Trifásica elétrica

Trifásica elétrica - é consumido dispositivo de medição de energia. Diferente do habitual variedade de tipos e funções. Isto é devido às peculiaridades de carregamento necessidades de produção.

A partir da história da questão

A base do sistema de duas fases de três fases previsto Nikola Tesla. Contadores são concebidos à semelhança do instrumento registrar uma corrente alternada regular. O esquema depende da interface elétrica. Por exemplo, Tesla utilizado comutação de fases tais como aplicado na tomada pré-guerra Alemanha (30o) anos. Devido a este contador foram colocados no espaço de cada uma das fases, ou utilizado duplo. De igual modo dispostos três marcadores de fase.

A diferença aqui a partir do circuito 220 é que a corrente é capaz de fluir de volta através do fio uma fase adjacente. Mas para passar um neutro local depois de entrar no edifício não é possível. Na verdade, é baseada neste princípio de modernos medidores residenciais. Na entrada para o edifício vale três fases. A única planta no apartamento porque levaria um segundo para colocar uma unidade separada. Portanto, os proprietários que têm no território do medidor trifásico, trifásico é obrigado a entregar.

Os primeiros metros trifásicos foram projetados para motores industriais e apareceu no início dos anos 90-s do século XIX. Estes produtos são discutidas a seguir, depois de descrever a construção de metros monofásicos, princípios semelhantes são utilizados.

medidores monofásicos

A necessidade de medir a energia gasta surgiu com o surgimento da demanda nos anos 70-s do século XIX. Desde então, o princípio da elétrica mudou pouco. Foi consumido função de integração energética funciona tensão na corrente em um intervalo de tempo predeterminado, até aparelhos incorporados. Nome resolvido imediatamente. Contadores foram chamados:

1. Ergômetro.
2. Dzhoulmetr.
3. Energometr.
4. medidor de energia.

O último nome não é inteiramente consistente com a finalidade, o contador mede a energia, não poder. Se a tensão é constante, a integração se baseia apenas o consumo corrente. Tal tipo simplificada de contadores foi chamado coulometer ou medidor de nível.

Se a variável atual, você não pode usar voltímetros convencionais, amperímetros, para ver o valor. Seta galvanometer continuamente ser atiradas nas extremidades da escala. No entanto, as pessoas têm encontrado maneiras de medir o parâmetro desejado. No início do século XX utilizados três tipos de dispositivos:

• contadores eletrólise.
• contador motorizado.
• contadores de tempo.

Eletrólise contra Edison

Historicamente, este é o primeiro a usar contadores, informações sobre o dispositivo tornou-se conhecida do público em 1881 pela exposição Paris. Naquela época, todos os aparelhos eléctricos utilizados operado por uma tensão DC. Um número incrível de produtos acabados vendidos em operação. Até o início do século XX, quando uma corrente alternada começou a pegar cópias individuais permaneceu em circulação. As principais vantagens da simplicidade e confiabilidade de aço.

O desenho mostrado na figura, consiste em dois tanques com sulfureto de cobre, em que os discos de cobre enviados reforçado no mecanismo dois ombros koromyselnogo. O princípio de funcionamento é descrito por electrólise. Quando a corrente flui entre as placas, a primeira parcialmente dissolvido no segundo precipitado que se formou a partir de cobre. Quando o ombro começa a superam o mecanismo faz com que o próximo entalhe na unidade de energia consumida e mudar através do relé (lembra motor koromyselny Joseph Henry, ver. relés electromagnéticos), a direcção do fluxo da corrente.

Assim, balançar as oscilações lentas fazer a esquerda e direita até que as gravações leituras do medidor. Alternando dispositivo semelhante atual não pode ser registrado. Logo foram identificadas as deficiências de desenho semelhante:

1. Com o aumento da temperatura, o nadou instrumento de precisão, ele subestimou o testemunho.
2. Uma segunda desvantagem abundância de aço das peças e contactos de retransmissão em movimento.

Modelo melhorado (ver. foto) não diferiu elegância: necessária para ser removido das rodas solução utilizada, em peso, para determinar a quantidade de energia gasta e pasta fresca. Mas eliminou as partes móveis, e a corrente flui em uma única direção. flutuações térmicas são eliminados mediante o ajuste da solução, o que altera a resistência inversamente com cobre. Como resultado, o efeito das duas substâncias estão mutuamente compensada.

AC tem sido usada desde 1887 eletrolítico contra Lowry Hall. A medição foi realizada para mudar as placas da bateria, incluídos no circuito de iluminação. Metal tolerada numa direcção específica, em peso determinado com precisão o volume da energia consumida. O método não se espalhou, e tinha duas desvantagens distintas:

1. Depois de bateria luz-off descarrega lentamente através de lâmpadas de espiral e mudado o peso de metal transferido.
2. Verificou-se que as condições de crescimento placa mostram uma dependência frequência pronunciada, e outros factores. Ele acha difícil conseguir uma precisão aceitável.

contador motorizado

O primeiro contador motorizado patenteada em 1882 pelos Professores Ayrton e Perry, mas sofria de atrito mecânico. Esta limitação é ultrapassada nos contra-watt-hora Eliú Thomson. O princípio de funcionamento baseia-se nas correntes de indução (Arago-Foucault). velocidade do veio de pequeno servo proporcional ao consumo de corrente. Devido à indução accionada em rotação do disco de cobre associado com um mecanismo de contáveis. É digno de nota que, devido à concepção deliberada da direcção do movimento do eixo não dependem da polaridade da tensão, mas o dispositivo tem um limite inferior de corrente mais elevado registado, por razões óbvias.

