Trifase elettrico

Trifase elettrico - è consumato dispositivo di misurazione di energia. Diversa dalla solita varietà di tipi e funzioni. Ciò è dovuto alle peculiarità di ricarica esigenze produttive.

Dalla storia della questione

La base del sistema a due fasi a tre fasi previsto Nikola Tesla. I contatori sono progettati a somiglianza dello strumento registrazione di una corrente alternata regolare. Il regime dipende l'interfaccia elettrica. Ad esempio, Tesla usato fasi tali commutazione applicato negli anni Germania (30a) presa pre-guerra. A causa di questo contatore sono stati collocati nel tagliato di ogni fase, o usati doppia. Similmente disposti tre contatori trifase.

La differenza qui dal circuito 220 è che la corrente è in grado di rifluire attraverso il filo una fase adiacente. Ma passare un neutro locale dopo aver inserito l'edificio non è possibile. In realtà, si basa su questo principio delle moderne metri residenziali. All'ingresso dell'edificio vale tre fasi. L'unico impianto in appartamento perché ci vorrebbe un secondo per mettere un'unità separata. Pertanto, i proprietari di abitazione che hanno nel territorio del contatore trifase, trifase è tenuto a consegnare.

I primi metri trifase sono stati progettati per motori industriali e apparvero nei primi anni 90-zioni del XIX secolo. Questi prodotti sono discussi di seguito, dopo aver descritto la costruzione di contatori monofase, vengono utilizzati principi simili.

contatori monofase

La necessità di misurare le energie spese sorto con l'emergere della domanda negli anni 70-zioni del XIX secolo. Da allora, il principio di Electric è cambiato poco. È stato consumato funzione di integrazione energia funziona tensione in corrente ad un intervallo predeterminato di tempo, fino elettrodomestici incorporati. Nome risolta immediatamente. Contatori sono stati chiamati:

1. Ergometro.
2. Dzhoulmetr.
3. Energometr.
4. misuratore di potenza.

Quest'ultimo nome non è del tutto conforme scopo, il contatore misura l'energia, non potere. Se la tensione è costante, l'integrazione basa solo consumo di corrente. Un tale tipo semplificato di contatori è stato chiamato coulombometro o misuratore di livello.

Se la variabile corrente, non è possibile utilizzare voltmetri convenzionali, amperometri, per vedere il valore. Freccia galvanometro continuamente essere gettato ai bordi della scala. Tuttavia, le persone hanno trovato il modo per misurare il parametro desiderato. All'inizio del XX secolo utilizzati tre tipi di dispositivi:

• contatori elettrolisi.
• contatore motorizzato.
• segnalini tempo.

Elettrolisi contatore Edison

Storicamente, questo è il primo ad utilizzare i contatori, informazioni sul dispositivo divenne noto al pubblico nel 1881 dalla mostra di Parigi. A quel tempo, tutti gli apparecchi elettrici utilizzati azionati da una tensione continua. Un numero incredibile di prodotti finiti venduti in funzione. Entro l'inizio del XX secolo, quando una corrente alternata ha cominciato a prendere in singole copie rimaste in circolazione. I principali vantaggi di semplicità e affidabilità acciaio.

Il disegno mostrato in figura, è costituito da due serbatoi con solfuro di rame, dove dischi di rame spediti rinforzati meccanismo due spalle koromyselnogo. Il principio di funzionamento è descritta da elettrolisi. Quando la corrente tra le piastre, il primo parzialmente disciolto alla seconda precipitato formato da rame. Quando la spalla comincia a superare il meccanismo realizza l'successiva tacca sull'unità energia consumata e cambiare attraverso il relè (ricorda motore koromyselny Joseph Henry, cfr. relè elettromagnetici), la direzione del flusso di corrente.

Così, altalena commettere oscillazioni lente a destra ea sinistra fino a quando le letture dei contatori di scrittura. Alternata dispositivo simile corrente non può essere registrato. Ben presto sono stati individuati i difetti di design simile:

1. Con l'aumentare della temperatura, la precisione dello strumento nuotato, ha sottovalutato la testimonianza.
2. Un secondo inconveniente abbondanza acciaio di parti e contatti di relè in movimento.

modello migliorato (vedi. foto) non differiva eleganza: richiesta di essere rimosso dalle ruote soluzione utilizzata, in peso, per determinare la quantità di energia spesa e incolla fresco. Ma eliminato le parti in movimento, e la corrente scorre in una sola direzione. fluttuazioni termiche sono eliminati regolando la soluzione, che cambia resistenza inversamente con rame. Come risultato, l'effetto delle due sostanze sono reciprocamente compensata.

