se stala komoditou, jak je známo, díky dynamu, které nezávisle na sobě vynalezli maďarský fyzik Anzós Jedlik a německý vynálezce elektrotechniky Werner von Siemens v roce 1861 a 1867. Od té doby se výroba elektřiny pevně usadila na komerční cestě.

Nutno říci, že v té době vynálezy a objevy „čekaly“ na každém kroku.Myšlenky elektrické lampy, dynama, elektromotoru, transformátoru jakoby samy vykrystalizovaly na opačných částech planety.

Něco podobného se stalo s počítadlem, na což později vzpomínal „autor“ indukčního počítadla (a zároveň spoluvynálezce transformátor) Maďarský elektrotechnik Otto Titus Blaty: „Věda byla jako deštný prales. Potřeboval jen dobrou sekeru a kamkoli se trefil, mohl pokácet obrovský strom. «

První patent na elektroměr byl vydán v roce 1872 americkému vynálezci Samuelu Gardinerovi. Jeho zařízení měří čas, za který elektřina dosáhne dobíjecího bodu. Jedinou podmínkou (to je také nevýhoda zařízení) je, že všechny ovládané lampy musí být připojeny k jednomu spínači.

Tvorba nových zásad pro provoz elektroměrů přímo souvisí se zkvalitněním a optimalizací distribuční soustavy elektřiny. Protože se ale v té době tento systém teprve formoval, nedalo se s jistotou říci, který princip by byl optimální. Proto bylo v praxi testováno několik alternativních verzí současně.

Kolik váží kilowatt?

Pokud například dynamo umožnilo vyrábět elektřinu ve významných objemech, pak žárovka Thomase Edisona přispěla k vytvoření rozsáhlé osvětlovací sítě. V důsledku toho Gardinerův čítač ztratil svůj význam a byl nahrazen elektrolytickým čítačem.

V nejranější fázi rozšířeného používání elektroměrů byla elektřina doslova „vážena“. Na tomto principu funguje elektroměr, který vynalezl stejný Thomas Alva Edison.Ve skutečnosti bylo počítadlo měřidel elektrolytické, kde byla na začátku počítacího období umístěna velmi přesně zvážená (v rámci tehdejších možností) měděná deska.

V důsledku průchodu proudu elektrolytem dochází k usazování mědi. Na konci sledovaného období byla deska znovu zvážena a spotřeba elektřiny byla účtována na základě rozdílu hmotnosti. Tento princip byl poprvé aplikován v roce 1881 a úspěšně se používal až do konce 19. století.

Je pozoruhodné, že tento poplatek se počítá v kubických stopách plynu, který byl použit k výrobě spotřebované elektřiny. Takto byl kalibrován Edisonův elektrolyzér.Poté Edison pro pohodlí vybavil své zařízení počítacím mechanismem – jinak se zdálo, že odečítání z měřicího zařízení je pro energetické společnosti extrémně obtížný a pro spotřebitele zcela nemožný. Pohodlí však přidalo jen málo.

Elektrolytické měřiče (tehdy Siemens Shuckert vyráběl vodoměr a Schott & Gen rtuťový měřič) měly navíc další významnou společnou nevýhodu. Mohou zaznamenávat pouze ampérhodiny a zůstávají necitlivé na kolísání napětí.

Paralelně s elektrolytickým počítadlem se objevilo počítadlo kyvadla. Poprvé princip jeho působení popsali Američané William Edward Ayrton a John Perry ve stejném roce 1881. Od té doby se ale, jak již bylo řečeno, vznášely ve vzduchu myšlenky, není divu, že o tři roky později přesně stejný pult postavil v Německu Hermann Aron.

Ve vylepšené podobě je měřič vybaven dvěma kyvadly s cívkami připojenými ke zdroji proudu. Pod kyvadlo byly umístěny další dvě cívky s opačným vinutím.Kyvadlo se v důsledku interakce cívek pod elektrickým zatížením pohybovalo rychleji než bez něj.

Druhý se naopak pohyboval pomaleji. Kyvadla přitom každou minutu měnila své funkce, aby kompenzovala rozdíl v počáteční frekvenci kmitání. Rozdíl v jízdě je zohledněn v počítacím mechanismu. Po zapnutí se hodiny spustily.

Vítr změn

Kyvadlové počítadla nebyly levnou „požitkem“, protože obsahovaly celé dvoje hodiny. Zároveň umožnily opravit ampérhodiny nebo watthodiny, což je činilo nevhodnými pro střídavý provoz.

Svým způsobem revoluční objev střídavý proud, vyrobený (samozřejmě nezávisle na sobě) Italem Galileem Ferrarisem (1885) a Nikolou Teslou (1888), posloužil jako podnět pro další etapu zdokonalování měřicích zařízení.

V roce 1889 byl vyvinut motorový čítač. Pro General Electric jej navrhl americký inženýr Elihu Thomson.

Zařízením byl motor s kotvou bez kovového jádra. Napětí na kolektoru je distribuováno přes cívku a rezistor. Proud pohání stator, což má za následek točivý moment úměrný součinu napětí a proudu. Permanentní elektromagnet působící na hliníkový kotouč připevněný ke kotvě zajišťuje brzdný moment. Nejvýznamnější nevýhodou elektroměru je kolektor.

