Вы не авторизованы...
Вход на сайт
Сегодня 19 ноября 2017 года, воскресенье , 04:21:52 мск
Общество друзей милосердия
Опечатка?Выделите текст мышью и нажмите Ctrl+Enter
 
Контакты Телефон редакции:
+7(495)640-9617

E-mail: nr@oilru.com
 
Сегодня сервер OilRu.com - это более 1270.43 Мб информации:

  • 536446 новостей
  • 5112 статей в 168 выпусках журнала НЕФТЬ РОССИИ
  • 1143 статей в 53 выпусках журнала OIL of RUSSIA
  • 1346 статей в 45 выпусках журнала СОЦИАЛЬНОЕ ПАРТНЕРСТВО
Ресурсы
 

Мерила энергии

 
Анна Марченко
Как появились первые электрические счётчики
24.09.2017

Необходимость создать прибор для учёта потребления электроэнергии и её тарификации возникла без малого 150 лет назад, как только появилась реальная возможность производить электричество в промышленных масштабах и продавать его потребителям. Сегодня мы расскажем о самых первых электрических счётчиках и их изобретателях.

Век изобретений

Вторая половина XIX и начало XX веков принесли расцвет науки вообще, и электротехники и электромеханики в частности. Изобретатель индукционного электросчётчика и трансформатора с замкнутым магнитопроводом венгерский электротехник Отто Титус Блати (1860–1939) впоследствии вспоминал: «В моё время было легко. Наука походила на тропический лес. Всё, что было нужно, это хороший топор, и куда бы ты ни ударил, мог срубить огромное дерево».

Интереснейшие изобретения сыпались, как из рога изобилия: электрическая свеча и электрическая лампа, динамо-машина и электродвигатель, трансформатор и гидротурбина… В 1880 г. электротехнический отдел Императорского Русского технического общества даже начал выпускать один из первых в мире специальных электротехнических журналов «Электричество», который был интересен не только учёным-электротехникам, но и простым гражданам. Зачастую учёные, не зная о работах друг друга, одновременно приходили к одинаковым открытиям, после чего в спорах о первенстве устраивали в научных изданиях настоящие словесные баталии.

После изобретения Вернером Сименсом динамо-машины (1866 г.) в развитии электротехники наступил новый этап: электроэнергия смогла конкурировать с другими видами энергии. Первой областью массового применения электричества стало уличное освещение, где в ту пору господствовали газовые фонари. Энтузиасты-электротехники искренне верили, что электрическая лампочка сумеет вскоре полностью вытеснить газовые рожки с городских улиц, и, к удивлению многих, оказались правы.

У нас товар…

Для того чтобы электроэнергия стала полноценным коммерческим товаром, необходимо было точно определять её стоимость. При этом возникали закономерные вопросы: как измерять электрический ток и в каких единицах вести учёт? Перед изобретателями открылся широкий простор для экспериментов.

Первый электрический счётчик был запатентован в 1872 г. американцем Самюэлем Гардинером. Этот счётчик измерял не напряжение и не силу электрического тока, а… время. Время, в течение которого электроэнергия подавалась на нагрузку. Он так и назывался – счётчик часов работы лампы.

Для правильного применения такого счётчика все лампы на линии должны были быть исправными и управляться одним выключателем. Однако с ростом количества потребителей электроэнергии и появлением экономичной (по тем временам) лампочки Томаса Эдисона сети освещения становились всё более длинными и разветвлёнными. Каждой из них уже невозможно было управлять лишь одним выключателем. И к концу XIX века счётчик Гардинера потерял свою актуальность и перестал применяться.

В 1881 г. собственный электрический счётчик, основанный на электрохимической реакции, запатентовал и знаменитый изобретатель электрической лампы – американец Томас Эдисон.

Эдисон, как опытный коммерсант, был убеждён, что для эффективных продаж малоизвестная потребителю электроэнергия должна учитываться примерно так же, как и привычный газ. Газовый же счётчик, запатентованный ещё в середине XIX века, измерял расход газа прямым методом – зная объём камер, которые попеременно заполняются газом и опорожняются, легко вычислить объём потребления. В случае же электричества пришлось использовать косвенный признак (который, тем не менее, был наглядным) – результат электрохимической реакции.


Томас Эдисон использовал в своём счётчике
электрохимическую реакцию осаждения меди

Счётчик Эдисона имел электролитический резервуар с медной пластиной. Проходящий через электролит ток вызывал осаждение на ней меди. В конце каждого месяца пластину взвешивали и по разнице в весе определяли количество потраченного электричества. Интересно, что счётчик Эдисона был градуирован таким образом, чтобы вести учёт энергии в кубических футах, как и в случае газа. Этот приём ускорил замену газовых светильников на электрические.

