Elektriarvesti ajalugu
19. ja 20. sajand osutusid teadusavastustes, eriti elektromagnetismi vallas, ebatavaliselt heldeks. Teadusliku ja tehnilise progressi "madal algus" järgmiseks 150 aastaks anti 1920. aastatel. Andre Marie Ampere avastas elektrivoolude vastasmõju… Georg Simon Ohm asus tema järel elama 1827. aastal voolu ja pinge seos juhtmetes… Lõpuks, aastal 1831, avastas Michael Faraday elektromagnetilise induktsiooni seadus, mis on järgmiste võtmeleiutiste — generaator, trafo, elektrimootor — tööpõhimõtete aluseks.
Elekter sai teatavasti kaubaks tänu dünamole, mille leiutasid iseseisvalt Ungari füüsik Anzós Jedlik ja Saksa elektrileiutaja Werner von Siemens vastavalt 1861. ja 1867. aastal. Sellest ajast alates on elektritootmine kindlalt kaubanduslikul teel.
Peab ütlema, et toona ootasid leiutisi ja avastusi igal sammul.Ideed elektrilambist, dünamost, elektrimootorist, trafost kristalliseerusid justkui iseenesest planeedi vastaskülgedel.
Midagi sarnast juhtus loenduriga, mida hiljem meenutas induktsioonloenduri "autor" (ja samas ka kaasleiutaja trafo) Ungari elektriinsener Otto Titus Blaty: „Teadus oli nagu vihmamets. Tal oli vaja vaid head kirvest ja kuhu iganes sa tabad, võisid maha raiuda tohutu puu. «
Esimene elektriarvesti patent anti välja 1872. aastal Ameerika leiutajale Samuel Gardinerile. Tema seade mõõdab aega, mis kulub elektri jõudmiseks laadimispunkti. Ainus tingimus (see on ka seadme puudus) on see, et kõik juhitavad lambid peavad olema ühendatud ühe lülitiga.
Elektriarvestite töötamise uute põhimõtete loomine on otseselt seotud elektrijaotussüsteemi täiustamise ja optimeerimisega. Aga kuna sel ajal see süsteem alles kujunes, siis ei saanud kindlalt öelda, milline põhimõte oleks optimaalne. Seetõttu katsetati praktikas korraga mitut alternatiivset versiooni.
Kui palju kilovatt kaalub?
Näiteks kui dünamo võimaldas elektrit toota märkimisväärsetes kogustes, siis Thomas Edisoni lambipirn aitas kaasa ulatusliku valgustusvõrgu loomisele. Selle tulemusena kaotas Gardineri loendur oma tähtsuse ja see asendati elektrolüütilise loenduriga.
Elektriarvestite laialdase kasutamise kõige varasemas etapis oli elekter sõna otseses mõttes "kaalutud". Sellel põhimõttel töötab sama Thomas Alva Edisoni leiutatud elektrolüütmeeter.Tegelikult oli arvestiloendur elektrolüütiline, kuhu loendusperioodi alguses asetati väga täpselt kaalutud (nii palju kui tol ajal oli võimalik) vaskplaat.
Voolu läbi elektrolüüdi läbimise tulemusena sadestub vask. Aruandeperioodi lõpus kaaluti plaat uuesti ja elektrikulu arvestati kaaluvahe alusel. Seda põhimõtet rakendati esmakordselt 1881. aastal ja seda kasutati edukalt kuni 19. sajandi lõpuni.
Tähelepanuväärne on see, et see tasu on arvestatud tarbitud elektri tootmiseks kasutatud gaasi kuupjalgades. Nii kalibreeriti Edisoni elektrolüüs.Seejärel varustas Edison oma seadme mugavuse huvides loendusmehhanismiga – muidu tundus mõõteseadmest näitude võtmine elektrifirmadele üliraske ja tarbijale täiesti võimatu protsess. Mugavus andis aga vähe juurde.
Lisaks oli elektrolüütmõõturitel (sel ajal Siemens Shuckert tootis veearvestit ja Schott & Gen elavhõbedaarvestit) veel üks oluline ühine puudus. Nad suudavad salvestada ainult ampertunde ja jäävad pingekõikumiste suhtes tundetuks.
