Triphasé électrique

Triphasé électrique - est consommée dispositif de mesure d'énergie. Différent de la variété des types et fonctions habituelles. Cela est dû aux particularités de charge des besoins de production.

De l'histoire de la question

La base du système à deux phases triphasé établi Nikola Tesla. Les compteurs sont conçus à l'image de l'instrument juridique enregistrant un courant régulier alternatif. Le système dépend de l'interface électrique. Par exemple, Tesla utilisé phases de commutation telles appliquée dans la prise de pré-guerre, l'Allemagne (30e) ans. En raison de ce compteur ont été placés dans l'espace de chaque phase, ou utilisé double. De même organisé trois compteurs de phase.

La différence ici à partir du circuit 220 est que le courant peut circuler à travers le fil d'une phase adjacente. Mais pour passer un neutre local après l'entrée du bâtiment est impossible. En fait, il repose sur ce principe de compteurs résidentiels modernes. A l'entrée de l'immeuble vaut trois phases. L'usine que dans l'appartement car il faudrait une seconde pour mettre une unité distincte. Par conséquent, les propriétaires qui ont sur le territoire des trois phases, compteur triphasé est nécessaire de fournir.

Les compteurs triphasés premiers ont été conçus pour les moteurs industriels et sont apparus au début des années 90-s du XIXe siècle. Ces produits sont décrits ci-dessous, après avoir décrit la construction de compteurs monophasés, les mêmes principes sont utilisés.

compteurs monophasés

La nécessité de mesurer l'énergie dépensée a surgi avec l'émergence de la demande dans les années 70-s du XIXe siècle. Depuis lors, le principe de Electric a peu changé. A été consommée fonction d'intégration de l'énergie fonctionne à la tension du courant à un intervalle de temps prédéterminé, jusqu'à ce que les appareils intégrés. Nom réglé immédiatement. Les compteurs ont été appelés:

1. Ergomètre.
2. Dzhoulmetr.
3. Energometr.
4. Wattmètre.

Ce dernier nom n'est pas tout à fait compatible avec le but, le compteur mesure l'énergie, pas de puissance. Si la tension est constante, l'intégration ne repose que la consommation actuelle. Un tel type simplifié de compteurs a été appelé coulomètre ou indicateur de niveau.

Si la variable actuelle, vous ne pouvez pas utiliser voltmètres, ampèremètres conventionnels, pour voir la valeur. Flèche galvanomètre être jeté en permanence sur les bords de l'échelle. Cependant, les gens ont trouvé des moyens de mesurer le paramètre souhaité. Au début du XX siècle utilisé trois types de dispositifs:

• compteurs d'électrolyse.
• Compteur motorisé.
• compteurs de temps.

Edison contre Électrolyse

Historiquement, c'est le premier à utiliser des compteurs, des informations sur l'appareil est devenu connu du grand public en 1881 par l'exposition de Paris. A cette époque, tous les appareils électriques utilisés actionnés par une tension continue. Un nombre incroyable de produits finis vendus en fonctionnement. Au début du XX siècle, lorsqu'un courant alternatif a commencé à prendre des copies sont restées en circulation. Les principaux avantages de simplicité et de fiabilité acier.

La conception représentée sur la figure, se compose de deux réservoirs avec le sulfure de cuivre, où les disques de cuivre renforcé expédiés sur le mécanisme de deux épaulements. Le principe de fonctionnement est décrit par électrolyse. Lorsque le courant circule entre les plaques, la première dissout partiellement dans le second précipité formé à partir de cuivre. Lorsque l'épaule commence à l'emporter sur le mécanisme fait la prochaine encoche sur l'unité d'énergie consommée et le changement par le relais (moteur rappelle koromyselny Joseph Henry, voir. Relais électromagnétiques), le sens de circulation du courant.

Ainsi, le swing commettre des oscillations lentes à droite et à gauche jusqu'à ce que les relevés de compteurs écrit. Alternant un dispositif similaire en cours ne peut pas être enregistré. Bientôt, les défauts de conception similaire ont été identifiés:

1. Avec la température augmente, la précision de l'instrument a nagé, il a sous-estimé le témoignage.
2. Une seconde abondance d'acier inconvénient de pièces mobiles et les contacts de relais.

modèle amélioré (voir. photo) ne diffère pas d'élégance: qui doit être retiré de la solution roue, en poids, pour déterminer la quantité d'énergie dépensée et la pâte fraîche. Mais éliminé les pièces en mouvement et le courant circule dans un seul sens. fluctuations thermiques sont éliminées en ajustant la solution, ce qui modifie la résistance en sens inverse de cuivre. Par conséquent, l'effet des deux substances sont mutuellement compensées.

