«den store oppfinnelsen av det nittende århundre var oppfinnelsesmetoden». Denne maksimen fra den engelske matematikeren Og filosofen Alfred North Whitehead (1891-1947) gjelder perfekt for elmålerens historie, perfeksjonert gjennom en rekke oppfinnelser som bygger på prestasjoner og stimulerer videreutvikling.
første halvdel av det 19.århundre brakte strålende funn i elektromagnetisme. I 1820 oppdaget Den franske André-Marie Ampè (1775-1836) det elektrodynamiske samspillet mellom strømmer. I 1827 oppdaget den tyske Georg Simon Ohm (1787-1854) forholdet mellom spenning og strøm i en leder. I 1831 oppdaget Den Britiske Michael Faraday (1791-1867) induksjonsloven, som driften av generatorer, motorer og transformatorer er basert på.
ved andre halvdel av århundret var jorda godt forberedt på praktiske applikasjoner.
Oppdagelser ble etterfulgt av oppfinnelser og patenter. Lampen, dynamoen, motoren, transformatoren, måleren og turbinen ble oppfunnet i rask rekkefølge. Det er ikke overraskende at når tiden er moden, oppnås milepæl oppfinnelser kvasi-samtidig i forskjellige deler av verden.
den ungarske Ottó Titusz Blá, oppfinner av induksjonsmåleren og medoppfinner av transformatoren, så tilbake i 1930 til denne spennende perioden med disse ordene: «I mine dager pleide det å være lett. Vitenskapen var som en tropisk skog. Alt du trengte var en god øks, og uansett hvor du slår, kan du hugge ned et enormt tre.»
med oppfinnelsen av dynamo (Anyos Jedlik i 1861, werner von Siemens i 1867) elektrisk energi kan genereres i store mengder. Den første masseapplikasjonen av elektrisitet var belysning. Da dette nye produktet – elektrisk energi – begynte å bli solgt, var det åpenbart at kostnaden måtte bestemmes.
Det var imidlertid ikke klart hva enhetene fakturert skal være, og hva som ville være de mest egnede måleprinsippene.
Den tidligste måleren var Samual Gardiner ‘ S (USA) lamphour meter patentert i 1872. Det målte tiden der energi ble levert til lasten, da alle lamper koblet til denne måleren ble styrt av en bryter. Subdividing lyskretser ble praktisk med innføringen Av Edisons lyspære, og denne måleren ble foreldet.
Elektrolytiske Meter
Thomas Alva Edison (1847-1931), som introduserte De første elektriske distribusjonssystemer for belysning ved hjelp av likestrøm, mente at elektrisitet må selges akkurat som gass-også brukt mye for belysning på den tiden –
hans’ strømmåler ‘ patentert i 1881 (USA patent No. 251,545) brukte den elektrokjemiske effekten av strøm.
den inneholdt en elektrolytisk celle, der en nøyaktig veid kobberstrimmel ble plassert i begynnelsen av faktureringsperioden. Strømmen som passerer gjennom elektrolytten forårsaket en avsetning av kobber. Ved slutten av faktureringsperioden ble kobberstrimmelen veid igjen, og forskjellen representerte mengden strøm som hadde gått gjennom. Måleren ble kalibrert slik at regningene kunne gjengis i kubikkfot med gass.
disse målerne var i bruk til slutten av det 19.århundre. Det var imidlertid en stor ulempe – måleravlesning var vanskelig for verktøyet og umulig for kunden. Edison la senere til en tellemekanisme for å hjelpe måleravlesning.
det var andre elektrolytiske målere, som den tyske Siemens-Shuckert hydrogenmåler Og Schott& General jena mercury meter. Elektrolytiske målere kunne måle bare ampere-timer og var ikke egnet når spenningen svingte.
Pendelmålere
Et annet mulig prinsipp for å bygge en meter var å skape litt bevegelse – svingning eller rotasjon – proporsjonal med energien, som deretter kunne kjøre et register for å lese.
prinsippet om pendelmåleren ble beskrevet Av Amerikanerne William Edward Ayrton Og John Perry i 1881. I 1884, uten å vite om oppfinnelsen, konstruerte Hermann Aron (1845-1902) I Tyskland en pendelmåler.
i sin mer avanserte form hadde denne måleren to pendler, med en spole på begge pendler koblet til spenningen. Under pendlene var det to strømspoler som viklet i motsatt retning. En av pendlene kjørte derfor langsommere og den andre raskere enn uten belastning.
forskjellen mellom oscillasjonstidene kjørte tellemekanismen. Rollen til de to pendlene ble byttet hvert minutt, slik at den første forskjellen mellom pendelens svingningstider kunne kompenseres. Samtidig ble klokken avsluttet.
disse målerne var dyre fordi de inneholdt to klokker, og de ble gradvis erstattet av motormålere. Pendel meter målt ampere-timer eller watthours, men kan bare brukes for likestrøm.
motormålere
En annen mulighet var å bruke en motor til å bygge en meter. I slike målere er drivmomentet proporsjonalt med lasten og balanseres av et bremsemoment, slik at rotorhastigheten er proporsjonal med lasten når dreiemomentene er i likevekt.
