電力メーターの歴史
19 世紀と 20 世紀は、特に電磁気学の分野で、科学的発見に異常に寛大でした。今後 150 年間の科学技術の進歩の「ロースタート」は 1920 年代に与えられました。 アンドレ・マリー・アンペールによる電流の相互作用の発見…ゲオルク・シモン・オームは1827年に彼の後を継いで定住した 電線の電流と電圧の関係…ついに、1831年にマイケル・ファラデーが発見しました。 電磁誘導の法則これらは、発電機、変圧器、電気モーターといった主要な発明の動作原理の基礎となっています。
知られているように、電気は、ハンガリーの物理学者アンツォス・イェドリクとドイツの電気発明家ヴェルナー・フォン・シーメンスがそれぞれ 1861 年と 1867 年に独立して発明した発電機のおかげで商品になりました。それ以来、発電は商用路線としてしっかりと確立されました。
当時、あらゆる場面で発明や発見が「待っていた」と言わざるを得ません。電灯、発電機、電気モーター、変圧器のアイデアが、あたかも地球の反対側の場所で独立して結晶化したかのように見えます。
同様のことがカウンターでも起こり、後に誘導カウンターの「作者」（同時に共同発明者）によって思い出されました。 変成器) ハンガリーの電気技師オットー・タイタス・ブラティ: 「科学は熱帯雨林のようなものでした。彼に必要なのは良い斧だけで、どこに当たっても巨大な木を切り倒すことができました。 «
電気メーターに関する最初の特許は 1872 年にアメリカの発明家サミュエル・ガーディナーに発行されました。彼のデバイスは、電気が充電ポイントに到達するまでにかかる時間を測定します。唯一の条件 (これはデバイスの欠点でもあります) は、制御されるすべてのランプを 1 つのスイッチに接続する必要があることです。
電力メーターの操作に関する新しい原則の作成は、配電システムの改善と最適化に直接関係しています。しかし、当時はまだこのシステムが形成されつつあったため、どの原理が最適であるかを確実に言うことは不可能でした。したがって、いくつかの代替バージョンが同時に実際にテストされました。
1キロワットの重さはどれくらいですか?
たとえば、発電機によって大量の電気を生成できるようになった場合、トーマス エジソン電球は広範な照明ネットワークの構築に貢献したことになります。その結果、ガーディナー計数器はその関連性を失い、電解計数器に置き換えられました。
電力メーターが普及した初期の段階では、電力は文字通り「重み付け」されていました。同じトーマス・アルバ・エジソンによって発明された電解メーターは、この原理で動作します。実際、メーターカウンターは電解式であり、非常に正確に計量された（当時可能な限り）銅板がカウント期間の開始時に配置されました。
電解液に電流が流れると、銅が析出します。報告期間の終了時に、プレートの重量が再度測定され、重量の差に基づいて電力消費量が請求されました。この原理は 1881 年に初めて適用され、19 世紀末まで成功裏に使用されました。
この料金は、消費された電力を生成するために使用されたガスの立方フィートで計算されることは注目に値します。これがエジソン電解槽の校正方法であり、その後、便宜上、エジソンは自分の装置に計数機構を装備しましたが、そうでなければ、測定装置から測定値を読み取ることは電力会社にとって非常に困難なプロセスであり、消費者にとっては完全に不可能であると思われました。ただし、利便性はほとんど向上しませんでした。
さらに、電解式メーター (当時、Siemens Shuckert が水道メーターを、Schott & Gen が水銀メーターを製造していた) には、もう 1 つの重大な共通の欠点がありました。記録できるのはアンペア時のみで、電圧変動の影響を受けません。
電解計数器と並行して、振り子計数器が登場しました。同じ1881年に、アメリカ人のウィリアム・エドワード・アイルトンとジョン・ペリーによってその動作原理が初めて説明されました。しかし、それ以来、すでに述べたように、アイデアは空中に浮かんでいました。まったく同じカウンターがドイツのヘルマン・アーロンによって製造されました。
改良された形式では、メーターには電流源に接続されたコイルを備えた 2 つの振り子が装備されています。反対の巻線を持つさらに 2 つのコイルを振り子の下に配置しました。振り子は、電気負荷下でのコイルの相互作用の結果として、負荷がない場合よりも速く動きました。
一方、もう一方の動きはよりゆっくりでした。同時に、振り子の機能は毎分変化し、初期振動周波数の違いを補償しました。移動量の差はカウント機構で考慮されます。電源投入時に時計が開始されました。
変化の風
振り子カウンターは、時計全体が 2 つ含まれているため、安っぽい「楽しみ」ではありませんでした。同時に、アンペア時またはワット時を固定できるようになったため、AC 動作には適していませんでした。
独自の方法で革命的な発見 交流電流イタリアのガリレオ・フェラーリス (1885 年) とニコラ・テスラ (1888 年) によって (もちろん互いに独立して) 作られ、測定装置の改良における次の段階への刺激として役立ちました。
1889年にはモーターカウンターが開発されました。アメリカの技術者エリフ・トムソンによってゼネラル・エレクトリック社のために設計されました。