AC a été utilisé depuis 1887 contre Lowry Electrolytic Hall. La mesure a été effectuée pour modifier les plaques de la batterie, compris dans le circuit d'éclairage. Métal toléré dans une direction spécifique, en poids, la quantité déterminée avec précision de l'énergie consommée. La méthode ne se propage pas et présente deux inconvénients distincts:

1. Après la batterie d'extinction se décharge lentement à travers les ampoules en spirale et a changé le poids de métal transféré.
2. On a constaté que les conditions de croissance de la plaque montrent une dépendance de fréquence prononcée, et d'autres facteurs. Il estime qu'il est difficile d'obtenir une précision acceptable.

compteur motorisé

Le premier compteur motorisé breveté en 1882 par les professeurs Ayrton et Perry, mais souffre de frottement mécanique. Cette limitation est dépassée dans les contre-watt-heures Elihu Thomson. Le principe de fonctionnement est basé sur les courants d'induction (Arago, Foucault). vitesse de l'arbre de petit asservissement proportionnel à la consommation courante. En raison de l'induction entraîné en disque de cuivre de rotation associé à un mécanisme dénombrable. Il est à noter qu'en raison de la conception délibérée de la direction de déplacement de l'arbre ne dépend pas de la polarité de la tension, mais le dispositif a un seuil inférieur plus élevé enregistré courant, pour des raisons évidentes.

Contre (brevet US388003 A) Shollenbergera (14 Août 1888) est différent d'une induction monophasé hotte à moteur. Spécialement conçu pour la société Westinghouse, qui a travaillé Nikola Tesla. La bobine auxiliaire (non visible en termes généraux) du stator disposé à un angle pour éviter la structure suspendu et spécifier de manière unique le sens de rotation de l'arbre. Les deux sont connectés en tête de série. Comme la conception de Thomson, le compteur est destiné uniquement à AC. Pour une rotation limite de vitesse à l'extrémité de l'axe de la pale 4 sont fixés, en interaction avec l'air atmosphérique.

Le célèbre Wikipedia compteur Ferranti inventé en 1884 et utilise un contact mobile du mercure métallique, la ressemblance de conception de Faraday première moitié du XIXe siècle. Il est pas trop sûr des dispositifs. L'entrée de courant dans le centre de la cuvette, placé horizontalement entre les pôles d'un aimant permanent, et coule vers le côté de la voie pour le consommateur. En raison de l'interaction des champs de mercure discoïde et la structure d'aimant arbre rotatif mécanisme d'aube dénombrable. Mercury contact continu maintenue en raison anneau métallique amovible. Avec chaque rotation des kilowatts-heures de triche à la consommation. Des témoins oculaires affirment que le dispositif a été utilisé pour le courant alternatif en cas de besoin. Bien que nous croyions à la dure.

Contre Perry diffère de la précédente - le mercure cylindre de cuivre remplacé. Le collecteur de courant sous la forme d'un anneau. Mais le mercure est présent dans l'instrument, il suffit dans une moindre mesure, formant le contact avec le liquide.

Tout contre

L'invention concerne le compte Aron, en réalité, ce brevet allemand rejeté - dispositif similaire de brevet britannique Senna et Perry. L'idée n'a pas utile dans la pratique, donc considérer le premier échantillon de modèle en Février 1883 à M. auteur. Shulberga.

Tout le compteur est pas très différent de coucous. Le sommet du pendule est situé entre les deux électro-aimants, les causes de changement de direction actuelle « montres » vont. Le système de résonance est accordé à compter correctement le « temps » - énergie. Structure adaptée à courant alternatif et à courant continu. Apparemment, donner le nom de la mesure actuelle de kilowatts-heures.

Conception de la fin du XIXe siècle,

Produit par la recherche des auteurs montre que la conception des compteurs à trois phases est apparu dans quelques années, après une tentative ratée Dolivo-Dobrovolsky prendre un brevet sur l'utilisation des trois phases. Comme mentionné dans les commentaires, l'ingénieur a prouvé que l'efficacité à courant alternatif triphasé des deux. Mais Nikola Tesla a prouvé précédemment que polyphasé invention et le brevet n'est pas donné.