Den Amerikanske Elihu Thomson (1853 – 1937) utviklet Sin ‘Recording wattmeter’ i 1889 For General Electric. Det var en jernfri motor, med rotoren opphisset av spenningen gjennom en spole og en motstand, ved hjelp av en kommutator.
statoren ble begeistret av strømmen, og drivmomentet var derfor proporsjonalt med produktet av spenning og strøm. Bremsemomentet ble levert av en permanentmagnet som virker på en aluminiumskive, festet til rotoren. Denne måleren ble brukt hovedsakelig FOR DC. Den store ulempen med motormålerne var kommutatoren.
Transformatorer oppfunnet
i de tidlige årene med strømfordeling var det ennå ikke klart om likestrømssystemer eller vekselstrømssystemer ville være mer fordelaktige.
en viktig ulempe ved likestrømssystemer ble imidlertid snart tydelig-spenningen kunne ikke endres – og det var derfor ikke mulig å bygge større systemer. I 1884 oppfant den franske Lucian Gaulard (1850-1888) Og den engelske John Dixon Gibbs ‘sekundære generator’, forløperen til den moderne transformatoren.
en praktisk transformator ble utviklet og patentert for Ganz i 1885 av tre ungarske ingeniører – Ká Zipernowsky, Ott@roly Titusz Blá Og Miksa D Hryvri. Det samme året kjøpte Westinghouse Patentet Til Gaulard Og Gibson, Og William Stanley (1858-1916) perfeksjonerte designet. George Westinghouse (1846-1914) kjøpte OGSÅ Ac patenter Av Nikola Tesla.
MED DETTE BLE VEKSELSTRØMSYSTEMET mulig, og fra begynnelsen av det 20.århundre tok DET gradvis over FRA DC-systemer. Ved måling måtte et nytt problem løses-måling AV AC elektrisk energi.
Induksjonsmålere
i 1885 gjorde den italienske Galileo Ferraris (1847 – 1897) nøkkelfunnet at to UT-av-fase AC-felt kunne gjøre en solid armatur som en plate eller sylinder rotere. Uavhengig oppdaget den kroatisk-Amerikanske Nikola Tesla (1857 – 1943) også det roterende elektriske feltet i 1888. Shallenberger også – ved et uhell-oppdaget effekten av roterende felt i 1888, og utviklet EN AC ampere-timers meter.
bremsemomentet ble levert av en vifte. Denne måleren hadde ingen spenningselement for å ta hensyn til effektfaktoren; derfor var den ikke egnet for bruk med motorer. Disse funnene var grunnlaget for induksjonsmotorer, og åpnet veien til induksjonsmålere. I 1889 patenterte Den ungarske Otto Titusz Blá (1860-1939), som jobbet For Ganz-verkene I Budapest, Ungarn, Sin ‘Elektriske måler for vekselstrøm’ (Tyskland nr. 52 793, USA Nr. 423 210).
som patentet beskriver: «Denne måleren består i hovedsak av en metallisk roterende kropp, for eksempel en disk eller sylinder, som påvirkes av to magnetfelt som er forskjøvet i fase fra hverandre.
den nevnte faseforskyvning av faser skyldes det faktum at et felt produseres av hovedstrømmen, mens det andre feltet er begeistret av en spole med stor selvinduksjon shunted fra de punktene i kretsen mellom hvilken energiforbruket skal måles.
magnetfeltene krysser imidlertid ikke hverandre innenfor revolusjonens faste stoff, som I Ferraris velkjente arrangement, men passerer gjennom forskjellige deler av det samme, uavhengig av hverandre.»
Med dette arrangementet klarte Blá Å oppnå et internt faseskift på nesten nøyaktig 90°, slik at måleren viste watthours mer eller mindre riktig. Måleren brukte en bremsemagnet for å sikre et bredt måleområde og var utstyrt med et syklometrisk register. Ganz startet produksjonen samme år. De første målene ble montert på en trebunn, som løp ved 240 omdreininger per minutt, og veide 23 kg. I 1914 ble vekten redusert til 2,6 kg.