Не только Эдисон использовал в своём счётчике электрохимический процесс. На этом принципе работали, например, водородный измерительный прибор немецкой компании «Сименс-Шукерт» и ртутный Иенского стекольного завода «Шотт унд Геноссен».

Конструкция счётчика Эдисона была неудобной для потребителей, которые вообще не имели возможности снять показания самостоятельно, да и для электрических компаний, которые были вынуждены ежемесячно взвешивать медные пластины. А сам электрохимический принцип не подходил для измерения энергии переменного тока, получавшего всё большее распространение.

Случай и расчёт

Первый счётчик для переменного тока изобрёл американский учёный и инженер Оливер Шелленбергер в 1888 г. По воспоминаниям учёного, ему помог случай. Однажды Шелленбергер увлечённо работал над новой дуговой лампой, как вдруг выскочившая пружина упала на планку внутри лампы. Прежде чем подоспел ассистент, вытащивший пружину, наблюдательный Шелленбергер успел заметить, что она начала крутиться.

Учёного заинтересовал этот эффект. И вскоре он обнаружил, что крутиться пружину заставило вращающееся магнитное поле. Тогда Шелленбергер понял, что мог бы использовать это явление для измерения расхода электроэнергии. Уже через три недели был готов первый счётчик энергии переменного тока с барабанным механизмом. За единицу расхода электричества Шелленбергер принял ампер-час. В течение нескольких месяцев после получения патента счётчик был освоен в производстве и нашёл применение в промышленности и городском освещении; за 10 лет было продано порядка 120 тыс. устройств.

Примечательно, что Шелленбергер не знал о том, что ещё в 1885 г. итальянец Галилео Феррарис (1847–1897) впервые обнаружил и описал эффект вращения сплошного ротора в виде металлического диска или цилиндра под воздействием двух не совпадающих по фазе полей переменного тока. Американец выяснил это самостоятельно. А открытие Феррариса послужило отправной идеей для создания индукционного двигателя и индукционного счётчика.


Счётчик Шелленбергера (вид без корпуса) с воздушным тормозом

Первым индукционный счётчик переменного тока запатентовал в 1889 г. венгр Отто Титуц Блати (1860–1939). Как описывается в патенте, «этот счётчик, по существу, состоит из металлического вращающегося тела, такого как диск или цилиндр, на который действуют два магнитных поля, сдвинутые по фазе друг относительно друга… однако магнитные поля не пересекаются в теле вращения, как в хорошо известном механизме Феррариса, а проходят сквозь разные его части независимо друг от друга».

В своём счётчике Блати развернул катушки тока и напряжения на угол 90°. Создаваемое ими вращающееся магнитное поле приводило во вращение алюминиевый диск, а движение диска через шестерню передавалось на отсчётное устройство. Прибор Блати (в отличие от предшественников, которые оперировали ампер-часами, а потому не годились для случаев нестабильного напряжения) выдавал показания расхода энергии в ватт-часах, как принято в современных приборах. Также в его счётчике использовался тормозной электромагнит для расширения диапазона измерений.

В те же годы свои исследования продолжал Оливер Шелленбергер, который в 1894 г. разработал собственный счётчик ватт-часов индукционного типа для компании «Вестингауз». В нём катушки тока и напряжения располагались на противоположных сторонах диска, а два постоянных магнита замедляли его вращение.

В дальнейшем индукционные счётчики продолжали совершенствоваться, однако их принцип действия, разработанный Феррарисом, Блати и Шелленбергером, остался прежним. Индукционные счётчики и сегодня производятся и выполняют свою работу по учёту энергии. Однако из-за ряда недостатков (слабая защищённость от хищений электрической энергии, значительное собственное потребление, невозможность учёта электроэнергии по нескольким тарифам и т. д.) их постепенно заменяют на современные электронные счётчики.



0

 

 
Рейтинг@Mail.ru   


© 1998 — 2017, «Нефтяное обозрение (oilru.com)».
Свидетельство о регистрации средства массовой информации Эл № 77-6928
Зарегистрирован Министерством РФ по делам печати, телерадиовещания и средств массовой коммуникаций 23 апреля 2003 г.
Свидетельство о регистрации средства массовой информации Эл № ФС77-51544
Перерегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций 2 ноября 2012 г.
Все вопросы по функционированию сайта вы можете задать вебмастеру
При цитировании или ином использовании любых материалов ссылка на портал «Нефть России» (http://www.oilru.com/) обязательна.
Точка зрения авторов, статьи которых публикуются на портале oilru.com, может не совпадать с мнением редакции.
Время генерации страницы: 0 сек.