Paralleelselt elektrolüütiloenduriga ilmus pendliloendur. Esimest korda kirjeldasid selle toimimise põhimõtet ameeriklased William Edward Ayrton ja John Perry samal aastal 1881. Kuid sellest ajast saadik, nagu juba mainitud, hõljusid ideed õhus, pole üllatav, et kolm aastat hiljem täpselt sama leti ehitas Saksamaal Hermann Aron.
Täiustatud kujul on arvesti varustatud kahe pendliga, mille mähised on ühendatud vooluallikaga. Pendli alla asetati veel kaks vastassuunalise mähisega mähist.Pendel liikus elektrilise koormuse all olevate mähiste vastasmõju tulemusena kiiremini kui ilma selleta.
Teine aga liikus aeglasemalt. Samal ajal muutsid pendlid oma funktsioone iga minut, et kompenseerida võnke algsageduse erinevust. Sõidu erinevus võetakse arvesse loendusmehhanismis. Toite sisselülitamisel käivitati kell.
Muutuste tuul
Pendelloendurid ei olnud odav "rõõm", kuna need sisaldasid kahte tervet kella. Samal ajal võimaldasid need fikseerida ampritunde või vatt-tunde, mistõttu need ei sobinud vahelduvvoolu tööks.
Omal moel revolutsiooniline avastus vahelduvvoolu, mille valmistasid (loomulikult üksteisest sõltumatult) itaallased Galileo Ferraris (1885) ja Nikola Tesla (1888), oli stiimuliks mõõteseadmete täiustamise järgmiseks etapiks.
1889. aastal töötati välja mootoriloendur. Selle disainis General Electricule Ameerika insener Elihu Thomson.
Seade oli metallsüdamikuta armatuurmootor. Pinge üle kollektori jaotatakse pooli ja takisti vahel. Vool juhib staatorit, mille tulemuseks on pöördemoment, mis on võrdeline pinge ja voolu korrutisega. Armatuuri küljes olevale alumiiniumkettale mõjuv püsielektromagnet annab pidurdusmomendi. Elektriarvesti kõige olulisem puudus on kollektor.
Nagu teate, polnud tol ajal teadusringkondades üksmeelt selles, milline süsteem... alalis- või vahelduvvoolul põhinev – on kõige lootustandvam… Thomsoni kirjeldatud arvesti on mõeldud peamiselt alalisvoolu jaoks.
Vahepeal kasvavad argumendid vahelduvvoolu poolt, kuna alalisvoolu kasutamine ei võimalda pingemuutusi ja sellest tulenevalt suuremate süsteemide loomist. Vahelduvvool leidis üha laiemat kasutust ning 20. sajandi alguses hakkasid vahelduvvoolusüsteemid elektrotehnika praktikas järk-järgult asendama alalisvoolu.
See seadis George Westinghouse'ile (kes omandas Tesla vahelduvvoolu kasutamise patendid) elektriarvestuse ülesande ja see arvestus pidi olema võimalikult täpne. Sel perioodil (seotud ka trafo leiutamisega) patenteeriti seade, mis oli tegelikult prototüüp. kaasaegne vahelduvvoolu arvesti… Ajalool on ka mitu induktsiooniloenduri "leiutaja isa".
Esimest induktsioonmõõteseadet nimetatakse Ferrari meetriks, kuigi ta ei pannud seda üldse kokku. Ferrari kiituseks tuleb öelda järgmine avastus: kaks pöörlevat välja, mis on vahelduvvooluga faasist väljas, põhjustavad tahke rootori – ketta või silindri – pöörlemise. Induktsiooniprintsiibil põhinevaid loendureid toodetakse tänapäevalgi.
Ungari insener Otto Titus Blaty, tuntud ka kui trafo leiutaja, pakkus välja oma induktsioonmõõturi versiooni. 1889. aastal sai ta kaks patenti korraga, Saksamaa number 52 793 ja USA number 423 210, leiutisele, mida ametlikult nimetatakse "vahelduvvoolu elektriloenduriks".