Contador (patente US388003 A) Shollenbergera (14 Agosto 1888) é diferente de um exaustor do motor de indução de fase única. Especialmente concebido para a empresa Westinghouse, que trabalhou Nikola Tesla. A bobina auxiliar (não visível em termos gerais) do estator disposta a um ângulo para evitar a estrutura pendurado e especificam exclusivamente da direcção de rotação do eixo. Ambos estão ligados em série chumbo. Como o projeto de Thomson, o medidor é destinado apenas para AC. Por limite de velocidade de rotação na extremidade do eixo da lâmina 4 está presa, interagindo com o ar atmosférico.

Famoso contador Wikipedia Ferranti inventado em 1884 e utiliza um contato móvel de mercúrio metálico, a semelhança design para Faraday primeira metade do século XIX. Não é muito seguro dos dispositivos. A entrada atual no centro da bacia, colocada na horizontal entre os pólos de um ímã permanente, e corria para o lado no caminho para o consumidor. Devido à interacção de campos de mercúrio discóide e estrutura do magneto do veio rotativo mecanismo de palheta contáveis. Mercúrio contacto contínuo mantido devido anel metálico removível. Com cada rotação dos batota consumidor quilowatts-hora. Testemunhas afirmam que o dispositivo foi utilizado para a AC, quando necessário. Embora acreditemos que a maneira dura.

Contador Perry difere da anterior - mercúrio cilindro de cobre substituída. colector de corrente sob a forma de um anel. Mas mercúrio está presente no instrumento, apenas para uma menor extensão, formando o contacto com o líquido.

todos balcão

A invenção refere-se a conta Aron, na realidade, patente alemã rejeitado - dispositivo semelhante Patente Britânica contido Senna e Perry. A ideia não fez praticamente útil, por isso considero a primeira amostra modelo em fevereiro de 1883, em Mr autoria. Shulberga.

Tudo o contador não é muito diferente do cuco relógios. A parte superior do pêndulo está localizado entre os dois eletroímãs, as atuais mudanças causas de direção "relógios" ir. O sistema de ressonância está sintonizado para contar corretamente o "tempo" - energia. Estrutura adaptada para AC e DC. Aparentemente, dando o nome da medida atual de quilowatts-hora.

Projeto do final do século XIX,

Produzido pela busca autores mostra que o projeto de medidores trifásicos apareceu em poucos anos após uma tentativa falhada Dolivo-Dobrovolsky tirar uma patente sobre o uso das três fases. Como mencionado nos comentários, o engenheiro provou que o trifásico eficiência AC dos dois. Mas Nikola Tesla já provou que polifásicos invenção atual, e a patente não é dado a.

O primeiro contador trifásico

Patente US500868 Uma tomada em metros multifásico. Esta é a primeira menção dos condes de dispositivos trifásicos encontrados na Internet. Com base no exposto, é possível afirmar com uma probabilidade de 100%, que é o primeiro medidor de três fases, mas é um exemplo antigo de um dispositivo, no presente contexto.

O termo multifásico não aplicado por acaso, foram já anteriormente no decurso dos contadores de duas fases. No uso científico, muitos consola - refere-se ao número de três ou mais. O termo upotreblon em perfeito acordo com os padrões geralmente aceitos.

Thomas Duncan acertou com a invenção 04 de julho de 1893 (Dia da Independência).

O dispositivo é um medidor de três fases com base no princípio de que tem sido usado por um modelo de fase única, patenteado pelo autor um pouco mais cedo (US 415 825, 21 de dezembro de 1891). Na verdade, é um motor de indução, inventado por Tesla. O estator tem três equidistantes umas das outras no número de fases de bobinas (A, B, C), o rotor é feita de cilindro metálico. Os escreve o autor que vêm de cobre, prata, ferro - qualquer liga de metal com alta condutividade. A exigência é ditada pelos termos da ocorrência de correntes de Foucault.

O cilindro gira em campo electroíman três fases, ligados através do eixo com um mecanismo de contáveis ​​não mostrado na figura. Os eixos das bobinas do estator são deslocadas a partir da normal à tangente do círculo que é uma garantia de que uma predeterminada direcção de rotação do rotor (campo dirigido ao longo do eixo para além dos enrolamentos de um arco suave). O princípio de funcionamento do dispositivo é diferente de um motor de indução, inventado por Nicola Tesla teoria Arago base (experiências Foucault):

1. A fase de bobinas de tensão eficaz desviadas uniformemente 120 graus.
2. A área emergente em torno da bobina induz correntes de Foucault de metal cilindro (Arago) em direcção de tal modo que as estruturas se repelem.
3. O estator é fixado e reforçado com duro, rodando o rotor começa.
4. Cada revolução corresponde aos autores de uma determinada quantidade de energia gasta.

