Història del comptador d'electricitat
Els segles XIX i XX van resultar inusualment generosos en els descobriments científics, especialment en el camp de l'electromagnetisme. El "inici baix" del progrés científic i tècnic durant els propers 150 anys es va donar als anys vint. el descobriment de la interacció dels corrents elèctrics per Andre Marie Ampere... Georg Simon Ohm es va establir després d'ell el 1827 Relació entre el corrent i la tensió dels cables… Finalment, el 1831, Michael Faraday va descobrir llei de la inducció electromagnètica, que subjacent als principis de funcionament dels següents invents clau: generador, transformador, motor elèctric.
L'electricitat es va convertir en una mercaderia, com es coneix, gràcies a la dinamo, inventada independentment pel físic hongarès Anzós Jedlik i l'inventor elèctric alemany Werner von Siemens el 1861 i el 1867 respectivament. Des d'aleshores, la generació d'energia s'ha establert fermament en un camí comercial.
Cal dir que en aquella època els invents i els descobriments “esperaven” a cada pas.Les idees de llum elèctrica, dinamo, motor elèctric, transformador es van cristal·litzar com si soles en parts oposades del planeta.
Alguna cosa semblant va passar amb el comptador, que després va ser recordat per l'"autor" del comptador d'inducció (i alhora el coinventor). transformador) L'enginyer elèctric hongarès Otto Titus Blaty: “La ciència era com una selva tropical. Tot el que necessitava era una bona destral i allà on peguessis podries talar un arbre enorme. «
La primera patent per a un comptador elèctric es va emetre l'any 1872 a l'inventor nord-americà Samuel Gardiner. El seu dispositiu mesura el temps que triga l'electricitat a arribar al punt de càrrega. L'única condició (això també és un inconvenient del dispositiu) és que totes les làmpades controlades s'han de connectar a un interruptor.
La creació de nous principis per al funcionament dels comptadors elèctrics està directament relacionada amb la millora i optimització del sistema de distribució elèctrica. Però com que en aquell moment aquest sistema encara s'estava formant, era impossible dir amb certesa quin principi seria òptim. Per tant, es van provar a la pràctica diverses versions alternatives alhora.
Quant pesa un quilowatt?
Per exemple, si la dinamo va permetre produir electricitat en volums significatius, aleshores la bombeta de Thomas Edison va contribuir a la creació d'una àmplia xarxa d'il·luminació. Com a resultat, el comptador Gardiner va perdre la seva rellevància i va ser substituït per un comptador electrolític.
En l'etapa més primerenca de l'ús generalitzat dels comptadors d'electricitat, l'electricitat estava literalment "ponderada". El comptador electrolític, inventat pel mateix Thomas Alva Edison, funciona sobre aquest principi.De fet, el comptador era electrolític, on es col·locava una placa de coure pesada amb molta precisió (en la mesura que era possible en aquell moment) a l'inici del període de recompte.
Com a resultat del pas del corrent a través de l'electròlit, es diposita coure. Al final del període d'informe, es va tornar a pesar la placa i es va cobrar el consum elèctric en funció de la diferència de pes. Aquest principi es va aplicar per primera vegada l'any 1881 i es va utilitzar amb èxit fins a finals del segle XIX.
Cal destacar que aquesta tarifa es calcula en peus cúbics de gas que s'utilitzava per generar l'electricitat consumida. Així es va calibrar un electrolitzador d'Edison i després, per comoditat, Edison va equipar el seu dispositiu amb un mecanisme de recompte; en cas contrari, fer lectures d'un aparell de mesura semblava un procés extremadament difícil per a les companyies elèctriques i completament impossible per al consumidor. Tanmateix, la comoditat va afegir poc.
A més, els comptadors electrolítics (en aquell moment Siemens Shuckert produïa un comptador d'aigua i Schott & Gen un comptador de mercuri) tenien un altre inconvenient comú important. Només poden registrar amperes-hora i romandre insensibles a les fluctuacions de tensió.
Paral·lelament al comptador electrolític, va aparèixer un comptador de pèndol. Per primera vegada, el principi de la seva acció va ser descrit pels nord-americans William Edward Ayrton i John Perry el mateix any 1881. Però des d'aleshores, com ja s'ha dit, les idees van flotar en l'aire, no és estrany que tres anys després exactament el mateix taulell va ser construït a Alemanya per Hermann Aron.
En una forma millorada, el comptador està equipat amb dos pèndols amb bobines connectades a una font de corrent. Es van col·locar dues bobines més amb bobinatges oposats sota el pèndol.Un pèndol, com a resultat de la interacció de les bobines sota una càrrega elèctrica, es va moure més ràpid que sense ella.
L'altre, en canvi, avançava més lentament. Al mateix temps, els pèndols canviaven les seves funcions cada minut per compensar la diferència en la freqüència inicial d'oscil·lació. La diferència de viatge es té en compte en el mecanisme de recompte. A l'encesa, el rellotge es va posar en marxa.
Vents de canvi
Els comptadors de pèndol no eren un "plaer" barat, ja que contenien dos rellotges sencers. Al mateix temps, van permetre fixar amperes-hora o watts-hora, fet que els va fer inadequats per al funcionament de CA.
Un descobriment revolucionari a la seva manera corrent altern, realitzat (per descomptat, independentment els uns dels altres) pels italià Galileo Ferraris (1885) i Nikola Tesla (1888), va servir d'estímul per a la següent etapa en la millora dels aparells de mesura.
El 1889 es va desenvolupar un comptador de motors. Va ser dissenyat per a General Electric per l'enginyer nord-americà Elihu Thomson.