Мерила энергии

Анна Марченко
Как появились первые электрические счётчики
24.09.2017

Необходимость создать прибор для учёта потребления электроэнергии и её тарификации возникла без малого 150 лет назад, как только появилась реальная возможность производить электричество в промышленных масштабах и продавать его потребителям. Сегодня мы расскажем о самых первых электрических счётчиках и их изобретателях.

Век изобретений

Вторая половина XIX и начало XX веков принесли расцвет науки вообще, и электротехники и электромеханики в частности. Изобретатель индукционного электросчётчика и трансформатора с замкнутым магнитопроводом венгерский электротехник Отто Титус Блати (1860–1939) впоследствии вспоминал: «В моё время было легко. Наука походила на тропический лес. Всё, что было нужно, это хороший топор, и куда бы ты ни ударил, мог срубить огромное дерево».

Интереснейшие изобретения сыпались, как из рога изобилия: электрическая свеча и электрическая лампа, динамо-машина и электродвигатель, трансформатор и гидротурбина… В 1880 г. электротехнический отдел Императорского Русского технического общества даже начал выпускать один из первых в мире специальных электротехнических журналов «Электричество», который был интересен не только учёным-электротехникам, но и простым гражданам. Зачастую учёные, не зная о работах друг друга, одновременно приходили к одинаковым открытиям, после чего в спорах о первенстве устраивали в научных изданиях настоящие словесные баталии.

После изобретения Вернером Сименсом динамо-машины (1866 г.) в развитии электротехники наступил новый этап: электроэнергия смогла конкурировать с другими видами энергии. Первой областью массового применения электричества стало уличное освещение, где в ту пору господствовали газовые фонари. Энтузиасты-электротехники искренне верили, что электрическая лампочка сумеет вскоре полностью вытеснить газовые рожки с городских улиц, и, к удивлению многих, оказались правы.

У нас товар…

Для того чтобы электроэнергия стала полноценным коммерческим товаром, необходимо было точно определять её стоимость. При этом возникали закономерные вопросы: как измерять электрический ток и в каких единицах вести учёт? Перед изобретателями открылся широкий простор для экспериментов.

Первый электрический счётчик был запатентован в 1872 г. американцем Самюэлем Гардинером. Этот счётчик измерял не напряжение и не силу электрического тока, а… время. Время, в течение которого электроэнергия подавалась на нагрузку. Он так и назывался – счётчик часов работы лампы.

Для правильного применения такого счётчика все лампы на линии должны были быть исправными и управляться одним выключателем. Однако с ростом количества потребителей электроэнергии и появлением экономичной (по тем временам) лампочки Томаса Эдисона сети освещения становились всё более длинными и разветвлёнными. Каждой из них уже невозможно было управлять лишь одним выключателем. И к концу XIX века счётчик Гардинера потерял свою актуальность и перестал применяться.

В 1881 г. собственный электрический счётчик, основанный на электрохимической реакции, запатентовал и знаменитый изобретатель электрической лампы – американец Томас Эдисон.

Эдисон, как опытный коммерсант, был убеждён, что для эффективных продаж малоизвестная потребителю электроэнергия должна учитываться примерно так же, как и привычный газ. Газовый же счётчик, запатентованный ещё в середине XIX века, измерял расход газа прямым методом – зная объём камер, которые попеременно заполняются газом и опорожняются, легко вычислить объём потребления. В случае же электричества пришлось использовать косвенный признак (который, тем не менее, был наглядным) – результат электрохимической реакции.


Томас Эдисон использовал в своём счётчике
электрохимическую реакцию осаждения меди

Счётчик Эдисона имел электролитический резервуар с медной пластиной. Проходящий через электролит ток вызывал осаждение на ней меди. В конце каждого месяца пластину взвешивали и по разнице в весе определяли количество потраченного электричества. Интересно, что счётчик Эдисона был градуирован таким образом, чтобы вести учёт энергии в кубических футах, как и в случае газа. Этот приём ускорил замену газовых светильников на электрические.

Не только Эдисон использовал в своём счётчике электрохимический процесс. На этом принципе работали, например, водородный измерительный прибор немецкой компании «Сименс-Шукерт» и ртутный Иенского стекольного завода «Шотт унд Геноссен».

