Trefaset Electric

Trefaset Electric - forbruges energimåling enhed. Forskellig fra den sædvanlige række forskellige typer og funktioner. Dette skyldes, at de særlige kendetegn ved opladning produktionsbehov.

Fra historien om spørgsmålet

Grundlaget for de tre-fase to-faset system fastsatte Nikola Tesla. Tællere er designet i lighed med den vedrørende registrering af en almindelig vekselstrøm. Ordningen afhænger af den elektriske interface. For eksempel Tesla anvendes skifte faser sådanne anvendt i soklen før krigen Tyskland (30th) år. På grund af denne tæller blev anbragt i mellemrummet af hver fase, eller anvendes dobbelt. Ligeledes er anbragt trefasede tællere.

Forskellen her fra kredsløbet 220 er, at den nuværende er i stand til at strømme tilbage gennem tråden en tilstødende fase. Men for at passere en lokal neutral efter indtastning af bygningen er ikke mulig. Faktisk er det baseret på dette princip om moderne boliger meter. Ved indgangen til bygningen er værd tre faser. Det eneste plante i lejligheden, fordi det ville tage en anden til at sætte en separat enhed. Derfor husejere, der har i det område af den tre-fase, trefaset meter er forpligtet til at levere.

De første trefasede målere er designet til industrielle motorer og dukkede op i de tidlige 90-erne af det XIX århundrede. Disse produkter er diskuteret nedenfor, efter at have beskrevet konstruktionen af ​​enfasede elmålere er tilsvarende principper anvendes.

Enfasede målere

Behovet for at måle den energi brugt opstod med fremkomsten af ​​efterspørgslen i 70-erne af det XIX århundrede. Siden da har princippet om Electric ændret sig lidt. Blev indtaget energiintegration funktion virker spænding på strømmen ved et forudbestemt tidsinterval, indtil indarbejdet apparater. Navn afvikles straks. Tællere blev kaldt:

1. Ergometer.
2. Dzhoulmetr.
3. Energometr.
4. Power meter.

Sidstnævnte navn er ikke helt i overensstemmelse med formålet, tælleren måler den energi, ikke magt. Hvis spændingen er konstant, integration bygger kun strømforbrug. En sådan forenklet type tællere blev kaldt coulometer eller niveaumåler.

Hvis den aktuelle variabel, kan du ikke bruge konventionelle voltmetre, amperemetre, at se værdien. Arrow galvanometer løbende blive kastet i kanterne af skalaen. Imidlertid har folk fundet måder at måle den ønskede parameter. I begyndelsen af ​​det XX århundrede brugte tre typer af enheder:

• Elektrolyse tællere.
• Motoriseret tæller.
• Time tællere.

Elektrolyse counter Edison

Historisk set er dette den første til at bruge tællere, oplysninger om enheden blev kendt for offentligheden i 1881 ved Paris udstillingen. På det tidspunkt alle brugte elektriske apparater, der drives af en DC-spænding. En utrolig mange færdige produkter, der sælges i drift. I begyndelsen af ​​det XX århundrede, da en vekselstrøm begyndte at tage op enkelte eksemplarer tilbage i omløb. De væsentligste fordele ved stål enkelhed og pålidelighed.

Den i figuren viste udformning, består af to tanke med kobbersulfid, hvor afsendt kobberskiverne forstærket på to skuldre koromyselnogo mekanisme. Funktionsprincippet er beskrevet af elektrolyse. Når strøm løber mellem pladerne, den første delvist opløst ved den anden bundfald dannet af kobber. Når skulderen begynder at veje tungere end den mekanisme gør det næste hak på den forbrugte energi enhed og ændre gennem relæet (minder koromyselny motor Joseph Henry, se. Elektromagnetisk relæ), retningen af ​​strømmen.

Således svinge begå langsomme svingninger til højre og til venstre, indtil måleraflæsninger skriver. Vekselstrøm lignende enhed kan ikke registreres. Snart manglerne i lignende udformning blev identificeret:

1. Med stigende temperatur, instrumentet nøjagtighed svømmede, undervurderede han det vidnesbyrd.
2. En anden overflod ulempe stål af bevægelige dele og relækontakterne.

