История электросчетчика

"Величайшим изобретением девятнадцатого века было изобретение метода изобретений"

Этот афоризм английского математика и философа Альфреда Норда Вайтхэда (1891-1947) прекрасно отражает историю создания электрического счетчика, который совершенствовался с каждым новым изобретением, следовавшим одно за другим, основываясь на научных достижениях и стимулируя дальнейшее развитие.

Первая половина девятнадцатого века принесла блестящие открытия в области электромагнетизма. В 1820 году француз Андре-Мари Ампер (1775-1836) открыл явление взаимодействия электрических токов. В 1827 году немец Георг Симон Ом (1787-1854) установил зависимость между силой тока и напряжением в проводниках. В 1831 году англичанин Майкл Фарадей (1791-1867) открыл закон электромагнитной индукции, который лежит в основе принципа действия генераторов, двигателей и трансформаторов.

Ко второй половине столетия уже была хорошо подготовлена почва для внедрения научных достижений в практику. За открытиями последовали изобретения и патенты. Лампа, динамо-машина, двигатель, трансформатор, счетчик и гидротурбина были изобретены друг вслед за другом в короткий срок.

Не удивительно, что когда настало время, ключевые изобретения совершаются почти одновременно в разных частях света. Венгр Отто Титус Блати, изобретатель индукционного электросчетчика и со-изобретатель трансформатора, вспоминая в 1930 году этот захватывающий период, говорил: "В мое время было легко. Наука походила на тропический лес. Все, что было нужно, это хороший топор, и куда бы ты ни ударил, мог срубить огромное дерево".

С изобретением динамо-машины (Аньош Йедлик в 1861 г., Вернер фон Сименс в 1867 г.) появилась возможность вырабатывать электроэнергию в больших количествах. Первой областью массового применения электричества стало освещение. Когда этот новый продукт – электроэнергию - начали продавать, возникла необходимость определить цену. Однако было неясно, в каких единицах следует вести учет и какие принципы измерения были бы наиболее удобными.

Первым электросчетчиком стал счетчик часов работы лампы Самюэля Гардинера (США), запатентованный в 1872 году. Он измерял время, в течение которого электроэнергия подавалась в точку нагрузки, при этом все лампы, подключенные к этому счетчику, контролировались одним выключателем. С появлением электрической лампочки Эдисона стало практиковаться разветвление цепей освещения, и такой счетчик вышел из употребления.

Электролитические счетчики
Томас Альва Эдисон (1847-1931), который внедрил первые распределительные осветительные электросети постоянного тока, утверждал, что электричество нужно продавать как газ – в те времена также широко используемый в целях освещения.

"Электрический счётчик" Эдисона, запатентованный в 1881 году, использовал электрохимический эффект тока. Он содержал электролитическую ячейку, куда в начале расчётного периода помещалась точно взвешенная пластинка меди. Ток, проходящий через электролит, вызывал осаждение меди. В конце расчетного периода, медную пластинку взвешивали снова, и разница в весе отображала количество электричества, которое прошло сквозь нее. Этот счетчик был калиброван таким образом, что счета можно было выставлять в кубических футах газа.

Такие счетчики продолжали использовать до конца 19-го века. Однако у них был один большой недостаток: считывание показаний представляло сложность для энергетической компании и было совершенно невозможным для потребителя. Позднее Эдисон добавил счетный механизм для удобства считывания показаний счетчика.

Существовали и другие электролитические счетчики, такие как водородный счётчик немецкой компании "Сименс-Шукерт" (Siemens Shuckert) и ртутный счётчик Йенского стекольного завода "Шотт унд Геноссен" (Schott&Gen. Jena). Электролитические счетчики могли измерять только ампер-часы и не годились при колебаниях напряжения.

Маятниковые счётчики
Еще одним из возможных принципов конструкции счетчиков было создание некоторого движения – колебания или вращения – пропорционального энергии, которое, в свою очередь, могло бы запустить счетный механизм для отображения показаний счетчика.

Принцип работы маятникового счетчика был описан американцами Вильямом Эдвардом Эйртоном и Джоном Перри в 1881 году. В 1884 году в Германии, не зная об их изобретении, Германн Арон (1845-1902) сконструировал маятниковый счетчик.

В более усовершенствованной модели этого счетчика имелось два маятника с катушками на каждом, подключенными к источнику напряжения. Под маятниками помещались две токовые катушки с противоположными намотками. Благодаря взаимодействию катушек один из маятников двигался медленнее, а другой быстрее, чем без электрической нагрузки. Эта разность хода передавалась счетному механизму счетчика. Маятники менялась ролями каждую минуту, чтобы компенсировать разницу в исходной частоте колебаний. В этот же момент заводился часовой механизм.

Такие счетчики были дорогостоящими, потому что они содержали два часовых механизма, и их постепенно вытеснили моторные счётчики. Маятниковый счетчик позволял измерять ампер-часы или ватт-часы, но его можно было использовать исключительно для сетей постоянного тока.

Моторные счетчики
Другой альтернативой для создания электросчетчика было использование мотора. В таких счетчиках, вращающий момент пропорционален нагрузке и уравновешивается противодействующим моментом, таким образом, частота вращения ротора пропорциональна нагрузке, тогда как моменты находятся в равновесии. В 1889 году Американец Элиху Томсон (1853-1937) разработал свой "Самопишущий ваттметр" для компании "Дженерал Электрик" (General Electric).

Это был двигатель с якорем без металлического сердечника, который запускался от электрического напряжения, проходящего через катушку и резистор с помощью коллектора. Статор приводился в движение током, и поэтому вращающий момент был пропорционален произведению напряжения и силы тока. Тормозной момент обеспечивался постоянным электромагнитом, который воздействовал на алюминиевый диск, прикрепленный к якорю. Такой счетчик использовался преимущественно для постоянного тока. Большим недостатком моторных электросчетчиков являлся коллектор.

<< Предыдущая    1  2   Следующая >>