AC è stato utilizzato dal 1887 elettrolitico contatore Lowry Hall. Misurazione è stata effettuata per cambiare le piastre della batteria, inclusi nel circuito di illuminazione. Metallo tollerato in una direzione specifica, in peso determinato accuratamente la quantità di energia consumata. Il metodo non si è diffuso e ha due svantaggi distinti:

1. Dopo batteria light-off scarichi lentamente attraverso bulbi a spirale e cambiato il metallo peso trasferito.
2. Si è riscontrato che le condizioni di crescita piastra mostrano una dipendenza dalla frequenza pronunciato, e altri fattori. Si trova difficile ottenere una precisione accettabile.

contatore motorizzato

Il primo contatore motorizzato brevettato nel 1882 da professori Ayrton e Perry, ma soffriva di attriti meccanici. Questa limitazione viene superata nella contro-watt-ora Elihu Thomson. Il principio di funzionamento si basa sulle correnti indotte (Arago, Foucault). velocità dell'albero di piccolo servocomando proporzionale alla corrente assorbita. A causa della induzione azionato in rotazione disco rame associato ad un meccanismo numerabile. È da notare che grazie al design intenzionale della direzione di movimento dell'albero non dipende dalla polarità della tensione, ma il dispositivo ha una soglia inferiore massima corrente registrato, per ovvie ragioni.

Contatore (brevetto US388003 A) Shollenbergera (14 agosto 1888) è diverso da un cappa motore a induzione monofase. Appositamente progettato per la società Westinghouse, che ha lavorato Nikola Tesla. La bobina ausiliaria (non visibile in termini generali) dello statore disposti ad angolo rispetto evita struttura appendere e specificare univocamente il senso di rotazione dell'albero. Entrambi sono collegati in serie piombo. Come il disegno di Thomson, lo strumento è previsto solo per AC. Per il limite di velocità di rotazione sull'estremità all'asse della pala 4 sono fissati, interagendo con aria atmosferica.

Famosa contatore Wikipedia Ferranti inventato nel 1884 e utilizza un contatto mobile di mercurio metallico, la somiglianza disegno di Faraday prima metà del XIX secolo. Non è troppo sicuro dei dispositivi. L'ingresso corrente nel centro della ciotola, posta orizzontalmente tra i poli di un magnete permanente, e scorreva a lato sulla strada per il consumatore. A causa dell'interazione dei campi mercurio discoide e struttura magnetica albero rotante meccanismo numerabile palette. Mercurio contatto continuo mantenuto causa anello metallico asportabile. Con ogni rotazione dei trucchi dei consumatori chilowattora. Testimoni oculari affermano che il dispositivo è stato utilizzato per l'AC quando necessario. Anche se riteniamo che il modo più duro.

Contatore Perry si differenzia dalla precedente - cilindro di rame sostituito mercurio. collettore di corrente nella forma di un anello. Ma mercurio è presente nello strumento, solo in misura minore, formante il contatto liquido.

Tutti contatore

L'invenzione riguarda il conto Aron, in realtà brevetto tedesco respinto - dispositivo simile contenuta brevetto britannico Senna e Perry. L'idea non ha fatto praticamente utile, in modo da considerare il primo campione del modello nel mese di febbraio 1883 a Mr paternità. Shulberga.

Tutto il contatore non è molto diversa da quella orologi a cucù. La parte superiore del pendolo si trova tra i due elettromagneti, gli attuali mutevoli cause direzione "orologi" vanno. Il sistema di risonanza è sintonizzato a contare correttamente il "tempo" - l'energia. Struttura adattato per AC e DC. A quanto pare, dando il nome della misura corrente chilowattora.

Progettazione della fine del XIX secolo,

Prodotto dalla ricerca di autori mostra che la progettazione di metri trifase è apparso in pochi anni dopo un tentativo fallito Dolivo-Dobrovolsky prendere un brevetto sull'uso delle tre fasi. Come indicato nelle recensioni, l'ingegnere dimostrato che l'efficienza AC trifase dei due. Nikola Tesla precedentemente dimostrato che polifase attuale invenzione, e il brevetto non è dato.