Le premier compteur triphasé

US500868 brevet A prise le compteur polyphasé. Ceci est la première mention du dispositif à trois phases compte trouvés sur Internet. Sur la base de ce qui précède, il est impossible d'affirmer avec une probabilité de 100%, ce qui est le premier compteur triphasé, mais est un premier exemple d'un dispositif dans le présent contexte.

Le multiphase terme appliqué pas par hasard, étaient auparavant déjà au cours des compteurs à deux phases. Dans l'usage scientifique, beaucoup console - fait référence au nombre de trois ou plus. Le terme upotreblon en parfait accord avec les normes généralement reconnues.

Thomas Duncan a droit à l'invention 4 Juillet, 1893 (Jour de l'Indépendance).

Le dispositif est un compteur triphasé basé sur le principe qui a été utilisé pour un modèle monophasé, breveté par l'auteur un peu plus tôt (415 825, le 21 Décembre 1891). En fait, il est un moteur à induction, inventé par Tesla. Le stator comporte trois à égale distance les uns des autres sur le nombre de phases d'enroulements (A, B, C), le rotor est constitué d'un cylindre métallique. Les écritures de l'auteur qui viennent de cuivre, d'argent, de fer - tout alliage métallique à haute conductivité. L'exigence est dictée par les conditions de l'apparition de courants de Foucault.

Le cylindre tourne dans le champ électro-aimant trois phases, reliés par l'axe d'un mécanisme dénombrable non représenté sur la figure. Les axes des bobines de stator sont déplacés à partir de la normale à la tangente du cercle qui est garanti pour faire une direction prédéterminée de rotation du rotor (champ dirigée le long de l'axe au-delà des enroulements d'un arc lisse). Le principe de fonctionnement du dispositif est différent d'un moteur à induction, inventée par la théorie de base Nicola Tesla Arago (expériences de Foucault):

1. Les bobines de phase de tension efficace transféré hors uniformément 120 degrés.
2. Le nouveau domaine autour de la bobine induit cylindre métallique des courants de Foucault direction (Arago) de telle sorte que les structures se repoussent mutuellement.
3. Le stator est fixé et renforcé avec dur, faire tourner le rotor démarre.
4. Chaque révolution correspond aux auteurs d'une certaine quantité d'énergie dépensée.

La communication entre les valeurs est évidente. Aujourd'hui, pour changer le moteur à induction vitesse de rotation peut faire varier la tension. Cela diminue ou augmente le courant et la tension devient un facteur secondaire. Dans ce cas, la tension est constante et est donnée par le fournisseur d'énergie. A consommateurs inclus en série avec les trois bobines fixées courant et puissance donc. De ce qui précède, il demande à la conclusion que le premier compteur en trois phases d'inconvénients inhérents:

1. Tout d'abord, bien entendu, le dispositif permet une réactance réactance inductive dans le circuit. Ceci est mauvais, l'acte d'enroulement moteur de la même exacerbant mutuellement effet. En complément de l'autre, les bobines produisent un grand angle de phase, l'augmentation de la puissance réactive. A une certaine valeur de puissance du moteur devient inefficace.
2. Le deuxième inconvénient devient un fait que l'auteur est supposé être la consommation d'énergie uniforme dans toutes les phases. Cela est évident, sinon l'élan CALE. Instable fonctionnement de la partie mécanique n'a certainement pas contribué à bon compte.
3. Un troisième inconvénient provient de considérations moteur asynchrone. Pour utiliser les courants d'induction ne se poseraient que si la différence de champ de vitesse de rotation (États-Unis - 60 Hz) et le stator. L'auteur doit faire le cylindre sous la forme d'un aimant à trois pôles du minerai de fer. Le dispositif serait mis en rotation indépendamment des courants de Foucault. La complexité reste: le champ tend à en inverser le rotor à aimantation.

Thomas Duncan, apparemment au courant de ces lacunes. Écrit dans le texte figurant sur les plans de construction ne sont pas considérés comme des mises en œuvre réussies de ses idées restent, qui ne figurent pas dans les croquis - afin d'éviter le plagiat et le vol d'idées. En même temps, Duncan a dit de la possibilité de calculer le taux de quatre ou plusieurs phases. Nom de l'emplacement dérive directement brevet.

conception Shollenbergera

compteurs monophasés Shollenbergera sciemment donné tant de l'attention. Travailler pour une entreprise Westinghouse, inventeur déplacé inévitablement à la conception à usage industriel: deux phases de Nikola Tesla et trois - Dolivo-Dobrovolsky. Dans le brevet US531866A stipule explicitement que la procédure vise à l'industrie. Mais en même inventeur Etats sages temps qui n'utilisent pas est interdit dans la maison.