Forbedret model (se. foto) afveg ikke elegance: kræves at blive fjernet fra den anvendte opløsning hjul, efter vægt, for at bestemme mængden af ​​energi brugt og frisk pasta. Men eliminerede de bevægelige dele og strømmen løber i en enkelt retning. Termiske svingninger elimineres ved at justere opløsningen, som ændrer modstand omvendt med kobber. Som et resultat, er effekten af ​​de to stoffer gensidigt kompenseres.

AC har været anvendt siden 1887 Elektrolytisk tæller Lowry Hall. Målingen blev udført for at ændre batteripladerne, indeholdt i belysningskredsløbet. Metal tolereres i en bestemt retning, efter vægt bestemmes nøjagtigt mængde forbrugt energi. Metoden har ikke spredt sig og har to forskellige ulemper:

1. Efter light-off batteri langsomt aflades gennem spiral løg og ændret den overførte metal vægt.
2. Det blev fundet, at betingelserne plade vækst viser en udtalt frekvens afhængighed, og andre faktorer. Den finder det vanskeligt at opnå acceptabel nøjagtighed.

motoriseret counter

Den første motoriserede tæller patenteret i 1882 af professor Ayrton og Perry, men led af mekanisk friktion. Denne begrænsning overvindes i counter-watt-timer Elihu Thomson. Funktionsprincippet er baseret på induktionsstrømme (Arago, Foucault). akselhastighed af små servo proportional strømforbrug. På grund af induktionen drives i rotation kobberskiven forbundet med en tælleligt mekanisme. Det er bemærkelsesværdigt, at på grund af bevidst design af bevægelsesretning af akslen ikke afhænger af polariteten af ​​spændingen, men enheden har en lavere tærskel højeste registrerede strøm, af indlysende grunde.

Counter (patent US388003 A) Shollenbergera (14 august 1888) er forskellig fra en enfaset induktionsmotor emhætte. Specielt designet til firmaet Westinghouse, som arbejdede Nikola Tesla. Hjælpespolen (ikke synlig i generelle vendinger) af statoren er anbragt i en vinkel for at undgå hængende struktur og entydigt angiver retningen af ​​akslens rotation. Begge er forbundet i serie bly. Som Thomsons design, er måleren kun beregnet til AC. Til rotation hastighedsgrænse på aksen ende af bladet 4 er fastgjort, interagerer med atmosfærisk luft.

Berømt Wikipedia counter Ferranti opfundet i 1884 og bruger en bevægelig kontakt af metallisk kviksølv, design lighed med Faraday første halvdel af XIX århundrede. Det er ikke for sikker på enhederne. Den aktuelle indgang i midten af ​​skålen, placeret vandret mellem polerne af en permanent magnet, og strømmede til siden på vej til forbrugeren. På grund af interaktionen af ​​felter discoid kviksølv og magnet struktur roterende aksel tællelig vingemekanisme. Kviksølv kontinuerlig kontakt opretholdes som følge aftagelig metalring. Med hver rotation af forbrugernes snyde kilowatt-timer. Øjenvidner hævder, at anordningen blev anvendt til AC når nødvendigt. Selvom vi tror på den hårde måde.

Counter Perry adskiller sig fra den foregående - kviksølv erstattet kobber cylinder. Strømkollektor i form af en ring. Men kviksølv er til stede i instrumentet, blot i mindre omfang, der danner den flydende kontakt.

Alt tæller

Opfindelsen angår kontoen Aron, i virkeligheden tyske patent forkastet - lignende anordning indeholdt britisk patent Senna og Perry. Tanken gjorde ikke praktisk anvendelig, så overvej den første model prøve i februar 1883 in Mr forfatterskab. Shulberga.

Alt tælleren er ikke meget forskellig fra den urene gøg. Toppen af ​​pendulet er placeret mellem de to elektromagneter, de nuværende skifter retning årsager "ure" go. Det resonante systemet er indstillet til korrekt tælle "tid" - energi. Struktur tilpasset til AC og DC. Tilsyneladende, der giver navnet på den aktuelle takt kilowatt-timer.

Design af den sene XIX århundrede,

Produceret af forfatterne søgning viser, at udformningen af ​​trefasede målere dukkede op i et par år efter et mislykket forsøg Dolivo-Dobrovolsky tage patent på brugen af ​​de tre faser. Som nævnt i de anmeldelser, ingeniøren bevist, at de tre-faset AC effektivitet af de to. Men Nikola Tesla tidligere bevist, at det flerfasede foreliggende opfindelse, og patentet er ikke givet til.

