A villanyóra története

A 19. és 20. század szokatlanul nagyvonalúnak bizonyult a tudományos felfedezések terén, különösen az elektromágnesesség területén. A tudományos és műszaki haladás "alacsony indítása" a következő 150 évre az 1920-as években adatott meg. az elektromos áramok kölcsönhatásának felfedezése Andre Marie Ampere által… Georg Simon Ohm telepedett le utána 1827-ben Az áram és a feszültség kapcsolata a vezetékekben… Végül 1831-ben Michael Faraday felfedezte elektromágneses indukció törvénye, amelyek a következő kulcsfontosságú találmányok – generátor, transzformátor, villanymotor – működési elvei mögött állnak.

A villamos energia árucikké vált, mint ismeretes, a dinamónak köszönhetően, amelyet Anzós Jedlik magyar fizikus és Werner von Siemens német elektromos feltaláló 1861-ben, illetve 1867-ben egymástól függetlenül talált fel. Azóta az energiatermelés szilárdan kereskedelmi úton halad.

Azt kell mondanunk, hogy akkoriban a találmányok, felfedezések minden alkalommal „vártak”.Az elektromos lámpa, dinamó, villanymotor, transzformátor gondolatai mintha maguktól kristályosodtak volna ki a bolygó ellentétes részein.

Valami hasonló történt a számlálóval is, amit később az indukciós számláló "szerzője" (és egyben feltalálótársa) is felidézett transzformátor) Otto Titus Blaty magyar villamosmérnök: „A tudomány olyan volt, mint egy esőerdő. Csak egy jó fejszára volt szüksége, és bárhová ütöd, kivághatsz egy hatalmas fát. «

Az első szabadalmat az elektromos mérőórákra 1872-ben adták ki Samuel Gardiner amerikai feltalálónak. Készüléke azt az időt méri, ameddig az áram eléri a töltési pontot. Az egyetlen feltétel (ez is a készülék hátránya), hogy minden vezérelt lámpát egy kapcsolóhoz kell kötni.

A villamosenergia-fogyasztásmérők működésére vonatkozó új elvek kialakítása közvetlenül kapcsolódik a villamosenergia-elosztó rendszer fejlesztéséhez, optimalizálásához. De mivel ez a rendszer akkor még kialakulóban volt, nem lehetett biztosan megmondani, melyik elv lenne az optimális. Ezért egyidejűleg több alternatív változatot is kipróbáltak a gyakorlatban.

Mennyi a kilowatt súlya?

Például, ha a dinamó lehetővé tette jelentős mennyiségű villamos energia előállítását, akkor a Thomas Edison izzó hozzájárult egy kiterjedt világítási hálózat létrehozásához. Ennek eredményeként a Gardiner számláló elvesztette jelentőségét, és elektrolitszámlálóra váltották.

A villamos fogyasztásmérők széles körű használatának legkorábbi szakaszában az elektromosságot szó szerint "súlyozták". Az elektrolitmérő, amelyet ugyanaz a Thomas Alva Edison talált fel, ezen az elven működik.Valójában a mérőszámláló elektrolitikus volt, ahová a számlálási periódus elején egy nagyon pontosan kimért (amennyire akkoriban lehetett) rézlemezt helyeztek el.

Az elektroliton áthaladó áram következtében réz rakódik le. A beszámolási időszak végén a lemezt ismét lemértük, és a tömegkülönbség alapján számítottuk fel a villamosenergia-fogyasztást. Ezt az elvet először 1881-ben alkalmazták, és a 19. század végéig sikeresen alkalmazták.

Figyelemre méltó, hogy ezt a díjat köbláb gázban számítják ki, amelyet az elfogyasztott villamos energia előállításához használtak fel. Így kalibrálták az Edison elektrolizátort, majd a kényelem kedvéért Edison számlálószerkezettel szerelte fel készülékét - egyébként a mérőműszerről leolvasni az áramszolgáltatók számára rendkívül nehéz, a fogyasztók számára pedig teljesen lehetetlen folyamatnak tűnt. A kényelem azonban keveset tett hozzá.

