Geschichte des Stromzählers
Das 19. und 20. Jahrhundert erwies sich als ungewöhnlich großzügig bei wissenschaftlichen Entdeckungen, insbesondere auf dem Gebiet des Elektromagnetismus. Der „Tiefstart“ des wissenschaftlichen und technischen Fortschritts für die nächsten 150 Jahre wurde in den 1920er Jahren gegeben. die Entdeckung der Wechselwirkung elektrischer Ströme durch Andre Marie Ampere… Georg Simon Ohm ließ sich 1827 nach ihm nieder Zusammenhang zwischen Strom und Spannung in Leitungen… Schließlich entdeckte Michael Faraday es 1831 Gesetz der elektromagnetischen Induktion, die den Funktionsprinzipien der folgenden Schlüsselerfindungen zugrunde liegen: Generator, Transformator, Elektromotor.
Dank des Dynamos, den der ungarische Physiker Anzós Jedlik und der deutsche Elektroerfinder Werner von Siemens 1861 bzw. 1867 unabhängig voneinander erfanden, wurde Elektrizität zu einer sogenannten Ware. Seitdem ist die Stromerzeugung kommerziell fest verankert.
Es muss gesagt werden, dass zu dieser Zeit Erfindungen und Entdeckungen auf Schritt und Tritt „warteten“.Die Ideen der elektrischen Lampe, des Dynamos, des Elektromotors und des Transformators kristallisierten sich wie von selbst an gegenüberliegenden Teilen des Planeten heraus.
Ähnliches geschah mit dem Zähler, an den sich später der „Autor“ des Induktionszählers (und gleichzeitig Miterfinder) erinnerte Transformator) Der ungarische Elektroingenieur Otto Titus Blaty: „Die Wissenschaft war wie ein Regenwald. Alles, was er brauchte, war eine gute Axt und wo man hinschlug, konnte man einen riesigen Baum fällen. «
Das erste Patent für einen Stromzähler wurde 1872 an den amerikanischen Erfinder Samuel Gardiner erteilt. Sein Gerät misst die Zeit, die der Strom benötigt, um den Ladepunkt zu erreichen. Die einzige Bedingung (dies ist auch ein Nachteil des Gerätes) ist, dass alle gesteuerten Lampen an einen Schalter angeschlossen sein müssen.
Die Schaffung neuer Prinzipien für den Betrieb von Stromzählern steht in direktem Zusammenhang mit der Verbesserung und Optimierung des Stromverteilungssystems. Da sich dieses System jedoch zu diesem Zeitpunkt noch im Aufbau befand, konnte man nicht mit Sicherheit sagen, welches Prinzip optimal sein würde. Daher wurden mehrere Alternativvarianten gleichzeitig in der Praxis getestet.
Wie viel wiegt ein Kilowatt?
Wenn beispielsweise der Dynamo die Stromerzeugung in großen Mengen ermöglichte, dann trug die Glühbirne von Thomas Edison zur Schaffung eines ausgedehnten Beleuchtungsnetzes bei. Dadurch verlor der Gardiner-Zähler seine Bedeutung und wurde durch einen elektrolytischen Zähler ersetzt.
In der frühesten Phase der weit verbreiteten Verwendung von Stromzählern wurde Strom im wahrsten Sinne des Wortes „gewichtet“. Das von demselben Thomas Alva Edison erfundene Elektrolytmessgerät funktioniert nach diesem Prinzip.Tatsächlich handelte es sich bei dem Zähler um einen elektrolytischen Zähler, bei dem zu Beginn der Zählperiode eine sehr genau gewogene (soweit damals möglich) Kupferplatte platziert wurde.
Durch den Stromfluss durch den Elektrolyten wird Kupfer abgeschieden. Am Ende des Berichtszeitraums wurde die Platte erneut gewogen und der Stromverbrauch anhand der Gewichtsdifferenz abgerechnet. Dieses Prinzip wurde erstmals 1881 angewendet und bis zum Ende des 19. Jahrhunderts erfolgreich eingesetzt.
Bemerkenswert ist, dass diese Gebühr in Kubikfuß Gas berechnet wird, das zur Erzeugung des verbrauchten Stroms verwendet wurde. So wurde ein Edison-Elektrolyseur kalibriert. Der Einfachheit halber stattete Edison sein Gerät dann mit einem Zählmechanismus aus – andernfalls schien das Ablesen von Messwerten an einem Messgerät für die Energieversorger ein äußerst schwieriger und für den Verbraucher völlig unmöglicher Prozess zu sein. Der Komfort brachte jedoch kaum etwas.
