Sejarah meteran listrik

Abad ke-19 dan ke-20 terbukti luar biasa murah hati dalam penemuan-penemuan ilmiah, terutama di bidang elektromagnetisme. "Awal yang rendah" dari kemajuan ilmiah dan teknis selama 150 tahun ke depan diberikan pada tahun 1920-an. penemuan interaksi arus listrik oleh Andre Marie Ampere… Georg Simon Ohm menetap setelah dia pada tahun 1827 hubungan antara arus dan tegangan pada kabel… Akhirnya, pada tahun 1831, Michael Faraday ditemukan hukum induksi elektromagnetik, yang mendasari prinsip pengoperasian penemuan kunci berikut - generator, trafo, motor listrik.

Listrik menjadi komoditas berkat dinamo yang ditemukan secara independen oleh fisikawan Hungaria Anzós Jedlik dan penemu listrik Jerman Werner von Siemens masing-masing pada tahun 1861 dan 1867. Sejak itu, pembangkit listrik telah mapan di jalur komersial.

Harus dikatakan bahwa pada saat itu penemuan dan penemuan sedang "menunggu" di setiap kesempatan.Gagasan lampu listrik, dinamo, motor listrik, trafo mengkristal seolah-olah dengan sendirinya di belahan planet yang berlawanan.

Hal serupa terjadi dengan penghitung, yang kemudian diingat oleh "penulis" penghitung induksi (dan pada saat yang sama penemu bersama transformator) Insinyur kelistrikan Hungaria Otto Titus Blaty: “Sains itu seperti hutan hujan. Yang dia butuhkan hanyalah kapak yang bagus dan di mana pun Anda memukul, Anda dapat menebang pohon besar. «

Paten pertama untuk meteran listrik dikeluarkan pada tahun 1872 untuk penemu Amerika Samuel Gardiner. Perangkatnya mengukur waktu yang dibutuhkan listrik untuk mencapai titik pengisian. Satu-satunya syarat (ini juga merupakan kelemahan perangkat) adalah semua lampu yang dikontrol harus dihubungkan ke satu sakelar.

Penciptaan prinsip-prinsip baru pengoperasian meteran listrik terkait langsung dengan peningkatan dan optimalisasi sistem distribusi listrik. Tetapi karena pada saat itu sistem ini masih dibentuk, maka tidak mungkin untuk mengatakan dengan pasti prinsip mana yang optimal. Oleh karena itu, beberapa versi alternatif diuji dalam praktik pada saat yang bersamaan.

Berapa kilowatt beratnya?

Misalnya, jika dinamo memungkinkan untuk menghasilkan listrik dalam volume yang signifikan, bola lampu Thomas Edison berkontribusi pada terciptanya jaringan penerangan yang luas. Akibatnya, penghitung Gardiner kehilangan relevansinya dan digantikan oleh penghitung elektrolitik.

Pada tahap awal meluasnya penggunaan meteran listrik, listrik secara harfiah "berbobot". Pengukur elektrolitik, yang ditemukan oleh Thomas Alva Edison yang sama, bekerja berdasarkan prinsip ini.Faktanya, penghitung meteran bersifat elektrolitik, di mana pelat tembaga yang ditimbang dengan sangat akurat (sejauh mungkin pada saat itu) ditempatkan pada awal periode penghitungan.

Sebagai hasil dari aliran arus melalui elektrolit, tembaga diendapkan. Pada akhir periode pelaporan, pelat ditimbang kembali dan konsumsi listrik dibebankan berdasarkan selisih berat. Prinsip ini pertama kali diterapkan pada tahun 1881 dan berhasil digunakan hingga akhir abad ke-19.

Patut dicatat bahwa biaya ini dihitung dalam kaki kubik gas yang digunakan untuk menghasilkan listrik yang dikonsumsi. Beginilah cara kalibrasi elektroliser Edison.Kemudian, untuk kenyamanan, Edison melengkapi perangkatnya dengan mekanisme penghitungan - jika tidak, membaca dari alat pengukur tampaknya merupakan proses yang sangat sulit bagi perusahaan listrik dan sama sekali tidak mungkin bagi konsumen. Namun, kenyamanannya sedikit bertambah.