Il primo contatore trifase

Brevetto US500868 Un fatta in metro multifase. Questa è la prima menzione dei conti apparecchio trifase trovato su Internet. Sulla base di quanto precede, è impossibile affermare con una probabilità del 100%, che è il primo contatore trifase, ma è un primo esempio di un dispositivo nel presente contesto.

Il termine multifase non applicato per caso, in precedenza erano già in corso dei contatori bifase. Nell'uso scientifico, molti console - si riferisce al numero di tre o più. L'upotreblon termine in perfetto accordo con gli standard generalmente accettati.

Thomas Duncan ha diritto alla invenzione 4 Luglio 1893 (Independence Day).

Il dispositivo è un contatore trifase basato sul principio che è stato utilizzato per un modello monofase, brevettato dall'autore un po 'prima (US 415 825, il 21 dicembre 1891). Infatti è un motore a induzione, inventato da Tesla. Lo statore ha tre equidistanti fra loro sul numero di fasi di bobine (A, B, C), il rotore è fatto di cilindro metallico. Le operazioni di scrittura autore che provengono da rame, argento, ferro - qualsiasi lega metallica con elevata conducibilità. Il requisito è dettata dalle condizioni del verificarsi di correnti parassite.

Il cilindro ruota in campo elettromagnete tre fasi, collegate attraverso l'asse con un meccanismo numerabile non mostrato in figura. Gli assi delle bobine di statore sono spostati dalla normale alla tangente del cerchio che è garantito per fare un predeterminato verso di rotazione del rotore (campo diretto lungo l'asse oltre gli avvolgimenti di un arco liscio). Il principio di funzionamento del dispositivo è diverso da un motore a induzione, inventato da Nicola Tesla teoria Arago base (esperimenti Foucault):

1. La fase tensione bobine efficace trasferito dal uniformemente 120 gradi.
2. Il campo emergente intorno alla bobina induce correnti parassite cilindro metallico (Arago) direzione tale che le strutture respingono.
3. Lo statore è fisso e rinforzato con dura, ruotare il rotore inizia.
4. Ogni giro corrisponde di una certa quantità di energia spesa autori.

La comunicazione tra i valori è evidente. Oggi, per modificare la velocità di rotazione del motore a induzione può variare la tensione. Questo diminuisce o aumenta la corrente e la tensione diventa un fattore secondario. In questo caso, la tensione è costante ed è dato dal fornitore di energia. A consumatori inclusi in serie con le tre bobine fissati corrente e di potenza. Da quanto precede si chiede la conclusione che il primo contatore trifase di svantaggi intrinseci:

1. In primo luogo, naturalmente, il dispositivo effettua una reattanza reattanza induttiva del circuito. Questo è male, l'atto avvolgimento del motore simile aggravando reciprocamente effetto. Completandosi a vicenda, bobine producono un grande angolo di fase, aumentando la potenza reattiva. Ad un certo valore della potenza del motore diventa inefficace.
2. Il secondo svantaggio sta diventando un fatto che l'autore viene considerata consumo di potenza uniforme in tutte le fasi. Questo è ovvio, altrimenti slancio stallo. funzionamento instabile della parte meccanica di certo non ha contribuito al conto corretto.
3. Un terzo inconveniente deriva dal considerazioni motore asincrono. Per azionare i correnti indotte bisogno presenta solo se la differenza di campo di velocità (US - 60 Hz) ruotante e lo statore. L'autore dovrebbe rendere il cilindro sotto forma di tre poli magnete del minerale di ferro. Il dispositivo dovrebbe essere ruotato indipendentemente correnti parassite. Complessità rimane: il campo tenderebbe a invertire rotore magnetizzazione.

Thomas Duncan, a quanto pare consapevole di queste carenze. Scrive nel testo che ha dichiarato nei disegni di costruzione non sono considerati implementazioni di successo delle sue idee restano, che non sono indicati nei disegni - al fine di evitare il plagio e il furto di idee. Allo stesso tempo, Duncan detto della possibilità di calcolo del tasso di quattro o più fasi. Nome località deriva direttamente brevetto.

disegno Shollenbergera

contatori monofase Shollenbergera consapevolmente rinunciato così tanta attenzione. Lavorare per una società Westinghouse, inventore inevitabilmente spostato i disegni per uso industriale: due fasi di Nikola Tesla e tre - Dolivo-Dobrovolsky. In US531866A brevetto afferma esplicitamente che la procedura ha lo scopo di settore. Ma allo stesso tempo saggio stati inventore che non è vietato l'impiego in casa.