Autor kirjeldas seadet järgmiselt: „See loendur koosneb sisuliselt metallist pöörlevast kehast, näiteks kettast või silindrist, millele mõjuvad kaks magnetvälja, mis on üksteisega faasis.
See faasinihe tuleneb asjaolust, et ühe välja genereerib põhivool, samas kui teise välja tekitab kõrge iseinduktiivsusega mähis, mis manööverdab ahela punkte, mille vahel voolutarbimist mõõdetakse.
Magnetväljad aga ei ristu pöördekehas nagu tuntud Ferrari mehhanismis, vaid läbivad selle erinevaid osi üksteisest sõltumatult. » Esimesed Ganzi toodetud töötasapinnad, kus Blatti töötas, kinnitati puidust alusele ja kaalusid 23 kg.
Loomulikult avastas samal ajal mõlema valdkonna sama tunnuse teine elektrotehnika pioneer Oliver Blackburn Shellenberger. Ja 1894. aastal töötas ta välja vahelduvvoolusüsteemide elektriarvesti. Kruvimehhanism andis pöördemomendi.
Elektrimootoritega töötamiseks see arvesti aga ei sobi, kuna ei anna mõõtmiseks vajalikku pingeelementi võimsustegur.
See loendur oli pisut väiksem kui Blati seade, kuid ka üsna mahukas ja üsna raske - see kaalus 41 kilogrammi ehk üle 16 kg. Alles 1914. aastal vähendati seadme kaalu 2,6 kg-ni.
Täiuslikkusel pole piire
Seega võib nentida, et 20. sajandi alguses sai lettist igapäevapraktika osa. Seda kinnitab ka esimese mõõteetaldi ilmumine. Selle andis välja Ameerika Riiklik Standardiinstituut (ANSI) 1910. aastal.
Iseloomulik on see, et lisaks mõõteseadmete teadusliku tähtsuse tunnistamisele rõhutab standard ka kaubandusliku komponendi tähtsust. Esimene teadaolev Rahvusvahelise Elektrotehnikakomisjoni (IEC) mõõtestandard pärineb 1931. aastast.
20. sajandi alguseks olid seadmed läbinud mitmeid muudatusi, arvestamata kaalu ja mõõtmete vähenemist: koormusvahemiku laiendamine, koormusteguri, pinge ja temperatuuri muutuste kompenseerimine, kuuli välimus. laagrid ja magnetlaagrid (mis vähendasid oluliselt hõõrdumist). Täiustati piduri elektromagnetite kvaliteediomadusi ning õli eemaldamist toest ja loendusmehhanismi, mis pikendas kasutusiga.
Samal ajal ilmusid uut tüüpi arvestid - mitmetariifsed arvestid, tippkoormuse arvestid, ettemakstud energiaarvestid, samuti kolmefaasilised induktsioonarvestid. Viimases kasutatakse kahte või kolme mõõtesüsteemi, mis on paigaldatud ühele, kahele või kolmele kettale. 1934. aastal ilmus firma Landis & Gyr välja töötatud aktiiv- ja reaktiivenergia arvesti.
Teaduse ja tehnika progressi edasine kulg, samuti turusuhete areng leidis väljenduse mõõteseadmete tootmises. Tõsise mõju avaldas elektroonika areng — 1970. aastatel ilmusid koos induktsioonmõõteseadmetega ka elektroonilised mõõteseadmed. Loomulikult avardas see oluliselt seadmete funktsionaalsust. Esiteks on see automatiseeritud raamatupidamissüsteemid (ASKUE), mitmetariifne režiim.
Edaspidi laienesid arvesti funktsioonid veelgi ning väljusid vaid energia- ja ressursiaruandluse piiridest, sealhulgas kaitse nähtavate rikkumiste eest, ettemaks, koormuse tasakaalustamise kontroll ja hulk muid funktsioone.Näidud loetakse elektrivõrkudest, telefoniliinidest või juhtmeta andmeedastuskanalitest.