Texte du brevet publié le 1er Janvier, 1895. L'auteur a prétendu avoir découvert un motif: si on met une bobine alimentée en courant alternatif dans les deux autres, la tension d'alimentation même fréquence, le couple dépend d'un certain nombre de variables. Ceci permet de déterminer la vitesse ou de l'angle du système de déviation en fonction des paramètres:

1. l'intensité du champ magnétique des bobines.
2. Sinus de la différence d'angle entre les phases de tension d'alimentation.

Sur la base de ce fait, et construit contre Shollenberger. Conçu pour fonctionner en tandem avec moteur à courant alternatif Nikola Tesla, mais l'auteur a rapidement trouvé des moyens d'étendre la portée de l'invention.

Du côté de l'écran présente compteur biphasée, l'auteur montre que la bobine de stator peut tourner dans la surface, et dévié par un certain angle. Dans le premier cas, il convient d'utiliser un mécanisme de compteur connecté dans la seconde - d'utiliser la main et le visage. Cela vous permet d'enregistrer simultanément le processus visuellement et évaluer kilowatts-heures effectuées.

Il convient de noter qu'il est pas nécessaire d'utiliser une rotation dans les structures. Certains travaux sur le principe de superposition (vecteur forces d'addition) champs. La figure montre le plus d'options. Les champs changent de façon synchrone dans le temps, la gigue de pointeur de façon appréciable, et l'efficacité du dispositif dépend grandement de la solidité de la conception de la pièce mécanique (inertie du cadre mobile). Cependant, comme disent les capteurs de pression turnouts de toute chaudière.

Charles Terry et Wesley Carr a témoigné fait le dépôt de brevet 15 Septembre 1894, mais la construction Il a révélé un grave défaut: l'auteur refuse d'accepter le fait que les phases de la consommation est inégale. Cependant, il a pris en compte Shollenberger dans le cas de la conception rotative, ce qui permet aux futurs ingénieurs pointe de changement dans la conception.

pseudophases

Un brevet 796 368 est considéré comme étant presque 9 ans, étant proclamé le 21 Novembre 1896. Travailler en compagnie d'Edison et Thomson, l'auteur a intérêt à ce DC. Le brevet est AC, ce qui est contraire aux intérêts des propriétaires de General Electric. Par conséquent, les détenteurs de droits d'auteur pourraient entrer en contact avec le Bureau et demander de tenir la publication. Quand Tesla a ramassé et a commencé à construire une tour Vordenklif, DC est devenu lui-même survivra. En 1905 il est devenu clair que le monde ne sera plus la même. Ensuite, les brevets et publié.

conception Charles Steinmetz est remarquable, ici pour la première fois introduit le concept de démarrage d'enroulement. Compteur alternatif présenté sur les figures, est le moteur à induction avec une reproduction des pôles en raison de décalage de phase. élément réactif n'a pas démarré condensateur, comme dans les versions modernes et étouffent. Et la variation de tension positive et négative de phase est utilisé pour créer un champ magnétique tournant.

Il suffit de: la tension du condensateur retard par rapport au courant et à inductance - avant. Tant le déphasage peut être utilisé. Il se trouve que les valeurs d'entrée sont les mêmes, mais artificiellement divisé les possibilités de mesure comme un réfrigérateur compresseur monophasé moderne. Ainsi, la première phase, complétée artificiellement créé pseudophase.

Les inconvénients apparents: le passage d'une construction similaire, le courant diverge de la tension à l'angle correct. Facteur de puissance est loin d'être idéale. Une version moderne d'un condensateur est beaucoup mieux, mais de suggérer que risque le sujet reste inexplorée au moment du dépôt du brevet. En 1896, il n'y avait pas d'autres condensateurs, à l'exception des pots Leyden. D'autres modèles ne sont pas disponibles aux inventeurs en masse. Tesla Coil avec des caractéristiques capacitives prononcées ne servent qu'à compenser l'inductance des propriétés qui ne sont pas adaptés aux besoins de cette catégorie d'appareils.