Den første trefasemåler

Patent US500868 A taget på flerfaset måler. Dette er den første omtale af de trefasede enhed tæller fundet på internettet. Baseret på det foregående, er det umuligt at angive med en sandsynlighed på 100%, hvilket er den første trefasemåler, men er et tidligt eksempel på en anordning i den foreliggende sammenhæng.

Udtrykket flerfasede anvendte ikke tilfældigt, var allerede tidligere i løbet af de to-fasede tællere. I videnskabelig brug, mange konsol - refererer til antallet af tre eller flere. Udtrykket upotreblon i perfekt overensstemmelse med almindeligt anerkendte standarder.

Thomas Duncan fik ret til opfindelsen 4 Juli 1893 (Independence Day).

Anordningen er en trefasemåler baseret på det princip, der har været anvendt til en enfaset model, patenteret af forfatteren lidt tidligere (US 415 825, den 21. december 1891). Det er faktisk en induktionsmotor, opfundet af Tesla. Statoren har tre lige langt fra hinanden på antallet af faser af spoler (A, B, C), er rotoren fremstillet af metallisk cylinder. Forfatteren skriver, der kommer fra kobber, sølv, jern - enhver metallegering med høj ledningsevne. Kravet er dikteret af vilkårene i forekomsten af ​​hvirvelstrømme.

Cylinderen roterer i elektromagnet felt tre faser, der er forbundet gennem aksen med en tællelig mekanismen ikke er vist i figuren. Akserne for statorspolerne forskydes fra normalen til tangenten til cirklen, der er garanteret til at gøre en forudbestemt rotationsretning for rotoren (felt rettet langs aksen over viklingerne i en jævn bue). Princippet for driften af ​​indretningen er forskellig fra en induktionsmotor, opfundet af Nicola Tesla baseret Arago teori (Foucault forsøg):

1. Spolerne effektive spænding faseforskudt off ensartet 120 grader.
2. De nye inden omkring spolen inducerer hvirvelstrømme metalcylinder (Arago) retning, således at strukturerne frastøder hinanden.
3. Statoren er fast og forstærket med hård, dreje rotoren starter.
4. Hver omdrejning svarer til forfatterne af en bestemt mængde energi brugt.

Kommunikation mellem værdierne er indlysende. Dag, for at ændre induktionsmotoren rotationshastighed kan variere spændingen. Dette formindsker eller forøger strømmen, og spændingen bliver en sekundær faktor. I dette tilfælde er spændingen er konstant og er givet ved energileverandør. A forbrugere indgår i serie med de tre spoler, der er strøm og dermed magt. Af ovenstående spørger den konklusion, at de første tre-fase tæller af iboende ulemper:

1. For det første naturligvis indretningen laver en reaktans induktive reaktans i kredsløbet. Det er skidt, motorviklingen handle på samme måde gensidigt forværrer effekt. Supplerer hinanden, spoler producere et stort fasevinkel, øger reaktive effekt. Ved en bestemt værdi af motorkraft bliver ineffektiv.
2. Den anden ulempe er ved at blive en kendsgerning, at forfatteren antages at være ensartet strømforbrug i alle faser. Det er indlysende, ellers momentum vil gå i stå. Ustabil drift af den mekaniske del bestemt ikke bidrage til en korrekt konto.
3. En tredje ulempe stammer fra overvejelser asynkronmotor. At betjene induktionsstrømme behøver kun opstå hvis forskellen roterende hastighedsfeltet (US - 60 Hz) og statoren. Forfatteren bør gøre cylinderen i form af tre-polet magnet af jernmalm. Enheden vil blive drejet uanset hvirvelstrømme. Kompleksitet stadig: marken ville tendens til at vende det magnetisering rotor.

Thomas Duncan, tilsyneladende klar over disse mangler. Skriver i den tekst, der er angivet på de konstruktionstegninger ikke anses succesfulde implementeringer af sine idéer forblive, som ikke er vist i skitserne - for at undgå plagiat og tyveri af ideer. Samtidig sagde Duncan af muligheden for at beregne hastigheden af ​​fire eller flere faser. Beliggenhed navn stammer direkte patent.

design Shollenbergera

-Fasede målere Shollenbergera bevidst givet op så meget opmærksomhed. At arbejde for en virksomhed Westinghouse, opfinder uundgåeligt flyttet til de design til industriel brug: to faser af Nikola Tesla og tre - Dolivo-Dobrovolsky. I US531866A udtrykkeligt, patent, at proceduren er rettet mod industrien. Men på samme tid kloge opfinder stater, der ikke bruger er forbudt i hjemmet.