Ezenkívül az elektrolitmérőknek (akkoriban a Siemens Shuckert vízmérőt, a Schott & Gen pedig higanymérőt gyártott) volt egy másik jelentős közös hátránya is. Csak amperórákat tudnak rögzíteni, és érzéketlenek maradnak a feszültségingadozásokra.

Az elektrolitszámlálóval párhuzamosan megjelent egy ingaszámláló. Működésének elvét először William Edward Ayrton és John Perry amerikaiak írták le ugyanabban az 1881-ben. De azóta, mint már említettük, az ötletek lebegtek a levegőben, nem meglepő, hogy három évvel később pontosan ugyanezt a pultot építette Németországban Hermann Aron.

Továbbfejlesztett formában a mérő két ingával van felszerelve, amelyek áramforráshoz vannak csatlakoztatva. Az inga alá még két, ellentétes tekercsű tekercset helyeztek.Az inga a tekercsek elektromos terhelés alatti kölcsönhatása következtében gyorsabban mozgott, mint anélkül.

A másik viszont lassabban haladt. Ugyanakkor az ingák percenként változtatták funkciójukat, hogy kompenzálják a rezgés kezdeti frekvenciájának különbségét. Az utazási különbséget a számláló mechanizmus veszi figyelembe. Bekapcsoláskor elindult az óra.

A változás szele

Az ingaszámlálók nem voltak olcsó "örömök", mivel két egész órát tartalmaztak. Egyúttal lehetővé tették az amperórák vagy wattórák rögzítését, ami miatt váltakozó áramú működésre alkalmatlanná váltak.

Forradalmi felfedezés a maga módján váltakozó áram, amelyet (természetesen egymástól függetlenül) az olasz Galileo Ferraris (1885) és Nikola Tesla (1888) készítettek, ösztönzésül szolgált a mérőeszközök fejlesztésének következő szakaszához.

1889-ben motorszámlálót fejlesztettek ki. Elihu Thomson amerikai mérnök tervezte a General Electric számára.

Az eszköz egy fémmag nélküli armatúramotor volt. A kollektoron lévő feszültség a tekercsen és az ellenálláson oszlik el. Az áram mozgatja az állórészt, ami a feszültség és az áram szorzatával arányos nyomatékot eredményez. Az armatúrára erősített alumínium tárcsára ható állandó elektromágnes fékezőnyomatékot biztosít. A villanyóra legjelentősebb hátránya a kollektor.

Mint tudják, abban az időben a tudományos közösségben nem volt egyetértés abban, hogy melyik rendszer egyenáram vagy váltóáram alapján – a legígéretesebb lesz… A Thomson által leírt mérőt elsősorban egyenáramra tervezték.

Mindeközben egyre szaporodnak a váltakozó áram melletti érvek, hiszen az egyenáram alkalmazása nem teszi lehetővé a feszültségváltást, és ennek következtében nagyobb rendszerek létrehozását. A váltakozó áram egyre szélesebb körben terjedt el, és a 20. század elején a váltakozó áramú rendszerek fokozatosan kezdték az egyenáramot felváltani az elektrotechnikai gyakorlatban.

Ez George Westinghouse számára (aki megszerezte a Tesla váltóáram használatára vonatkozó szabadalmait) azt a feladatot tűzte ki, hogy a villamos energia elszámolását a lehető legpontosabban számolja el. Ebben az időszakban (a transzformátor feltalálásával is összefüggésben) szabadalmaztatták a készüléket, amely valójában a prototípus volt. modern AC mérő… A történelemnek több „feltaláló atyja” is van az indukciós számlálónak.

Az első indukciós mérőeszközt "Ferraris-mérőnek" hívják, bár egyáltalán nem szerelte össze. A Ferrari érdeme a következő felfedezés: két forgó mező, amelyek fázison kívül vannak a váltakozó árammal, egy tömör forgórész – egy tárcsa vagy henger – forogását idézi elő. Az indukciós elven működő számlálókat ma is gyártják.

Otto Titus Blaty, a transzformátor feltalálójaként is ismert magyar mérnök javasolta az indukciós mérő saját változatát. 1889-ben két szabadalmat kapott egyszerre, 52 793 német és 423 210 amerikai egyesült államokbeli szabadalmat a hivatalosan "váltakozó áramú elektromos számlálóként" nevezett találmányra.