Oliver Blackburn Shallenberger (1860-1898) utviklet en induksjon type watthour meter For Westinghouse I 1894. Den hadde strøm – og spenningsspolene plassert på motsatte sider av platen, og to permanente magneter demper den samme platen. Det var også stort og tungt, veier 41 pounds. Den hadde et trommeltyperegister.
Ludwig Gutmann, som jobbet For Sangamo, utviklet» TYPE A » AC watthour meter i 1899. Rotoren var en spiral slisset sylinder plassert i feltene av spenning og strøm spoler. En disk nittet til bunnen av sylinderen ble brukt til bremsing med en permanent magnet. Det var ingen effektfaktorjustering.
Strømmålere-ytterligere forbedringer
i de følgende årene ble mange forbedringer oppnådd: reduksjon av vekt og dimensjoner, forlengelse av lastområdet, kompensasjon for endringer av effektfaktor, spenning og temperatur, eliminering av friksjon ved å erstatte pivotlager med kulelager og deretter ved doublejewel-lagre og magnetiske lagre, og forbedre langsiktig stabilitet ved bedre bremsemagneter og eliminere olje fra lageret og registeret.
ved århundreskiftet ble trefaseinduksjonsmålere utviklet ved hjelp av to eller tre målesystemer arrangert på en, to eller tre disker.
Nye funksjoner
Induksjonsmålere, også kjent Som Ferraris-målere og basert På prinsippene For Blá meter, produseres fortsatt i store mengder og er arbeidshester av måling, takket være deres lave pris og utmerket pålitelighet.
som bruk av elektrisitet spredning, konseptet med multi-tariff meter med lokale eller fjernstyrte brytere, maksimal etterspørsel meter, forhåndsbetaling meter, og maxigraph ble raskt født, alt ved århundreskiftet.
det første ripple-kontrollsystemet ble patentert i 1899 av den franske Cé René Loubery, og ble perfeksjonert av Compagnie des Compteurs (senere Schlumberger), Siemens, AEG, Landis& Gyr, Zellweger Og Sauter og Brown Boveri, for bare å nevne noen. I 1934 utviklet Landis&Gyr Trivektormåleren, som måler aktiv og reaktiv energi og tilsynelatende etterspørsel.
Elektroniske målere og fjernmåling
den store perioden med den første utviklingen av målere var over. Som Blá sa det, fortsetter hans metafor: «Nå går du i hele dager uten å finne en busk».
Elektroniske teknologier fant ikke veien til måling før de første analoge og digitale integrerte kretsene ble tilgjengelige på 1970-tallet. Dette kan lett forstås hvis man tenker på strømforbrukets begrensninger i de lukkede målerboksene, og forventet pålitelighet.
den nye teknologien har gitt en ny impuls til utviklingen av strømmålere. I utgangspunktet ble statiske målere med høy presisjon utviklet, hovedsakelig ved hjelp av timedivision-multiplikasjonsprinsippet. Hallceller ble også brukt, hovedsakelig for kommersielle og boligmålere. Hybridmålere bestående av induksjonsmålere og elektroniske tariffenheter ble bygget på 1980-tallet. denne teknologien hadde en relativt kort løpetid.
Fjernmåling
ideen om fjernmåling ble født på 1960-tallet. I utgangspunktet ble fjernpulsoverføring brukt, men dette har gradvis blitt erstattet ved hjelp av ulike protokoller og kommunikasjonsmedier.
i Dag er målere med kompleks funksjonalitet basert på den nyeste elektroniske teknologien, ved hjelp av digital signalbehandling, med de fleste funksjoner implementert i fastvare.
Standarder og målenøyaktighet
behovet for nært samarbeid mellom produsenter og verktøy ble oppnådd relativt tidlig. DEN første målestandarden, ANSI C12-Koden for elektrisitetsmåling, ble utviklet så tidlig som i 1910. Forordet sier: «Selv om Koden er naturlig basert på vitenskapelige og tekniske prinsipper, har den kommersielle siden av målingen hele tiden blitt holdt i tankene som av stor betydning.»
Den første kjente iec-målestandarden, Publikasjon 43, stammer fra 1931. Den høye standarden på nøyaktighet er en enestående egenskap som ble etablert og vedlikeholdt av måleyrket. Brosjyrer fra så tidlig som 1914 har målere med en nøyaktighet på 1.5% over måleområdet på 10% eller mindre til 100% av maksimal strøm. IEC 43: 1931 angir nøyaktighetsklasse 2.0. Denne nøyaktigheten er fortsatt sett på som tilstrekkelig for de fleste boligapplikasjoner i dag, selv for statiske målere.
Strømmålere-fremtiden
Fokuserer på forretningsmessige aspekter ved måling, og bygger på de nyeste resultatene innen teknologi – dette er nøklene for fortsatt suksess i historien om måling.