Tekst af patentet offentliggjort 1 januar 1895. Forfatteren hævdede at have opdaget et mønster: hvis du sætter en spole fodret med vekselstrøm i de to andre, forsyningsspændingen samme frekvens, moment er afhængig af en række variabler. Dette bestemmer hastigheden eller afbøjningsvinkel systemet som en funktion af parametrene:

1. Magnetfeltintensitet af spolerne.
2. Sinus af vinklen forskellen mellem forsyningsspændingen faser.

Baseret på dette faktum, og bygget Shollenberger tæller. Designet til at arbejde sammen med AC-motor Nikola Tesla, men forfatteren hurtigt fundet måder at forlænge rækkevidden af ​​opfindelsen.

På skærmen side afbilder tofaset tæller, forfatteren viser, at statorspolen er drejelig i boksen og afbøjes af en bestemt vinkel. I det første tilfælde er det bekvemt at anvende en tilsluttet tællermekanisme i den anden - at anvende hånd og ansigt. Det giver dig mulighed for samtidig at optage processen visuelt og evaluere brugt kilowatt-timer.

Det skal bemærkes, at det ikke er nødvendigt at bruge en rotation i konstruktioner. Nogle arbejder på princippet om superposition (vektor tilføjelse styrker) felter. Figuren viser de fleste muligheder. Felter ændres synkront i tid, pointer jitter mærkbart, og effektiviteten af ​​indretningen afhænger i høj grad soliditet af udformningen af ​​den mekaniske del (inerti den bevægelige ramme). Imidlertid ligner sige om sporskifter tryksensorer af enhver kedlen.

Charles Terry og Wesley Carr vidnede faktum arkivering patent 15 september, 1894 men konstruktion Det afslørede en alvorlig fejl: forfatteren nægter at acceptere det faktum, at de faser af forbruget er ujævn. Men det tog hensyn Shollenberger i tilfælde af roterende design, som giver fremtidens ingeniører antydning af ændring i designet.

pseudophases

Et patent 796 368 blev anset for næsten 9 år blive erklæret November 21, 1896. Arbejde i selskab med Edison og Thomson, forfatteren var interesseret optjent i DC. Patentet er for AC, som er i strid med interesserne for ejerne af General Electric. Derfor kunne rettighedshaverne komme i kontakt med præsidiet og bede om at holde publikation. Da Tesla samlet op og begyndte at bygge et tårn Vordenklif, DC blev overleve sig selv. Ved 1905 blev det klart, at verden ikke længere være den samme igen. Derefter patenter og offentliggjort.

Charles Steinmetz design er bemærkelsesværdigt, her for første gang indfører begrebet starten vikling. Skiftende tæller præsenteres i figurerne, er induktionsmotoren med pole reproduktion på grund af faseforskydningen. Reaktiv element startede ikke kondensator, som i moderne versioner, og choker. Og den positive og negative spænding ændring af fase bruges til at skabe et roterende magnetfelt.

Du skal blot: kondensatoren spænding halter den nuværende og induktans på - forude. Både faseforskydningen kan anvendes. Det viser sig, inputværdierne er de samme, men kunstigt opdelt for måling muligheder som en moderne enfasekompressor køleskab. Så fase et, suppleret kunstigt skabte pseudophase.

Ulemperne tilsyneladende: passerer en lignende konstruktion, strømmen divergerer til spændingen på ordentlig vinkel. Power faktor er langt fra ideel. En moderne version af en kondensator er meget bedre, men vove at foreslå, at emnet forbliver uudforsket på tidspunktet for indgivelsen af ​​patentet. I 1896 var der ingen andre kondensatorer, bortset fra Leyden krukker. Andre designs var ikke til rådighed for opfindere i massen. Tesla Coil med udtalt kapacitive karakteristika tjener kun til at kompensere for selv-induktans af de egenskaber, der ikke egner behov denne klasse af enheder.