A szerző a következő leírást adta az eszközről: „Ez a számláló lényegében egy fém forgó testből, például tárcsából vagy hengerből áll, amelyre két, egymással fázison kívüli mágneses tér hat.

Ez a fáziseltolódás abból adódik, hogy az egyik mezőt a főáram hozza létre, míg a másik mezőt egy nagy öninduktivitású tekercs hozza létre, amely tolatja az áramkör azon pontjait, amelyek között a teljesítményfelvételt mérik.

A mágneses terek azonban nem egy forgástestben metszik egymást, mint a jól ismert Ferrari-mechanizmusban, hanem annak különböző részein, egymástól függetlenül haladnak át. » A Ganz által gyártott első munkalapok, ahol Blatti dolgozott, fa alapra voltak rögzítve, és 23 kg-ot nyomtak.

Természetesen ugyanakkor mindkét terület ugyanazt a jellemzőjét fedezte fel az elektrotechnika másik úttörője, Oliver Blackburn Shellenberger. 1894-ben pedig kifejlesztett egy elektromos fogyasztásmérőt a váltakozó áramú rendszerek számára. A csavaros mechanizmus nyomatékot biztosított.

Ez a mérő azonban nem alkalmas villanymotoros munkára, mivel nem biztosítja a méréshez szükséges feszültségelemet teljesítménytényező.

Ez a pult valamivel kisebb volt, mint a Blati készülék, de meglehetősen terjedelmes és meglehetősen nehéz is - 41 kilogrammot nyomott, azaz több mint 16 kilogrammot. Csak 1914-ben csökkentették a készülék súlyát 2,6 kg-ra.

A tökéletességnek nincs határa

Így megállapítható, hogy a 20. század elején a pult a mindennapi gyakorlat részévé vált. Ezt igazolja az első mérési etalon megjelenése is. Az Amerikai Nemzeti Szabványügyi Intézet (ANSI) adta ki 1910-ben.

Jellemző, hogy a szabvány a mérőeszközök tudományos jelentőségének felismerése mellett a kereskedelmi komponens jelentőségét is hangsúlyozza. Az első ismert Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság (IEC) mérési szabványa 1931-ből származik.

A 20. század elejére a készülékek számos változáson mentek keresztül, anélkül, hogy figyelembe vették volna a súly- és méretcsökkenést: a terhelési tartomány bővülése, a terhelési tényező, a feszültség és a hőmérséklet változásának kompenzálása, a labda megjelenése csapágyak és mágneses csapágyak (mely jelentősen csökkentette a súrlódást). Javultak a fékelektromágnesek minőségi jellemzői és az olaj eltávolítása a tartóból és a számláló mechanizmus, ami növelte az élettartamot.

Ezzel egyidejűleg új típusú mérőórák jelentek meg - többtarifás mérő, csúcsterhelésmérő, előre fizetett energiamérő, valamint háromfázisú indukciós mérő. Ez utóbbi két vagy három mérőrendszert használ egy, két vagy három tárcsára szerelve. 1934-ben megjelent a Landis & Gyr által kifejlesztett aktív és meddő energiamérő.

A tudományos-technikai haladás további menete, valamint a piaci viszonyok fejlődése a mérőeszközök gyártásában kapott kifejezést. Komoly hatással volt az elektronika fejlődése – az 1970-es években az indukciós mérőeszközök mellett megjelentek az elektronikus mérőeszközök is. Ez természetesen nagymértékben kibővítette a készülékek funkcionalitását. Először is az automatizált számviteli rendszerek (ASKUE), többtarifa mód.

Ezt követően a mérő funkciói tovább bővültek, és túllépték az energia- és erőforrás-jelentés határait, ideértve a látható jogsértések elleni védelmet, az előlegfizetést, a terheléselosztás ellenőrzését és számos egyéb funkciót.A leolvasásokat elektromos hálózatokról, telefonvonalakról vagy vezeték nélküli adatátviteli csatornákról olvassák le.