El dispositiu era un motor d'induït sense nucli metàl·lic. La tensió a través del col·lector es distribueix per la bobina i la resistència. El corrent impulsa l'estator, donant lloc a un parell proporcional al producte de tensió i corrent. Un electroimant permanent que actua sobre un disc d'alumini unit a l'induït proporciona un parell de frenada. L'inconvenient més important del comptador d'electricitat és el col·lector.
Com sabeu, en aquell moment no hi havia consens a la comunitat científica sobre quin dels sistemes... basat en corrent continu o corrent altern, serà el més prometedor… El mesurador descrit per Thomson està dissenyat principalment per a corrent continu.
Mentrestant, creixen els arguments a favor del corrent altern, ja que l'ús del corrent continu no permet canvis de tensió i, en conseqüència, la creació de sistemes més grans. El corrent altern va tenir un ús cada cop més estès i, a principis del segle XX, els sistemes de corrent altern van començar a substituir gradualment el corrent continu en la pràctica de l'enginyeria elèctrica.
Això va establir per a George Westinghouse (que va adquirir les patents de Tesla per a l'ús del corrent altern) la tasca de comptabilitzar l'electricitat i aquesta comptabilitat havia de ser el més precisa possible. Durant aquest període (també associat a la invenció del transformador) es va patentar el dispositiu, que en realitat era el prototip comptador de CA modern... La història també té diversos "pares inventors" del comptador d'inducció.
El primer aparell de mesura per inducció s'anomena «metre Ferraris», encara que no el va muntar en absolut. Per a l'honor de Ferrari és el següent descobriment: dos camps rotatius, que estan desfasats amb el corrent altern, provoquen la rotació d'un rotor sòlid: un disc o un cilindre. Encara avui es produeixen comptadors basats en el principi d'inducció.
L'enginyer hongarès Otto Titus Blaty, també conegut com l'inventor del transformador, va proposar la seva versió del comptador d'inducció. El 1889, va rebre dues patents alhora, el número alemany 52.793 i el número nord-americà 423.210, per a una invenció designada oficialment com a "Comptador elèctric de corrent altern".
L'autor va fer la següent descripció de l'aparell: “Aquest comptador consisteix essencialment en un cos giratori metàl·lic, com un disc o un cilindre, sobre el qual actuen dos camps magnètics que estan desfasats entre si.
Aquest canvi de fase resulta del fet que un camp és generat pel corrent principal, mentre que l'altre camp és generat per una bobina d'alta autoinductància que deriva els punts del circuit entre els quals es mesura el consum d'energia.
Tanmateix, els camps magnètics no es creuen en un cos de revolució, com en el conegut mecanisme Ferrari, sinó que en passen per diferents parts independentment les unes de les altres. » Els primers taulells produïts per Ganz, on treballava Blatti, estaven fixats sobre una base de fusta i pesaven 23 kg.
Per descomptat, al mateix temps, la mateixa característica d'ambdós camps va ser descoberta per un altre pioner de l'enginyeria elèctrica, Oliver Blackburn Shellenberger. I el 1894, va desenvolupar un comptador d'electricitat per a sistemes de CA. El mecanisme de cargol va proporcionar parell.
Tanmateix, aquest mesurador no és adequat per treballar amb motors elèctrics, ja que no proporciona l'element de tensió necessari per a la mesura. factor de potència.
Aquest comptador era una mica més petit que el dispositiu Blati, però també força voluminós i força pesat: pesava 41 quilograms, és a dir, més de 16 kg. Només el 1914, el pes del dispositiu es va reduir a 2,6 kg.
No hi ha límit a la perfecció
Així, es pot afirmar que a principis del segle XX, el taulell va passar a formar part de la pràctica quotidiana. Això també es confirma amb l'aparició del primer estàndard de mesura. Va ser emès per l'American National Standards Institute (ANSI) el 1910.
De manera característica, a més de reconèixer la importància de la importància científica dels dispositius de mesura, la norma també destaca la importància del component comercial. El primer estàndard de mesura de la Comissió Electrotècnica Internacional (IEC) conegut data de 1931.
A principis del segle XX, els dispositius havien sofert una sèrie de canvis, sense tenir en compte la reducció de pes i dimensions: ampliació del rang de càrrega, compensació dels canvis en el factor de càrrega, tensió i temperatura, aparició de bola. coixinets i coixinets magnètics (que van reduir significativament la fricció). Es van millorar les característiques de qualitat dels electroimants de fre i l'eliminació d'oli del suport i el mecanisme de recompte, fet que va augmentar la vida útil.
Al mateix temps, van aparèixer nous tipus de comptadors: comptador multitarifa, comptador de càrrega punta, comptador d'energia de prepagament, així com comptadors d'inducció trifàsica. Aquest últim utilitza dos o tres sistemes de mesura muntats en un, dos o tres discos. L'any 1934 va aparèixer un comptador d'energia activa i reactiva desenvolupat per Landis & Gyr.
El curs posterior del progrés científic i tècnic, així com el desenvolupament de les relacions de mercat, van trobar expressió en la producció d'aparells de mesura. El desenvolupament de l'electrònica va tenir un impacte greu: a la dècada de 1970, juntament amb els dispositius de mesura per inducció, van aparèixer els dispositius de mesura electrònics. Naturalment, això va ampliar molt la funcionalitat dels dispositius. En primer lloc, ho és Sistemes de comptabilitat automatitzats (ASKUE), mode multitarifa.
Posteriorment, les funcions del comptador es van expandir encara més i van anar més enllà dels límits dels informes només d'energia i recursos, que inclouen protecció contra infraccions visibles, prepagament, control d'equilibri de càrrega i una sèrie d'altres funcions.Les lectures es llegeixen des de xarxes elèctriques, línies telefòniques o canals de transmissió de dades sense fil.