Beskriv princippet om operationen er ikke nødvendig, er det almindeligt skema. I stedet for kondensatoren til at starte induktionsmotoren anvendes induktans (til at skabe en faseforskydning). Lad os tilføje, at efter akslen acceleration normalt starte vikling slukket for ikke at gøre den reaktive komponent i forbruget. I 1896, det syntes umuligt af indlysende grunde: puskozaschitnoy relæet ikke anvendes i store mængder, forekommer det vanskeligt at sætte dem så energibesparende design specifikke formål.

strømtransformere

George Hummel opførelsen af ​​to vanddråber ligner en moderne meter mellemstationer idéer. US patent nr 633 695 A viser, at skaberen selv i slutningen af ​​1897 vidste den ujævne forbrug i tre faser. Konstruktionen af ​​det første til at bruge en asymmetrisk omskifterkredsløb: strømtransformere tage interfase til evaluering.

Denne ordning isoleret neutral, tælleren fungerer godt. Opmærksomheden henledes på den udøvende del af mekanismen. Denne motor med implicitte poler dannet af den laminerede kerne af det magnetiske kredsløb. For roterende faser (!) Med en af ​​de to viklinger (se. forrige undertekst). Som et resultat, enfasede skaber et roterende magnetfelt og tillader måleren til vind kilowatt-timer.

kredsløb slibeeffekt signal er givet i figuren viser identiteten af ​​ideen om de moderne versioner. Trefasede forstadium antages wattmeter hvor spænding spole vinkelret spolestrømmen, og værdierne fjernes ved hjælp af transformatorer. Den grundlæggende forskel mellem - Hummel driver lineære værdier og moderne meter - fase (til neutral).

Små nuancer er angivet i teksten, der ledsager patentet. For eksempel er det skrevet, at faseforskydningen af ​​viklingen er ikke 90, men kun 30 grader. Derfor er polerne placeret henholdsvis. Lille faseforskydning på grund af tilstedeværelsen af ​​relativt store aktive viklingsmodstand og vanskeligheden ved at opnå høj induktans.

Der er ikke mere mening at røre patenter, er energiforbruget målingsgrundlag angivet. Tilbage er kun at se, hvordan den trefasede elektriske moderne type.

Elektroniske tællere trefasede

I dag, elektronisk tæller styret af en microcontroller. På internettet, fordelt omskifterkredsløbet MSP430F449 chip. Det er let at lægge mærke til - det er mod uret med en krystal på 32,768 kHz. Mens flåter "mekanisme", analog-til-digital konverter tager aflæsninger af tre strømtransformere og detekterer spændingen af ​​hver fase. Til understøtning af konklusion er neutral, ikke vist i figuren.

Binary oplysninger gives til microcontroller, som producerer en mangedobling af variabler og deres tid integration ved hjælp af frekvensen af ​​kvarts resonator. Jo mindre sampleintervallet af det elektroniske kredsløb, de mere nøjagtige aflæsninger. I dette tilfælde er fejlen er meget mindre end en hundrededel af en procent, hvilket er nok til typiske anvendelser. Præsenteret tæller let beregner den aktive og reaktive effekt, der producerer Fourier transformation, eller ved anvendelse af andre algoritmer.

Den anden faktor, der påvirker nøjagtigheden er bit analog-til-digital konverter. Jo højere den er, jo mindre fejl og mere udstyr med høj hastighed forventet. Fordi princippet om digitalisering sædvanligvis indesluttet i en gradvis forøgelse af spændingen komparator og sammenligne den med den indtastede værdi. Bølgeformen ligner en stige afslutning trin, hvor komparatoren beslutter, at når det nødvendige niveau.

elektronik fordel i muligheden for digital behandling, som udelukkende afhænger af hastigheden af ​​clock frekvens og ydeevne microcontroller. Denne første bit kerne, som nu kæmper for de operativsystemer i verden, den anden - et kredsløbsdiagram af processorens arkitektur.

Heraf må udledes, at princippet om beregning kapacitet ikke for meget er blevet ændret i løbet af de sidste 150 år fra det tidspunkt, hvor udfordringerne for ingeniører (primært Edison). Moderne systemer er mere nøjagtige, den allerførste model tager kun højde for strøm, behøver vi ikke deltage i multiplikation. Og hvis du oplader et 12-volt batteri gennem de første el-målere kan få en fantastisk figur.

Dette gælder for typer af enheder diskuteret ovenfor. De bruger magnetisk flux eller hastigheden af ​​elektrolyse, afhængigt kun på den aktuelle værdi. Avanceret ADC er lettere at måle spændingen. Især strømindgange er høj modstand spændingsdeler. At der ikke er noget alternativ, følsomme Hall-sensorer på dette stadium i udviklingen af ​​teknologi brug er ikke rentabelt.