This webpage has been robot translated, sorry for typos if any. To view the original content of the page, simply replace the translation subdomain with www in the address bar or use this link.

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.

Патент Эдисона № 251.454, 1881 г. 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
Электрохимический счетчик Эдисона, 1881 г. 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
Маятниковый счетчик Арона, 1884 г. 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
Самопишущий ваттметр Томсона, 1889 г. 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.