Конструкция счётчика Эдисона была неудобной для потребителей, которые вообще не имели возможности снять показания самостоятельно, да и для электрических компаний, которые были вынуждены ежемесячно взвешивать медные пластины. А сам электрохимический принцип не подходил для измерения энергии переменного тока, получавшего всё большее распространение.

Случай и расчёт

Первый счётчик для переменного тока изобрёл американский учёный и инженер Оливер Шелленбергер в 1888 г. По воспоминаниям учёного, ему помог случай. Однажды Шелленбергер увлечённо работал над новой дуговой лампой, как вдруг выскочившая пружина упала на планку внутри лампы. Прежде чем подоспел ассистент, вытащивший пружину, наблюдательный Шелленбергер успел заметить, что она начала крутиться.

Учёного заинтересовал этот эффект. И вскоре он обнаружил, что крутиться пружину заставило вращающееся магнитное поле. Тогда Шелленбергер понял, что мог бы использовать это явление для измерения расхода электроэнергии. Уже через три недели был готов первый счётчик энергии переменного тока с барабанным механизмом. За единицу расхода электричества Шелленбергер принял ампер-час. В течение нескольких месяцев после получения патента счётчик был освоен в производстве и нашёл применение в промышленности и городском освещении; за 10 лет было продано порядка 120 тыс. устройств.

Примечательно, что Шелленбергер не знал о том, что ещё в 1885 г. итальянец Галилео Феррарис (1847–1897) впервые обнаружил и описал эффект вращения сплошного ротора в виде металлического диска или цилиндра под воздействием двух не совпадающих по фазе полей переменного тока. Американец выяснил это самостоятельно. А открытие Феррариса послужило отправной идеей для создания индукционного двигателя и индукционного счётчика.


Счётчик Шелленбергера (вид без корпуса) с воздушным тормозом

Первым индукционный счётчик переменного тока запатентовал в 1889 г. венгр Отто Титуц Блати (1860–1939). Как описывается в патенте, «этот счётчик, по существу, состоит из металлического вращающегося тела, такого как диск или цилиндр, на который действуют два магнитных поля, сдвинутые по фазе друг относительно друга… однако магнитные поля не пересекаются в теле вращения, как в хорошо известном механизме Феррариса, а проходят сквозь разные его части независимо друг от друга».

В своём счётчике Блати развернул катушки тока и напряжения на угол 90°. Создаваемое ими вращающееся магнитное поле приводило во вращение алюминиевый диск, а движение диска через шестерню передавалось на отсчётное устройство. Прибор Блати (в отличие от предшественников, которые оперировали ампер-часами, а потому не годились для случаев нестабильного напряжения) выдавал показания расхода энергии в ватт-часах, как принято в современных приборах. Также в его счётчике использовался тормозной электромагнит для расширения диапазона измерений.

В те же годы свои исследования продолжал Оливер Шелленбергер, который в 1894 г. разработал собственный счётчик ватт-часов индукционного типа для компании «Вестингауз». В нём катушки тока и напряжения располагались на противоположных сторонах диска, а два постоянных магнита замедляли его вращение.

В дальнейшем индукционные счётчики продолжали совершенствоваться, однако их принцип действия, разработанный Феррарисом, Блати и Шелленбергером, остался прежним. Индукционные счётчики и сегодня производятся и выполняют свою работу по учёту энергии. Однако из-за ряда недостатков (слабая защищённость от хищений электрической энергии, значительное собственное потребление, невозможность учёта электроэнергии по нескольким тарифам и т. д.) их постепенно заменяют на современные электронные счётчики.



© 1998 — 2017, «Нефтяное обозрение (oilru.com)».
Свидетельство о регистрации средства массовой информации Эл № 77-6928
Зарегистрирован Министерством РФ по делам печати, телерадиовещания и средств массовой коммуникаций 23 апреля 2003 г.
Свидетельство о регистрации средства массовой информации Эл № ФС77-33815
Перерегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций 24 октября 2008 г.
При цитировании или ином использовании любых материалов ссылка на портал «Нефть России» (http://www.oilru.com/) обязательна.
Добро пожаловать на информационно-аналитический портал "Нефть России".
 
Для того, чтобы воспользоваться услугами портала, необходимо авторизоваться или пройти несложную процедуру регистрации. Если вы забыли свой пароль - создайте новый.
 
АВТОРИЗАЦИЯ
 
Введите Ваш логин:

 
Введите Ваш пароль: