תלת פאזי חשמלי

תלת פאזי אלקטריק - נצרך מכשיר מדידת אנרגיה. שונים ממגוון של סוגי פונקציות כרגיל. זאת בשל הייחוד של טעינת צרכי ייצור.

מההיסטוריה של השאלה

הבסיס של מערכת תלת-פאזית שני שלבים שנקבעו ניקולה טסלה. מונים מעוצבים בדמותו של המכשיר לרשום זרם חילופין רגיל. התכנית תלויה ממשק החשמל. לדוגמא, טסלה בשימוש חילופי שלבים כגון מיושמת לתוך (30) בשנים שלפני מלחמת שקע גרמניה. בגלל הנגד הזה הונחו על הפער של כל שלב, או בשימוש כפול. כמו כן סידר שלושה דלפקים שלב.

ההבדל כאן מן המעגל 220 הוא שהזרם הוא מסוגל לזרום בחזרה דרך חוט שלב סמוך. אבל להעביר מקומי ניטראלי לאחר שנכנס לבניין אינו אפשרי. למעשה, זה מבוסס על העיקרון הזה של מטרים מגורים מודרניים. בכניסה לבניין שווה שלושה שלבים. המפעל היחיד בדירה כי זה ייקח שני לשים יחידה נפרדת. לכן, בעלי בתים שיש להם בשטח של תלת פאזיים, מד תלת פאזיים נדרש לספק.

המטרים תלת פאזיים הראשונים תוכננו עבור מנועים תעשייתיים הופיעו 90-ies הראשון של המאה תשע העשרה. מוצרים אלה נדונו להלן, לאחר המתאר את בניית מטרים חד פאזיים, עקרונות דומים משמשים.

מטר שלב אחד

הצורך למדוד את האנרגיה בילה התעורר עם הופעת הביקוש 70-ies של המאה התשעה עשר. מאז, העיקרון החשמלי השתנה מעט. פונקצית אינטגרצית אנרגיה שנצרך עובדת מתח בבית הנוכחי במרווח קבוע מראש של זמן, עד מכשירים משולבים. שם התיישבו מיד. מונים נקראו:

1. ארגומטר.
2. Dzhoulmetr.
3. Energometr.
4. מד כוח.

השם האחרון הוא לא עקבי לחלוטין עם מטרה, הדלפק מודד את האנרגיה, לא כוח. אם המתח הוא קבוע, אינטגרציה מסתמכת לצריכה שוטפת בלבד. כזה סוג של מוני מפושטת נקרא coulometer או מטר ברמה.

אם המשתנה הנוכחי, אתה לא יכול להשתמש מדי מתח קונבנציונלי, ammeters, לראות את הערך. גַלוָנוֹמֶטֶר חץ להיזרק ברציפות בקצוות של הסקאלה. עם זאת, אנשים מצאו דרכים למדוד את הפרמטר הרצוי. בתחילת המאה ה XX בשימוש שלושה סוגים של מכשירים:

• מונה אלקטרוליזה.
• מונה ממונע.
• מוני זמן.

אדיסון מונה אלקטרוליזה

מבחינה היסטורית, זו היא הראשונה להשתמש מונים, מידע על המכשיר הפך ידוע לציבור 1881 על ידי בתערוכה בפריז. באותו זמן, כל מוצרי חשמל המשמש המופעלים על ידי מתח DC. מספר מדהים של מוצרים מוגמרים הנמכרים במבצע. עד תחילת המאה ה XX, כאשר זרם חשמלי משתנה החל תופסי עותקים בודדים נותר במחזור. היתרונות העיקריים של פשטות פלדה ואמינות.

העיצוב שמוצג באיור, מורכב משני טנקים עם גופרתי נחושת, שבו דיסקים נחושים shipped מחוזק על מנגנון koromyselnogo שתי כתפיים. עקרון הפעולה מתואר על ידי אלקטרוליזה. כאשר זרם זורם בין הלוחות, הראשון מומס חלק אצל המשקע השני נוצר נחושת. כאשר הכתף מתחילה להכריע את המנגנון שהופך את החריץ הבא על יחידת אנרגיה הנצרכת ולשנות דרך ממסר (מזכיר מנוע koromyselny יוסף הנרי, לראות. ממסרים אלקטרומגנטיים), את כיוון זרימת הזרם.