Darüber hinaus hatten Elektrolytzähler (damals stellte Siemens Shuckert einen Wasserzähler und Schott & Gen einen Quecksilberzähler her) einen weiteren wesentlichen gemeinsamen Nachteil auf. Sie können nur Amperestunden aufzeichnen und bleiben unempfindlich gegenüber Spannungsschwankungen.
Parallel zum Elektrolytzähler erschien ein Pendelzähler. Das Wirkprinzip wurde erstmals im selben Jahr 1881 von den Amerikanern William Edward Ayrton und John Perry beschrieben. Doch seitdem schwebten, wie bereits erwähnt, Ideen in der Luft, es ist nicht verwunderlich, dass drei Jahre später Genau die gleiche Theke wurde in Deutschland von Hermann Aron gebaut.
In einer verbesserten Form ist das Messgerät mit zwei Pendeln ausgestattet, deren Spulen an eine Stromquelle angeschlossen sind. Unter dem Pendel wurden zwei weitere Spulen mit entgegengesetzten Wicklungen platziert.Ein Pendel bewegte sich aufgrund der Wechselwirkung der Spulen unter elektrischer Last schneller als ohne.
Der andere hingegen bewegte sich langsamer. Gleichzeitig wechselten die Pendel jede Minute ihre Funktion, um den Unterschied in der anfänglichen Schwingungsfrequenz auszugleichen. Der Wegunterschied wird im Zählmechanismus berücksichtigt. Beim Einschalten wurde die Uhr gestartet.
Ein frischer Wind
Pendelzähler waren kein billiges „Vergnügen“, da sie zwei ganze Uhren enthielten. Gleichzeitig ermöglichten sie die Festlegung von Amperestunden oder Wattstunden, was sie für den Wechselstrombetrieb ungeeignet machte.
Eine auf ihre Weise revolutionäre Entdeckung Wechselstrom, hergestellt (natürlich unabhängig voneinander) von den Italienern Galileo Ferraris (1885) und Nikola Tesla (1888), diente als Anstoß für die nächste Stufe der Verbesserung von Messgeräten.
1889 wurde ein Motorzähler entwickelt. Es wurde vom amerikanischen Ingenieur Elihu Thomson für General Electric entworfen.
Das Gerät war ein Ankermotor ohne Metallkern. Die Spannung am Kollektor verteilt sich auf die Spule und den Widerstand. Strom treibt den Stator an, was zu einem Drehmoment führt, das proportional zum Produkt aus Spannung und Strom ist. Ein Permanentelektromagnet, der auf eine am Anker befestigte Aluminiumscheibe wirkt, sorgt für ein Bremsmoment. Der größte Nachteil des Stromzählers ist der Kollektor.
Wie Sie wissen, gab es zu dieser Zeit in der wissenschaftlichen Gemeinschaft keinen Konsens darüber, welches der Systeme – B. auf Gleich- oder Wechselstrombasis, wird am erfolgversprechendsten sein… Der von Thomson beschriebene Zähler ist hauptsächlich für Gleichstrom ausgelegt.
Mittlerweile mehren sich die Argumente für Wechselstrom, da der Einsatz von Gleichstrom keine Spannungsänderungen und damit die Schaffung größerer Anlagen zulässt. Wechselstrom fand immer mehr Verbreitung und zu Beginn des 20. Jahrhunderts begannen Wechselstromsysteme den Gleichstrom in der Praxis der Elektrotechnik nach und nach zu ersetzen.
Dies stellte George Westinghouse (der Teslas Patente für die Nutzung von Wechselstrom erwarb) vor die Aufgabe, Elektrizität zu bilanzieren, und diese Abrechnung musste so genau wie möglich sein. In dieser Zeit (auch verbunden mit der Erfindung des Transformators) wurde das Gerät patentiert, bei dem es sich eigentlich um den Prototyp handelte moderner Wechselstromzähler… Die Geschichte hat auch mehrere „Erfinderväter“ des Induktionszählers.
Das erste Induktionsmessgerät heißt «Ferraris-Meter», obwohl er es überhaupt nicht selbst zusammengebaut hat. Zu Ferraris Verdienst zählt die folgende Entdeckung: Zwei rotierende Felder, die zum Wechselstrom phasenverschoben sind, bewirken die Drehung eines festen Rotors – einer Scheibe oder eines Zylinders. Auch heute noch werden Zähler nach dem Induktionsprinzip hergestellt.
Der ungarische Ingenieur Otto Titus Blaty, auch bekannt als Erfinder des Transformators, schlug seine Version des Induktionsmessgeräts vor. Im Jahr 1889 erhielt er zwei Patente gleichzeitig, das deutsche Nummer 52.793 und das US-amerikanische Nummer 423.210, für eine Erfindung, die offiziell als „Wechselstromzähler“ bezeichnet wurde.
Der Autor beschrieb das Gerät wie folgt: „Dieser Zähler besteht im Wesentlichen aus einem metallischen rotierenden Körper, etwa einer Scheibe oder einem Zylinder, auf den zwei zueinander phasenverschobene Magnetfelder einwirken.“
Diese Phasenverschiebung resultiert aus der Tatsache, dass ein Feld vom Hauptstrom erzeugt wird, während das andere Feld von einer Spule mit hoher Selbstinduktivität erzeugt wird, die die Punkte im Stromkreis, zwischen denen der Stromverbrauch gemessen wird, überbrückt.
Allerdings kreuzen sich die Magnetfelder nicht wie beim bekannten Ferrari-Mechanismus in einem Rotationskörper, sondern durchlaufen unabhängig voneinander verschiedene Teile desselben. » Die ersten Arbeitsplatten von Ganz, wo Blatti arbeitete, waren auf einem Holzsockel befestigt und wogen 23 kg.
Natürlich wurde zur gleichen Zeit die gleiche Eigenschaft beider Bereiche von einem anderen Pionier der Elektrotechnik, Oliver Blackburn Shellenberger, entdeckt. Und 1894 entwickelte er einen Stromzähler für Wechselstromsysteme. Der Schraubenmechanismus lieferte Drehmoment.
Für die Arbeit mit Elektromotoren ist dieses Messgerät jedoch nicht geeignet, da es nicht den zur Messung erforderlichen Spannungsanteil liefert Leistungsfaktor.
Diese Theke war etwas kleiner als das Blati-Gerät, aber auch recht sperrig und recht schwer – sie wog 41 Kilogramm, also mehr als 16 kg. Erst 1914 wurde das Gewicht des Gerätes auf 2,6 kg reduziert.
Der Perfektion sind keine Grenzen gesetzt
Somit kann festgestellt werden, dass die Theke zu Beginn des 20. Jahrhunderts Teil der alltäglichen Praxis wurde. Dies wird auch durch das Erscheinen des ersten Messnormals bestätigt. Es wurde 1910 vom American National Standards Institute (ANSI) herausgegeben.
Bezeichnenderweise betont die Norm neben der Anerkennung der Bedeutung der wissenschaftlichen Bedeutung von Messgeräten auch die Bedeutung der kommerziellen Komponente. Der erste bekannte Messstandard der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) stammt aus dem Jahr 1931.
Zu Beginn des 20. Jahrhunderts erfuhren die Geräte eine Reihe von Veränderungen, ohne Berücksichtigung der Gewichts- und Dimensionsreduzierung: Erweiterung des Lastbereichs, Kompensation von Änderungen des Lastfaktors, der Spannung und Temperatur, das Aussehen einer Kugel Lager und Magnetlager (die die Reibung deutlich reduzierten). Die Qualitätsmerkmale der Bremselektromagnete sowie die Entölung des Trägers und des Zählwerks wurden verbessert, was die Lebensdauer erhöhte.
Gleichzeitig erschienen neue Zählertypen – Mehrtarifzähler, Spitzenlastzähler, Prepaid-Energiezähler sowie Drehstrom-Induktionszähler. Letzteres verwendet zwei oder drei Messsysteme, die auf einer, zwei oder drei Scheiben montiert sind. 1934 erschien ein von Landis & Gyr entwickelter Wirk- und Blindenergiezähler.
Der weitere Verlauf des wissenschaftlichen und technischen Fortschritts sowie die Entwicklung der Marktbeziehungen fanden ihren Ausdruck in der Herstellung von Messgeräten. Die Entwicklung der Elektronik hatte gravierende Auswirkungen: In den 1970er Jahren kamen neben Induktionsmessgeräten auch elektronische Messgeräte auf den Markt. Dies hat natürlich die Funktionalität der Geräte erheblich erweitert. Erstens ist es so automatisierte Buchhaltungssysteme (ASKUE), Mehrtarifmodus.
In der Folge wurden die Funktionen des Zählers noch weiter ausgebaut und gingen über die Grenzen der reinen Energie- und Ressourcenberichterstattung hinaus. Dazu gehören Schutz vor sichtbaren Verstößen, Vorauszahlung, Lastausgleichskontrolle und eine Reihe weiterer Funktionen.Die Messwerte werden aus Stromnetzen, Telefonleitungen oder drahtlosen Datenübertragungskanälen gelesen.