Testo del brevetto pubblicato 1 gennaio 1895. L'autore sosteneva di aver scoperto un modello: se si mette una bobina alimentata con corrente alternata nelle altre due, la tensione di alimentazione stessa frequenza, coppia dipende da un numero di variabili. Questo determina la velocità o l'angolo del sistema di deflessione in funzione dei parametri:

1. intensità del campo magnetico delle bobine.
2. Seno della differenza dell'angolo tra le fasi di tensione di alimentazione.

Sulla base di questo fatto, e costruito contatore Shollenberger. Progettato per funzionare in tandem con motore a corrente alternata Nikola Tesla, ma l'autore ha trovato rapidamente modi per estendere la portata dell'invenzione.

Sul lato schermata raffigura contatore bifasica, l'autore mostra che la bobina dello statore è girevole nella scatola e deviato da un certo angolo. Nel primo caso è conveniente utilizzare un meccanismo contatore collegata nel secondo - utilizzare mano e del viso. Ciò consente di registrare contemporaneamente il processo visivamente e valutare chilowattora consumato.

Va notato che non è necessario utilizzare una rotazione in strutture. Alcuni lavori sul principio di sovrapposizione (punti di forza aggiunta vettore) campi. La figura mostra il maggior numero di opzioni. Campi cambiano sincrono nel tempo, puntatore jitter sensibilmente, e l'efficienza del dispositivo dipende fortemente dalla solidità della progettazione della parte meccanica (inerzia del telaio mobile). Tuttavia, analogamente a dire su sensori di pressione deviatoi di qualsiasi caldaia.

Charles Terry e Wesley Carr testimoniato infatti il ​​deposito di brevetti 15 Settembre 1894, ma la costruzione Ha rivelato un grave difetto: l'autore si rifiuta di accettare il fatto che le fasi di consumo è irregolare. Tuttavia, essa ha tenuto conto Shollenberger nel caso di progettazione rotativo, che dà i futuri ingegneri accenno di cambiamento nel design.

pseudophases

Un brevetto 796 368 veniva considerato quasi 9 anni, essendo dichiarato 21 novembre 1896. Lavorare in compagnia di Edison e Thomson, l'autore era interessato acquisito nella DC. Il brevetto è per AC, il che è in contrasto con gli interessi dei proprietari di General Electric. Pertanto, i titolari di diritti d'autore potrebbero entrare in contatto con l'Ufficio e chiedere di tenere la pubblicazione. Quando Tesla raccolse e cominciò a costruire una torre Vordenklif, DC è diventato sopravvivere se stessa. Nel 1905 è diventato chiaro che il mondo non sia più lo stesso. Poi, brevetti e pubblicato.

disegno Charles Steinmetz è notevole, qui per la prima volta introduce il concetto di avvolgimento di avviamento. Alternando contatore presentato nelle figure, è il motore asincrono con riproduzione polo causa Phase Shift. elemento reattivo non è stato avviato il condensatore, come nelle versioni moderne, e soffocare. E la variazione positiva e negativa della tensione di fase viene usato per creare un campo magnetico rotante.

Semplicemente: la tensione del condensatore in ritardo rispetto alla corrente e induttanza a - avanti. Sia lo sfasamento può essere utilizzato. Risulta che i valori di ingresso sono identici, ma artificialmente separate per le possibilità di misurazione come un moderno frigorifero compressore monofase. Quindi, la fase uno, integrato creato artificialmente pseudophase.

Gli svantaggi apparenti: passano una costruzione simile, la corrente diverge alla tensione ad angolo discreto. Fattore di potenza è tutt'altro che ideale. Una versione moderna di un condensatore è molto meglio, ma venture per suggerire che il soggetto rimane inesplorato al momento del deposito del brevetto. Nel 1896, non ci sono stati altri condensatori, ad eccezione di bottiglie di Leida. Altri disegni non erano disponibili per gli inventori di massa. Bobina di Tesla con caratteristiche capacitive pronunciate servono solo per compensare l'induttanza delle proprietà che non sono adatti alle esigenze di questa classe di dispositivi.