Jak víte, v té době neexistovala ve vědecké komunitě shoda ohledně toho, který ze systémů – založené na stejnosměrném nebo střídavém proudu — bude nejslibnější… Měřič popsaný společností Thomson je určen především pro stejnosměrný proud.

Mezitím sílí argumenty ve prospěch střídavého proudu, protože použití stejnosměrného proudu neumožňuje změny napětí a v důsledku toho vytváření větších systémů. Střídavý proud nacházel stále širší uplatnění a počátkem 20. století začaly střídavé systémy v elektrotechnické praxi postupně nahrazovat stejnosměrný proud.

Tento soubor pro George Westinghouse (který získal Teslovy patenty na použití střídavého proudu) úkol účtovat elektřinu a toto účtování muselo být co nejpřesnější. V tomto období (také spojeném s vynálezem transformátoru) bylo zařízení patentováno, což byl vlastně prototyp moderní AC měřič… Historie má také několik „otců vynálezců“ indukčního čítače.

První indukční měřicí zařízení se nazývá «Ferraris meter», ačkoli jej vůbec nesestavil. Ke cti Ferrari slouží následující objev: Dvě rotující pole, která jsou mimo fázi se střídavým proudem, způsobují rotaci pevného rotoru - disku nebo válce. Čítače na indukčním principu se vyrábějí dodnes.

Maďarský inženýr Otto Titus Blaty, známý také jako vynálezce transformátoru, navrhl svou verzi indukčního měřiče. V roce 1889 obdržel dva patenty najednou, německé číslo 52 793 a americké číslo 423 210, na vynález oficiálně označený jako „Elektrický čítač střídavého proudu“.

Autor uvedl následující popis zařízení: „Tento čítač se v podstatě skládá z kovového rotujícího tělesa, jako je disk nebo válec, na které působí dvě magnetická pole, která jsou navzájem mimo fázi.

Tento fázový posun vyplývá ze skutečnosti, že jedno pole je generováno hlavním proudem, zatímco druhé pole je generováno cívkou s vysokou vlastní indukčností, která posunuje body v obvodu, mezi kterými se měří spotřeba energie.

Magnetická pole se však neprotínají v rotačním tělese, jako je tomu u známého Ferrari mechanismu, ale procházejí jeho různými částmi nezávisle na sobě. » První pracovní desky vyrobené společností Ganz, kde Blatti pracoval, byly upevněny na dřevěném podstavci a vážily 23 kg.

Samozřejmě ve stejnou dobu stejnou charakteristiku obou oborů objevil další průkopník elektrotechniky Oliver Blackburn Shellenberger. A v roce 1894 vyvinul elektroměr pro AC systémy. Šroubový mechanismus poskytoval krouticí moment.

Tento měřič však není vhodný pro práci s elektromotory, protože neposkytuje napěťový prvek potřebný pro měření faktor síly.

Tento pult byl o něco menší než zařízení Blati, ale také značně objemný a poměrně těžký - vážil 41 kilogramů, tedy více než 16 kg. Teprve v roce 1914 byla hmotnost zařízení snížena na 2,6 kg.

Dokonalosti se meze nekladou

Lze tedy konstatovat, že na počátku 20. století se pult stal součástí každodenní praxe. To potvrzuje i výskyt prvního měřícího standardu. Byl vydán Americkým národním institutem pro normalizaci (ANSI) v roce 1910.

Je charakteristické, že norma kromě uznání významu vědeckého významu měřicích zařízení zdůrazňuje také význam komerční složky. První známý standard měření Mezinárodní elektrotechnické komise (IEC) pochází z roku 1931.

Do začátku 20. století prošla zařízení řadou změn, bez ohledu na snížení hmotnosti a rozměrů: rozšíření rozsahu zátěže, kompenzace změn zátěžového faktoru, napětí a teploty, vzhled koule ložiska a magnetická ložiska (která výrazně snížila tření). Zlepšila se kvalitativní charakteristika brzdových elektromagnetů a odstranění oleje z podpěry a počítacího mechanismu, čímž se zvýšila životnost.

Současně se objevily nové typy měřičů - multitarifní měřič, měřič špičkového zatížení, měřič předplacené energie a také třífázové indukční měřiče. Ten využívá dva nebo tři měřicí systémy namontované na jednom, dvou nebo třech kotoučích. V roce 1934 se objevil měřič aktivní a reaktivní energie vyvinutý firmou Landis & Gyr.

Další průběh vědeckotechnického pokroku, stejně jako vývoj tržních vztahů, našel výraz ve výrobě měřicích přístrojů. Rozvoj elektroniky měl vážný dopad — v 70. letech se spolu s indukčními měřicími přístroji objevily elektronické měřicí přístroje. To samozřejmě značně rozšířilo funkčnost zařízení. Za prvé, je automatizované účetní systémy (ASKUE), multi-tarifní režim.

Následně se funkce elektroměru ještě rozšířily a přesáhly hranice pouze hlášení energií a zdrojů, včetně ochrany před viditelným narušením, předplatby, kontroly vyrovnávání zátěže a řady dalších funkcí.Údaje se odečítají z elektrických sítí, telefonních linek nebo kanálů bezdrátového přenosu dat.