לפיכך, להתנדנד להתחייב תנודות איטיות ימינה שמאלה עד כותב הקריאות המונה. לסירוגין מכשיר דומה הנוכחי לא יכול להיות רשום. בקרוב למגרעות דומות זוהו:

1. עם הגדלת הטמפרטורה, שחו דיוק מכשיר, הוא זלזל העדות.
2. שפע פלדה החיסרון השני של חלקים נעים מגעי הממסר.

דגם משופר (ראה. תמונה) לא הייתה שונה אלגנטית: נדרשה להסירו מן הגלגלים המשמשים הפתרון, לפי משקל, כדי לקבוע את כמות האנרגיה בילתה ולהדביק טריים. אבל ביטלו את החלקים הנעים, ואת הזרם זורם בכיוון אחד. תנודות תרמיות מסולקות על ידי התאמת הפתרון, אשר משנה את ההתנגדות הפוך עם נחושת. כתוצאה מכך, ההשפעה של שני החומרים מפוצים הדדית.

AC שימש מאז מונה אלקטרוליטי 1887 הול לורי. מדידה בוצעה כדי לשנות את לוחות הסוללה, נכללו במעגל התאורה. מתכת נסבל בכיוון מסוים, לפי משקל נקבע במדויק כמות האנרגיה הנצרכת. השיטה לא התפשטה ויש לו שני חסרונות ברורים:

1. לאחר סוללה פעמי האור מתרוקן באיטיות דרך נורה ספירלה ושינה את משקל המתכת הועבר.
2. נמצא כי התנאים לצמיחה צלחה להראות תלות בתדר בולטת, וגורמים נוספים. זה מתקשה להשיג דיוק מקובל.

מונה ממונע

המונה ממונע הראשון פטנט ב 1882 על ידי פרופ 'איירטון ופרי, אבל סבלו חיכוך מכני. מגבלה זו היא להתגבר על הדלפק-ואט שעות אליהוא תומסון. עיקרון הפעולה מבוסס על זרמי האינדוקציה (Arago, פוקו). מהירות פירית של יחסי סרוו קטנים לצריכה שוטפת. בשל האינדוקציה מונעת ב דיסק נחוש סיבוב הקשורים מנגנון ספיר. ראוי לציין כי בשל עיצוב מכוון לכיוון התנועה של הפיר אינו תלוי בקוטביות של המתח, אבל יש למכשיר סף תחתון הגבוהים ביותר שנרשם נוכחי, מסיבות מובנות.

מונה (פטנט US388003 א) Shollenbergera (14 באוגוסט 1888) הוא שונה מכסה לסיר מנוע אינדוקציה חד פאזיים. תוכנן במיוחד עבור החברה Westinghouse, אשר עבדה ניקולה טסלה. סליל העזר (לא גלוי באופן כללי) של הסטטור מסודר בזווית כדי למנוע תלוי מבנה ייחודי לציין את כיוון סיבוב פיר. שניהם מחוברים בעופרת בסדרה. כמו העיצוב של תומסון, מד נועד רק עבור AC. עבור הגבלת מהירות סיבוב בקצה הציר של הלהב 4 מהודקים, אינטראקציה עם אוויר אטמוספרי.

ויקיפדיה המהוללת לדלפק Ferranti המציא בשנת 1884 ומשתמש קשר מטלטלין של כספית מתכתית, דמיון בעיצוב כדי פאראדיי במחצית הראשונה של המאה תשע עשרה. זה אינו מאובטח מדי של המכשירים. הכניסה הנוכחית במרכז הקערה, בצורה אופקית בין הקטבים של מגנט קבוע, וכן זרמה אל הצד בדרך אל הצרכן. בשל האינטראקציה של שדות כספיים discoid ומנגנון שבשבת מנייה פיר סיבובי מבנה מגנט. מרקורי רציף עמד בקשר טבעת מתכת נשלפת בשל. עם כל סיבוב של קילוואט שעות לרמות הצרכן. עדי ראייה טוענים כי המכשיר היה בשימוש עבור AC בעת הצורך. למרות שאנו מאמינים בדרך הקשה.

מונה פרי שונה מקודמו - הגליל הכספי הוחלף נחושת. אספן נוכחי בצורת טבעת. אבל כספית נמצא המכשיר, רק במידה פחותה, ויצר קשר הנוזלי.

כל לדלפק

ההמצאה מתייחסת חשבון ארון, במציאות זה פטנט גרמני דחה - מכשיר דומה סנה הפטנטים הבריטי הכיל ופרי. הרעיון לא ממש שימושי, כך לשקול מדגם הדגם הראשון בפברואר 1883 מחבר מר. Shulberga.

כל הדלפק אינו שונה בהרבה מן קוקיית שעונים. חלקו העליון של מטוטלת ממוקמת בין שני אלקטרומגנטים, בכיוון הסיבות לשינוי הנוכחי "שעונים" ללכת. מערכת התהודה מכוונת כמו שצריך לספור את "הזמן" - אנרגיה. מבנה מותאם AC ו- DC. ככל הנראה, נותן את השם של קילוואט שעות מידה הנוכחית.

עיצוב של המאה XIX מאוחר,

הופק על ידי חיפוש מחברים מראה כי העיצוב של מטרים תלת פאזיים הופיע בעוד כמה שנים לאחר ניסיון כושל Dolivo-דוברובולסקי להוציא פטנט על השימוש שלושת השלבים. כפי שהוזכר ביקורות, מהנדס הוכיח כי יעילות תלת פאזיים AC של השניים. אבל ניקולה טסלה הוכיח בעבר שהוא polyphase המצאה נוכחית, ואת הפטנט אינו ניתן.

מד תלת פאזיים הראשון

פטנט US500868 נלקח על מד-שלבית. זהו האזכור הראשון של ספירת מכשיר תלת פאזיים למצוא באינטרנט. בהתבסס על האמור לעיל, לא ניתן לקבוע בהסתברות של 100%, המהווה את המד תלת פאזיים הראשון, אך היא דוגמא מוקדמת של מכשיר בהקשר הנוכחי.

שלבית מונח המתייחס לא במקרה, היו בעבר כבר במהלך הדלפקים דו שלבי. בשימושים מדעיים, קונסולה רבה - מתייחסת למספר של שלושה או יותר. המונח upotreblon בקנה מושלם עם סטנדרטים מקובלים.

תומאס דאנקן קיבל זכות המצאת 4 ביולי, 1893 (יום העצמאות).

המכשיר הוא מטר תלת פאזיים מבוסס על העיקרון כי שימש במשך מודל חד פאזיים, פטנט על ידי המחבר קצת מוקדם (ארה"ב 415 825, 21 בדצמבר 1891). למעשה זהו מנוע אינדוקציה, הומצא על ידי טסלה. יש הסטטור שלושה במרחק שווה זה מזה על מספר שלבים של סלילי (A, B, C), הרוטור עשוי גליל מתכתי. כותב המחבר שמגיע נחושת, כסף, ברזל - כל סגסוגת מתכת עם מוליכות גבוהות. הדרישה מוכתבת על ידי התנאים הקרים זרמי מערבולת.

הגליל מסתובב בתחום אלקטרומגנט בשלושה שלבים, מחוברים דרך הציר עם מנגנון מנייה לא באיור. הצירים של סלילי הסטטור הם עקורים מן הרגיל כדי המשיק למעגל כי מובטח לבצע כיוון מוגדר מראש של סיבוב של הרוטור (השדה המכוון לאורך הציר מעבר בפיתולים של בקשת חלקה). עיקרון הפעולה של המכשיר שונה מנוע אינדוקציה, שהומצא על ידי תאורית Arago המבוסס ניקולה טסלה (ניסויי פוקו):

1. שלב המתח היעיל הסלילי לנדוד באופן אחיד 120 מעלות.
2. השדה המתעורר סביב הסליל מעורר גליל מתכת זרמי מערבולת (Arago) כיוון כזה כי המבנים דוחים זה את זה.
3. הסטטור הוא קבוע חזק עם קשוח, מסתובב הרוטור מתחיל.
4. מהפכה כל מקבילה מחברי כמות מסוימת של אנרגיה שהושקעה.

תקשורת בין הערכים ברורה. היום, כדי לשנות את מהירות סיבוב מנוע אינדוקציה יכול להשתנות המתח. זה מקטין או מגדיל את הזרם, ואת המתח הופך להיות גורם משני. במקרה זה, המתח הוא קבוע ניתן על ידי ספק האנרגיה. צרכנים נכללים בסדרה עם סלילי השלוש להגדיר כוח נוכחי ומכאן. מן האמור לעיל שואל למסקנה הדלפק תלת פאזיים הראשון של החסרונות הגלומים:

1. ראשית, כמובן, המכשיר עושה ההיגב אינדוקטיביים ההיגב במעגל. זה רע, מעשה מתפתל מנוע דומה בהחרפת השפעה הדדית. משלימים אחד את השני, סליליים לייצר זווית שלב גדולה, הגדלת הכח תגובתי. לפי שווי מסוים של כוח המנוע הופך יעיל.
2. החסרון השני הופך עובדה שהמחבר הנחה הוא להיות צריכת חשמל אחידה בכל השלבים. זה ברור, אחרת המומנטום יהיה דוכן. פעולה לא יציבה של חלק מהכנה בהחלט לא תרמה לחשבון הנכון.
3. חסרון שלישי נובע מנוע אסינכרוני שיקולים. כדי להפעיל את זרמי האינדוקציה צריך להתעורר רק אם ההבדל של סיבוב שדה מהיר (ארה"ב - 60 הרץ) ו- הסטטור. המחבר צריך לעשות את הגליל בצורת מגנט תלת מוט של עפרות ברזל. המכשיר יהיה לסובב קשר זרמי מערבולת. מורכבות נשארות: השדה היה נוטה להפוך אותו רוטור המגנטיזציה.

תומאס דאנקן, כנראה מודע לחסרונותיו אלה. כותב את הטקסט המופיע על גבי ציורי הבנייה אינם נחשבים הטמעות מוצלחות של הרעיונות שלה להישאר, כי הם לא הראו את הסקיצות - על מנת למנוע גניבה ספרותית וגניבת רעיונות. במקביל דאנקן אמר על האפשרות של חישוב השיעור של ארבעה או יותר שלבים. שם מיקום נובע ישירות פטנט.

עיצוב Shollenbergera

מטר שלב אחד עם Shollenbergera ויתרו ביודעין כל כך הרבה תשומת לב. עבודה עבור החברה Westinghouse, בהכרח ממציא עבר העיצובים לשימוש תעשייתי: שני שלבים של ניקולה טסלה ושלוש - Dolivo-דוברובולסקי. בשנת US531866A פטנט קובע במפורש כי ההליך מיועד לתעשייה. אבל בעת ובעונה אחת מדינות ממציאות חכמות שאינו משתמשות אסורות בבית.

טקסט של הפטנט פורסם ב -1 בינואר, 1895. המחבר טען כי גילה דפוס: אם תתיש סליל fed עם זרם חילופין של השניים האחרים, מתח האספקה ​​באותו תדר, המומנט תלוי במספר משתנה. זו קובעת את המהירות או זווית של מערכת סטייה כפונקציה של הפרמטרים:

1. עוצמת השדה המגנטי של סלילי.
2. סינוס של הבדל הזווית בין שלבי מתח אספקה.

על סמך עובדה זו, ובנה לדלפק Shollenberger. עוצב לעבוד במקביל עם מנוע AC ניקולה טסלה, אך המחבר למצוא במהירות דרכים להרחיב את היקף ההמצאה.

בצד המסך מתאר לדלפק פאזי, המחבר מראה כי סליל הסטטור הוא rotatable בתיבה מוסח על ידי זווית מסוימת. במקרה הראשון הוא נוח לשימוש מנגנון ללוחמה מחובר בשנייה - להשתמש ביד ופנים. זה מאפשר לך להקליט את התהליך בו זמנית חזותית ולהעריך קילוואט שעות שהושקעו.

יצוין כי אין זה הכרחי להשתמש ברוטציה במבנים. קצת עבודה על עקרון הסופרפוזיציה (עוצמות בנוסף וקטור) שדות. האיור מציג את האפשרויות ביותר. פילדס לשנות באופן סינכרוני בזמן, ריצוד מצביע ניכר, ואת היעילות של המכשיר תלוי במידה רבה על יציבותו של העיצוב של חלק המכאני (אינרציה של מסגרת המטלטלין). עם זאת, דומה להגיד על חיישני לחץ turnouts של כל דודים.