この装置は金属コアのない電機子モーターでした。コレクタにかかる電圧は、コイルと抵抗器に分散されます。電流がステータを駆動し、その結果、電圧と電流の積に比例したトルクが発生します。アーマチュアに取り付けられたアルミニウム ディスクに作用する永久電磁石が制動トルクを提供します。電力メーターの最も重大な欠点はコレクターです。
ご存知のとおり、当時、科学界ではどちらのシステムについてコンセンサスがありませんでした。 直流または交流に基づく - 最も有望です… トムソン氏が説明したメーターは主に直流用に設計されています。
一方、直流を使用すると電圧の変化が許容されず、その結果、より大規模なシステムを作成できるため、交流を支持する議論が高まっています。交流はますます広く使用されるようになり、20 世紀初頭には、電気工学の実践において交流システムが徐々に直流に取って代わり始めました。
これは、ジョージ ウェスティングハウス (交流の使用に関するテスラの特許を取得した) に電力の会計処理の課題を設定し、この会計処理は可能な限り正確でなければなりませんでした。この期間中に (変圧器の発明にも関連して) この装置は特許を取得しましたが、これが実際にはプロトタイプでした。 現代のACメーター…歴史には、誘導カウンターの「発明の父」も何人かいます。
最初の誘導測定装置は「フェラーリ メーター」と呼ばれていますが、彼はそれをまったく組み立てませんでした。フェラーリの名誉のために言うと、交流とは位相の異なる 2 つの回転磁界が固体ローター、つまりディスクまたはシリンダーの回転を引き起こすという発見です。誘導原理に基づいたカウンターは現在でも生産されています。
変圧器の発明者としても知られるハンガリーのエンジニア、オットー タイタス ブラティは、彼のバージョンの誘導計を提案しました。 1889 年、彼は正式に「交流電気カウンター」として指定された発明に関して、ドイツ番号 52,793 と米国番号 423,210 の 2 つの特許を同時に取得しました。
著者はこの装置について次のように説明しています。「このカウンターは基本的に、互いに位相の異なる 2 つの磁界の作用を受けるディスクやシリンダーなどの金属製の回転体で構成されています。
この位相シフトは、一方の磁場が主電流によって生成され、もう一方の磁場が消費電力が測定される回路内の点を分路する高自己インダクタンスのコイルによって生成されるという事実から生じます。
ただし、磁場は、よく知られているフェラーリの機構のように回転体内で交差するのではなく、回転体のさまざまな部分を互いに独立して通過します。 » Blatti が働いていた Ganz が最初に製造したカウンタートップは木製のベースに固定されており、重さは 23 kg でした。
もちろん、同時に、両方の分野の同じ特徴が、電気工学のもう一人の先駆者であるオリバー・ブラックバーン・シェレンバーガーによって発見されました。そして 1894 年に、AC システム用の電力メーターを開発しました。ネジ機構によりトルクが得られました。
ただし、このメーターは測定に必要な電圧要素を備えていないため、電気モーターの使用には適していません。 力率.
このカウンターはBlatiデバイスよりわずかに小さいですが、かなりかさばってかなり重かったです - 重さは41キログラム、つまり16キログラムを超えていました。 1914年になって初めて、装置の重量は2.6kgに軽量化されました。
完璧に限界はない
したがって、20 世紀初頭にはカウンターは日常生活の一部になったと言えます。これは、最初の測定標準の出現によっても確認されます。 1910 年に米国規格協会 (ANSI) によって発行されました。
特徴的なのは、この規格は、測定機器の科学的意義の重要性を認識することに加えて、商用コンポーネントの重要性も強調していることです。最初に知られている国際電気標準会議 (IEC) の測定規格は 1931 年に遡ります。
20 世紀初頭までに、デバイスは、重量と寸法の削減を考慮せずに、負荷範囲の拡大、負荷率、電圧と温度の変化の補償、ボールの外観など、多くの変更を受けました。ベアリングと磁気ベアリング（摩擦を大幅に低減）。ブレーキ電磁石の品質特性とサポートおよびカウント機構からの油の除去が改善され、耐用年数が長くなりました。
同時に、マルチ料金メーター、ピークロードメーター、プリペイドエネルギーメーター、三相誘導メーターなどの新しいタイプのメーターが登場しました。後者は、1 つ、2 つ、または 3 つのディスクに取り付けられた 2 つまたは 3 つの測定システムを使用します。 1934 年に、Landis & Gyr によって開発された有効および無効電力量計が登場しました。
科学的および技術的進歩のさらなる経過、および市場関係の発展により、測定装置の製造にも表現が見出されました。エレクトロニクスの発展は深刻な影響を及ぼしました。1970 年代には、誘導測定装置とともに電子測定装置が登場しました。当然のことながら、これによりデバイスの機能が大幅に拡張されました。まず第一に、それは 自動会計システム（ASKUE）、マルチ関税モード。
その後、メーターの機能はさらに拡張され、エネルギーと資源の報告だけの限界を超え、目に見える違反からの保護、前払い、負荷分散制御、その他多くの機能が含まれています。測定値は、電気ネットワーク、電話回線、または無線データ伝送チャネルから読み取られます。