Selain itu, meteran elektrolitik (pada saat itu Siemens Shuckert memproduksi meteran air dan Schott & Gen meteran merkuri) memiliki kelemahan umum yang signifikan. Mereka hanya dapat merekam amp-jam dan tetap tidak peka terhadap fluktuasi voltase.

Sejajar dengan penghitung elektrolit, penghitung pendulum muncul. Untuk pertama kalinya, prinsip aksinya dijelaskan oleh orang Amerika William Edward Ayrton dan John Perry pada tahun yang sama 1881. Namun sejak itu, seperti yang telah disebutkan, ide-ide melayang di udara, tidak mengherankan jika tiga tahun kemudian penghitung yang persis sama dibangun di Jerman oleh Hermann Aron.

Dalam bentuk yang lebih baik, meteran dilengkapi dengan dua pendulum dengan kumparan yang dihubungkan ke sumber arus. Dua gulungan lagi dengan belitan berlawanan ditempatkan di bawah pendulum.Pendulum, sebagai hasil dari interaksi kumparan di bawah beban listrik, bergerak lebih cepat daripada tanpanya.

Yang lain, di sisi lain, bergerak lebih lambat. Pada saat yang sama, pendulum mengubah fungsinya setiap menit untuk mengkompensasi perbedaan frekuensi awal osilasi. Perbedaan perjalanan diperhitungkan dalam mekanisme penghitungan. Saat dihidupkan, jam dimulai.

Angin perubahan

Penghitung pendulum bukanlah "kesenangan" yang murah karena berisi dua jam utuh. Pada saat yang sama, mereka memungkinkan untuk memperbaiki amp-hours atau watt-hours, yang membuatnya tidak cocok untuk pengoperasian AC.

Penemuan revolusioner dengan caranya sendiri arus bolak-balik, dibuat (tentu saja, secara independen satu sama lain) oleh Galileo Ferraris Italia (1885) dan Nikola Tesla (1888), berfungsi sebagai pendorong untuk tahap selanjutnya dalam peningkatan alat pengukur.

Pada tahun 1889, penghitung motor dikembangkan. Itu dirancang untuk General Electric oleh insinyur Amerika Elihu Thomson.

Perangkat itu adalah motor angker tanpa inti logam. Tegangan di kolektor didistribusikan di koil dan resistor. Arus menggerakkan stator, menghasilkan torsi sebanding dengan produk tegangan dan arus. Elektromagnet permanen yang bekerja pada cakram aluminium yang terpasang pada angker memberikan torsi pengereman. Kelemahan paling signifikan dari meteran listrik adalah kolektornya.

Seperti yang Anda ketahui, pada saat itu tidak ada konsensus dalam komunitas ilmiah tentang sistem mana— berdasarkan arus searah atau arus bolak-balik — akan paling menjanjikan… Meter yang dijelaskan oleh Thomson dirancang terutama untuk arus searah.

Sementara itu, argumen yang mendukung arus bolak-balik semakin berkembang, karena penggunaan arus searah tidak memungkinkan perubahan voltase dan, akibatnya, terciptanya sistem yang lebih besar. Arus bolak-balik semakin banyak digunakan, dan pada awal abad ke-20, sistem arus bolak-balik mulai secara bertahap menggantikan arus searah dalam praktik teknik kelistrikan.

Ini mengatur untuk George Westinghouse (yang memperoleh paten Tesla untuk penggunaan arus bolak-balik) tugas akuntansi listrik dan akuntansi ini harus seakurat mungkin. Selama periode ini (juga terkait dengan penemuan trafo) perangkat dipatenkan, yang sebenarnya merupakan prototipe meteran AC modern… Sejarah juga memiliki beberapa “bapak penemu” dari penghitung induksi.

Alat pengukur induksi pertama disebut «Ferraris meter», meskipun dia tidak merakitnya sama sekali. Penghargaan Ferrari adalah penemuan berikut: Dua bidang berputar, yang keluar fase dengan arus bolak-balik, menyebabkan rotasi rotor padat - cakram atau silinder. Pencacah berdasarkan prinsip induksi masih diproduksi sampai sekarang.