צ'ארלס טרי ו ווסלי קאר העיד למעשה הגשת פטנט 15 בספטמבר, 1894, אך הבנייה זה חשף פגם רציני: המחבר מסרב לקבל את עובדת שלבי הצריכה הוא אחיד. עם זאת, זה לקח בחשבון Shollenberger במקרה של עיצוב סיבובי, אשר נותן מהנדסי עתיד רמזו שינוי בעיצוב.

pseudophases

פטנט 796 368 נידון כמעט 9 שנים, שהוכרז 21 בנובמבר, 1896. עבודה בחברת אדיסון תומסון, המחבר היה מעוניין קנויה DC. הפטנט הוא עבור AC, וזה נוגד את האינטרסים של בעלי ג'נרל אלקטריק. לכן, בעלי זכויות יוצרים יכולים ליצור קשר עם הלשכה ולבקש להחזיק פרסום. כאשר טסלה ההרים והחל לבנות מגדל Vordenklif, DC הפך יקבור עצמו. עד 1905 התברר כי העולם כבר לא יהיה אותו הדבר שוב. ואז, פטנטים ופרסם.

צ'ארלס שטיינמץ עיצוב מדהים, כאן בפעם הראשונה מציג את המושג של תחילת פירוק. מוני לדלפק המוצגים הדמויות, הוא מנוע אינדוקציה עם רבייה מוט בשל פאזה. אלמנט תגובתי לא להתחיל קבלים, כמו בגרסאות החדשות, ולחנוק. וזה השינוי במתח החיובי ושלילי של שלב משמש ליצירת שדה מגנטי מסתובב.

כל שעליך לעשות הוא: שהמתח על הקבל מפגר אחרי הזרם והשראות ב - קדימה. שניהם פאזה עשוי לשמש. מתברר כי ערכי הכניסה זהים, אך מחולקים באופן מלאכותי על הזדמנויות המדידה כמו מקרר מדחס שלב מודרני יחיד. אז, שלב אחד, בתוספת יצר pseudophase מלאכותי.

החסרונות לכאורה: העברת בנייה דומה, הזרם סוטה למתח בזווית הגונה. מקדם הספק הוא רחוק מלהיות אידיאלי. גרסה מודרנית של קבל הוא הרבה יותר טוב, אבל מסתכן בניחוש כי הנושא עדיין לא חיפש בעת הגשת הפטנט. בשנת 1896, לא היו קבלים אחרים, למעט צנצנות ליידן. עיצובים אחרים לא היו זמינים לממציאים המוניים. טסלה קויל עם מאפייני קיבולים בולטים לשרת רק כדי לפצות על ההשראות העצמיות של הנכסים שאינם מתאימים לצרכימים של המעמד הזה של התקנים.

תאר את עקרון הפעולה אינה הכרחית, היא תוכנית משותפת. במקום הקבל להתחיל ההשראות המשמש מנוע אינדוקציה (כדי ליצור פאזה). נוסיף ונאמר לאחר האצה פיר בדרך כלל להתחיל לכרוך כבוי כדי לא להפוך את רכיב תגובתי בצריכה. בשנת 1896, זה נראה בלתי אפשרי מסיבות מובנות: ממסר puskozaschitnoy אינו משמש בכמויות גדולות, נראה שקשה להגדיר אותן כך למטרה ספציפית עיצוב צריכת חשמל נמוכה.

שנאי זרם

בניית ג'ורג הומל של שתי טיפות מים דומים רעיונות בימוי המטר מודרניים. פטנט אמריקאי מס '633 695 א' מוצג שגם בסוף 1897 יוצר ידע צריכת אחידה בשלושה שלבים. בנייתו של הראשון להשתמש במעגל מיתוג סימטרי: שנאי זרם לקחת שלבים להערכה.