Décrire le principe de fonctionnement n'est pas nécessaire, il est système commun. Au lieu de la capacité à démarrer l'inductance utilisée du moteur à induction (pour créer un décalage de phase). Ajoutons que, après l'accélération de l'arbre commence normalement enroulement éteint pour ne pas rendre le composant réactif de la consommation. En 1896, il semblait impossible pour des raisons évidentes: relais puskozaschitnoy n'est pas utilisé en grandes quantités, il semble difficile de les définir si la conception de faible puissance objectif spécifique.

les transformateurs de courant

construction George Hummel de deux gouttes d'eau ressemble à une idées de mise en scène des compteurs modernes. Le brevet US n ° 633 695 A montre que même à la fin de 1897, le créateur connaissait la consommation inégale en trois phases. La construction de la première à utiliser un circuit de commutation asymétrique: les transformateurs de courant se interphase pour l'évaluation.

Ce schéma neutre isolé, le compteur fonctionne bien. L'attention est attirée sur la partie de direction du mécanisme. Ce moteur avec des pôles implicites formés par l'empilage de tôles du circuit magnétique. Pour les phases de rotation (!) Avec l'une des deux enroulements (voir. sous-titre précédent). Par conséquent, une seule phase crée un champ magnétique tournant et permet à l'appareil de mesure du vent de kilowatt-heures.

Le signal d'enlèvement de matière de circuit est donnée dans la figure montrant l'identité de l'idée des versions modernes. Et d'un précurseur à trois phases est considéré wattmètre où la bobine de tension perpendiculaire au courant de la bobine, et les valeurs sont éliminés au moyen de transformateurs. La différence fondamentale entre - Hummel exploite des valeurs linéaires et les compteurs modernes - phase (neutre).

Les petites nuances sont indiquées dans le texte accompagnant le brevet. Par exemple, il est écrit que le décalage de phase de l'enroulement n'est pas 90, mais seulement 30 degrés. Par conséquent, les pôles sont situés respectivement. Petit déphasage dû à la présence de la résistance d'enroulement actif relativement grande et la difficulté d'obtenir une inductance élevée.

Il n'y a pas plus de sens pour toucher des brevets, des bases de mesure de consommation d'énergie sont présentés. Il ne reste plus qu'à voir comment les trois phases électriques de type moderne.

Compteurs électroniques triphasés

Aujourd'hui, le compteur électronique contrôlé par un microcontrôleur. Sur la puce Internet, distribué circuit de commutation MSP430F449. Il est facile de remarquer - il est dans le sens antihoraire avec un cristal sur 32,768 kHz. Bien que les tiques « mécanisme », le convertisseur analogique-numérique prend des lectures de trois transformateurs de courant et détecte la tension de chaque phase. Pour soutenir la conclusion est neutre, non représenté sur la figure.

Les informations binaires sont fournies au microcontrôleur, qui produit la multiplication des variables et leur intégration temporelle en utilisant la fréquence du résonateur à quartz. Plus l'intervalle d'échantillonnage du circuit électronique, les lectures plus précises. Dans ce cas, l'erreur est beaucoup moins d'un centième de pour cent, ce qui est suffisant pour les applications typiques. Présenté compteur calcule facilement la puissance active et réactive, produisant la transformation de Fourier, ou en utilisant d'autres algorithmes.

Le second facteur affectant la précision est un peu convertisseur analogique-numérique. Plus il est élevé, moins d'erreurs et plus d'équipements à grande vitesse attendus. Parce que le principe de la numérisation habituellement enfermé dans une augmentation progressive du comparateur de tension et la comparaison avec la valeur d'entrée. La forme d'onde ressemble à une étape de terminaison de l'échelle lorsque le comparateur décide que a atteint le niveau requis.

avantage de l'électronique dans la possibilité de traitement numérique, qui dépend uniquement de la vitesse de la fréquence d'horloge et le microcontrôleur de performance. Ce premier noyau de bits, qui se bat maintenant pour les systèmes d'exploitation dans le monde, le second - un schéma de circuit de l'architecture du processeur.

De cela, il faut en déduire que le principe du calcul de la capacité est pas trop a changé au cours des 150 dernières années de l'époque des défis pour les ingénieurs (principalement Edison). Les systèmes modernes sont plus précis, le tout premier modèle ne prend en compte courant, nous ne nous engageons pas dans la multiplication. Et si vous chargez une batterie de 12 volts à travers les premiers mètres de puissance peut obtenir un chiffre fantastique.

Ceci est valable pour les types de dispositifs décrits ci-dessus. Ils utilisent un flux magnétique ou le taux d'électrolyse, ne dépendant que de la valeur actuelle. Avancée ADC est plus facile de mesurer la tension. les entrées de courant sont diviseur de tension à haute résistance, en particulier,. Qu'il n'y a pas d'alternative, capteurs à effet Hall sensibles à ce stade de développement de l'utilisation de la technologie ne sont pas rentables.