Insinyur Hungaria Otto Titus Blaty, juga dikenal sebagai penemu transformator, mengusulkan meteran induksi versinya. Pada tahun 1889, ia menerima dua paten sekaligus, nomor Jerman 52.793 dan nomor AS 423.210, untuk penemuan yang secara resmi disebut sebagai "Penghitung Listrik Arus Bolak-balik".

Penulis memberikan deskripsi perangkat berikut: “Penghitung ini pada dasarnya terdiri dari benda logam yang berputar, seperti cakram atau silinder, yang ditindaklanjuti oleh dua medan magnet yang berbeda fase satu sama lain.

Pergeseran fasa ini dihasilkan dari fakta bahwa satu medan dihasilkan oleh arus utama, sedangkan medan lainnya dihasilkan oleh kumparan induktansi diri yang tinggi yang mendorong titik-titik di sirkuit di mana konsumsi daya diukur.

Namun, medan magnet tidak berpotongan dalam tubuh revolusi, seperti pada mekanisme Ferrari yang terkenal, tetapi melewati bagian yang berbeda secara independen satu sama lain. » Countertop pertama yang diproduksi oleh Ganz, tempat Blatti bekerja, dipasang pada alas kayu dan beratnya 23 kg.

Tentu saja, pada saat yang sama, karakteristik yang sama dari kedua bidang tersebut ditemukan oleh perintis teknik kelistrikan lainnya, Oliver Blackburn Shellenberger. Dan pada tahun 1894, ia mengembangkan meteran listrik untuk sistem AC. Mekanisme sekrup memberikan torsi.

Namun, meteran ini tidak cocok untuk bekerja dengan motor listrik, karena tidak menyediakan elemen voltase yang diperlukan untuk pengukuran faktor kekuatan.

Penghitung ini sedikit lebih kecil dari perangkat Blati, tetapi juga cukup besar dan cukup berat - beratnya 41 kilogram, yaitu lebih dari 16 kg. Baru pada tahun 1914, bobot perangkat dikurangi menjadi 2,6 kg.

Tidak ada batasan untuk kesempurnaan

Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa pada awal abad ke-20, counter menjadi bagian dari praktik sehari-hari. Hal ini juga diperkuat dengan munculnya standar pengukuran pertama. Itu dikeluarkan oleh Institut Standar Nasional Amerika (ANSI) pada tahun 1910.

Secara karakteristik, selain mengakui pentingnya signifikansi ilmiah alat ukur, standar tersebut juga menekankan pentingnya komponen komersial. Standar pengukuran International Electrotechnical Commission (IEC) pertama yang diketahui berasal dari tahun 1931.

Pada awal abad ke-20, perangkat telah mengalami sejumlah perubahan, tanpa memperhitungkan pengurangan berat dan dimensi: perluasan rentang beban, kompensasi perubahan faktor beban, voltase dan suhu, penampilan bola bantalan dan bantalan magnet (yang secara signifikan mengurangi gesekan). Karakteristik kualitas elektromagnet rem dan penghilangan oli dari penyangga dan mekanisme penghitungan ditingkatkan, yang meningkatkan masa pakai.

Pada saat yang sama, jenis meteran baru muncul - meteran multi-tarif, meteran beban puncak, meteran energi prabayar, serta meteran induksi tiga fase. Yang terakhir menggunakan dua atau tiga sistem pengukuran yang dipasang pada satu, dua atau tiga cakram. Pada tahun 1934, meteran energi aktif dan reaktif yang dikembangkan oleh Landis & Gyr muncul.

Kemajuan lebih lanjut dari kemajuan ilmiah dan teknis, serta perkembangan hubungan pasar, terungkap dalam produksi alat ukur. Perkembangan elektronik berdampak serius - pada tahun 1970-an, seiring dengan alat pengukur induksi, alat pengukur elektronik muncul. Secara alami, ini sangat memperluas fungsionalitas perangkat. Pertama-tama, itu sistem akuntansi otomatis (ASKUE), mode multi-tarif.

Selanjutnya, fungsi meteran berkembang lebih jauh dan melampaui batas pelaporan energi dan sumber daya saja, termasuk perlindungan terhadap pelanggaran yang terlihat, pembayaran di muka, kontrol penyeimbangan muatan, dan sejumlah fungsi lainnya.Bacaan dibaca dari jaringan listrik, saluran telepon, atau saluran transmisi data nirkabel.