תכנית זו מבודדת ניטראלית, הדלפק עובד היטב. תשומת הלב מופנית אל החלק הביצועי של מנגנון. מנוע זה עם מוטות מרומזת שהוקמו על ידי ליבת למינציה של המעגל המגנטי. לקבלת שלבים מסתובבים (!) באמצעות אחד משני בפיתולים (ראה. כתובית קודמת). כתוצאה מכך, שלב אחד יוצר שדה מגנטי מסתובב ומאפשר מד רוח שעות קילוואט.

האות להסרת חומר מעגל ניתנת באיור המציג את זהותו של הרעיון של גרסאות מודרניות. מבשר תלת פאזיים מאמין סליל מתח שבו wattmeter בניצב הנוכחי הסליל, ואת הערכים מוסרים באמצעות ושנאים. ההבדל הבסיסי בין - הומל פועל ערכים ליניארי מטרים מודרני - שלב (עד ניטראלי).

ניואנסים קטנים מסומנים בטקסט המלווה את הפטנט. לדוגמה, כתוב כי פאזה של מתפתל הוא לא 90, אבל רק 30 מעלות. לכן, הקטבים ממוקמים בהתאמה. פאזה קטן בשל נוכחותם של התנגדות גדולה פעילה מתפתלת יחסית ואת הקושי בהשגת השראות גבוהות.

אין יותר תחושה לגעת פטנטים, בסיסי מדידת צריכת אנרגיה מפורטות. זה רק נשאר לראות כיצד סוג מודרני חשמלי תלת פאזי.

מונים תלת פאזיים אלקטרוני

היום, מונה אלקטרונית שבשליטת מיקרו. באינטרנט, מופץ מיתוג מעגלים שבב MSP430F449. נקל להבחין - הוא נגד כיוון השעון עם קריסטל על 32.768 kHz. בעוד קרציות "מנגנון", הממיר האנלוגי-דיגיטלי לוקח קריאות של שלושה שנאים נוכחיים מזהה את המתח של כל שלב. לתמיכת המסקנה היא ניטראלית, לא באיור.

מידע בינארי מסופק מיקרו, אשר מייצרת את כפל משתנים ואינטגרציה זמנם באמצעות תדר של מהוד קוורץ. את מרווח הדגימה קטנה יותר של מעגלים אלקטרוניים, בקריאה מדויקת יותר. במקרה זה, הטעות היא הרבה פחות מאית אחוז, וזה מספיק עבור יישומים טיפוסיים. מוגש לדלפק בקלות מחשב את הכח הפעיל תגובתי, מפיק את הטרנספורמציה הפורה, או באמצעות אלגוריתמים אחרים.

הגורם השני המשפיע על הדיוק הוא קצת אנלוגי, דיגיטלי ממיר. ככל שהוא, השגיאות פחות וציוד במהירות גבוהה יותר הצפויות. בגלל עקרון בדרך כלל digitizing מוקף עלייה הדרגתית של קומפרטור מתח והשוואתו עם ערך קלט. צורת הגל דומה צעד סיום סולם שבו קומפרטור מחליט כי הגיע לרמה הנדרשת.

יתרון אלקטרוניקה באפשרות של עיבוד דיגיטלי, אשר תלוי אך ורק על המהירות של תדר שעון מייקרו-בקר ביצועים. הקרנל הקטע הראשון הזה, אשר כעת הוא נלחם עבור מערכות ההפעלה בעולם, והשנייה - תרשים מעגל של ארכיטקטורת המעבד.

מכאן יש להסיק כי העיקרון של חישוב קיבולת לא יותר מדי השתנה במהלך 150 השנים האחרונות מרגע אתגרים עבור מהנדסים (בעיקר אדיסון). מערכות מודרניות מדויקות יותר, המודל הראשון מאוד לוקח רק לתוך זרם חשבון, אנחנו לא עוסקים כפל. ואם אתם גובים סוללה 12 וולט דרך מטרים הכוח הראשון עשוי לקבל דמות פנטסטית.

זה חל על סוגי המכשירים שנדונו לעיל. הם משתמשים שטף מגנטי או שיעור אלקטרוליזה, מסתמך רק על הערך הנוכחי. המתקדם ADC קל יותר למדוד את המתח. בפרט, תשומות נוכחיות הן מחלק מתח גבוהה-התנגדות. כי אין אלטרנטיבה, חיישני הול רגישים בשלב זה של התפתחות השימוש בטכנולוגיה הוא לא רווחי.