Descrivere il principio di funzionamento non è necessaria, è schema comune. Invece del condensatore per avviare l'induttanza utilizzato motore asincrono (per creare uno spostamento di fase). Aggiungiamo che dopo l'accelerazione dell'albero normalmente iniziare avvolgimento spento in modo da non rendere la componente reattiva del consumo. Nel 1896, sembrava impossibile per ovvi motivi: relè puskozaschitnoy non viene usato in grandi quantità, risulta difficile impostare in modo specifico scopo a basso consumo.

trasformatori di corrente

George Hummel costruzione di due gocce d'acqua assomiglia a un moderno idee metro di sosta. US Patent No. 633 695 A mostra che, anche alla fine del 1897 creatore conosceva il consumo irregolare in tre fasi. La costruzione del primo utilizzare un circuito di commutazione asimmetrica: trasformatori di corrente prendono interfase per la valutazione.

Questo schema neutro isolato, il contatore funziona bene. Si richiama l'attenzione alla parte esecutiva del meccanismo. Questo motore con pali impliciti formate dal nucleo laminato del circuito magnetico. Per fasi rotanti (!) Utilizzando uno dei due avvolgimenti (cfr. precedente sottotitolo). Come risultato, monofase crea un campo magnetico rotante e permette allo strumento di avvolgere chilowattora.

Il segnale di rimozione del materiale del circuito è dato nella figura che mostra l'identità della idea delle versioni moderne. E precursore trifase ritiene wattmetro dove bobina tensione perpendicolare alla corrente della bobina, ed i valori vengono rimossi mediante trasformatori. La differenza fondamentale tra - Hummel opera valori lineari e metri moderni - fase (in folle).

Le piccole sfumature sono indicati nel testo che accompagna il brevetto. Ad esempio, è scritto che lo sfasamento dell'avvolgimento non è 90, ma solo 30 gradi. Pertanto, i poli si trovano, rispettivamente. Piccolo sfasamento dovuto alla presenza di relativamente grande resistenza dell'avvolgimento attivo e la difficoltà di ottenere elevata induttanza.

Non c'è più senso per toccare brevetti, basi di misurazione del consumo di energia sono esposti. Resta solo da vedere come l'elettrico di tipo moderno a tre fasi.

contatori trifase elettronici

Oggi, contatore elettronico controllato da un microcontrollore. Su Internet, distribuiti circuito di commutazione MSP430F449 chip. E 'facile notare - è in senso antiorario con un cristallo su 32.768 kHz. Mentre zecche "meccanismo", il convertitore analogico-digitale effettua le letture di tre trasformatori di corrente e rileva la tensione di ciascuna fase. Per sostenere la conclusione è neutrale, non mostrato in figura.

informazione binaria viene fornita al microcontrollore, che produce la moltiplicazione delle variabili e la loro integrazione temporale utilizzando la frequenza del risonatore al quarzo. Minore è l'intervallo di campionamento del circuito elettronico, le letture più accurate. In questo caso, l'errore è molto meno di un centesimo di punto percentuale, che è sufficiente per applicazioni tipiche. contatore presentato calcola facilmente la potenza attiva e reattiva, producendo la trasformazione di Fourier, o usando altri algoritmi.

Il secondo fattore che influenza la precisione è bit convertitore analogico-digitale. Più alto è, meno errori e più dispositivi ad alta velocità previsti. Poiché il principio di digitalizzazione solitamente racchiuso in un graduale aumento del comparatore di tensione e confrontandolo con il valore di ingresso. La forma d'onda assomiglia ad una scaletta chiude quando il comparatore decide che ha raggiunto il livello richiesto.

vantaggio elettronica nella possibilità di elaborazione digitale, che dipende unicamente dalla velocità di frequenza di clock e microcontrollori prestazioni. Questo primo kernel bit, che ora lotta per i sistemi operativi nel mondo, la seconda - uno schema circuitale del processore.

Da ciò si deve dedurre che il principio di calcolo della capacità non è troppo è cambiato molto nel corso degli ultimi 150 anni dal momento di sfide per gli ingegneri (soprattutto Edison). I sistemi moderni sono più precisi, il primo modello solo tiene conto corrente, non impegnarsi in moltiplicazione. E se si carica una batteria da 12 volt attraverso i primi misuratori di potenza può ottenere una figura fantastica.

Questo vale per i tipi di dispositivi di cui sopra. Usano flusso magnetico o tasso di elettrolisi, dipende solo dal valore corrente. Avanzata ADC è più facile da misurare la tensione. In particolare, gli ingressi di corrente sono tensione ad alta resistenza divisore. Che non c'è alternativa, sensori di Hall sensibili in questa fase di sviluppo della tecnologia di utilizzo non è redditizio.