A comunicação entre os valores é óbvia. Hoje em dia, para mudar a velocidade de rotação do motor de indução pode variar a voltagem. Isto diminui ou aumenta a corrente, e a tensão torna-se um factor secundário. Neste caso, a tensão é constante e é dada pelo fornecedor de energia. A consumidores incluídos em série com os três bobinas estabelecidos de energia atual e, portanto. A partir do acima que pede a conclusão de que o primeiro contador trifásico de desvantagens inerentes:

1. Em primeiro lugar, é claro, o dispositivo faz com que uma reactância indutiva reactância no circuito. Isto é mau, o acto de enrolamento do motor semelhante mutuamente exacerbando efeito. Complementando-se mutuamente, bobinas de produzir um ângulo de fase grande, aumentando a potência reactiva. Em um certo valor da potência do motor torna-se ineficaz.
2. A segunda desvantagem é a tornar-se um facto que o autor é assumido como sendo o consumo de energia uniforme em todas as fases. Isso é óbvio, caso contrário impulso irá parar. funcionamento instável da parte mecânica certamente não contribuem para a conta correta.
3. Uma terceira desvantagem deriva a partir de considerações do motor assíncrono. Para operar as correntes de indução necessita surgem somente se a diferença de rotação campo de velocidade (US - 60 Hz) e o estator. O autor deve fazer o cilindro na forma de ímã de três pólos do minério de ferro. O dispositivo seria rodado independentemente de correntes de Foucault. Complexidade permanece: o campo tenderia a reverter isso rotor magnetização.

Thomas Duncan, aparentemente ciente dessas deficiências. Escreve no texto que indicado nos desenhos de construção não são consideradas implementações bem-sucedidas de suas idéias permanecem, que não são mostrados nos desenhos - a fim de evitar o plágio e roubo de idéias. Ao mesmo tempo, Duncan disse sobre a possibilidade de calcular a taxa de quatro ou mais fases. nome do local deriva diretamente patente.

projeto Shollenbergera

medidores monofásicos Shollenbergera conscientemente desistido tanta atenção. Trabalhar para uma empresa Westinghouse, inventor, inevitavelmente, mudou-se para os desenhos para uso industrial: duas fases de Nikola Tesla e três - Dolivo-Dobrovolsky. Em US531866A patente afirma explicitamente que o procedimento é voltado para a indústria. Mas, ao mesmo tempo estados inventor sábios que não usam é proibida na casa.

Texto da patente publicada 01 de janeiro de 1895. O autor alegou ter descoberto um padrão: se você colocar uma bobina alimentada com corrente alternada nos outros dois, a tensão de alimentação mesma frequência, torque é dependente de um número de variáveis. Este determina a velocidade ou o ângulo de deflexão do sistema como uma função dos parâmetros:

1. intensidade do campo magnético das bobinas.
2. Seno da diferença angular entre as fases de voltagem de alimentação.

Com base neste fato, e construiu Shollenberger balcão. Projetado para trabalhar em conjunto com motor de corrente alternada Nikola Tesla, mas o autor encontrado rapidamente maneiras de estender o escopo da invenção.

Do lado da tela descreve contador bifásica, o autor indica que a bobina do estator é rotativo na caixa e desviado por um determinado ângulo. No primeiro caso, é conveniente utilizar um mecanismo de contagem ligados no segundo - para usar a mão e a face. Que lhe permite gravar simultaneamente o processo visualmente e avaliar quilowatts-hora gastos.

Deve-se notar que não é necessário o uso de uma rotação em estruturas. Alguns trabalham no princípio da superposição (pontos fortes vector de adição) campos. A figura mostra a maioria das opções. Campos alterar sincronizadamente no tempo, ponteiro jitter apreciavelmente, e a eficiência do dispositivo depende muito da solidez do desenho da peça mecânica (inércia do caixilho mel). No entanto, similar a dizer sobre sensores de pressão ramais de qualquer caldeira.

Charles Terry e Wesley Carr testemunhou fato de depósito de patente 15 de setembro de 1894, mas a construção Ele revelou uma falha grave: o autor se recusa a aceitar o fato de que as fases de consumo é desigual. No entanto, levou em conta Shollenberger no caso do design giratório, que dá futuros engenheiros dica de mudança no design.

pseudofases

A patente 796 368 estava sendo considerado quase 9 anos, sendo declarado 21 novembro de 1896. Trabalhando na companhia de Edison e Thomson, o autor estava interessado investido em DC. A patente é para AC, que é contrária aos interesses dos proprietários de General Electric. Portanto, detentores de direitos autorais poderia entrar em contato com o Bureau e pedir para segurar publicação. Quando Tesla pegou e começou a construir uma torre Vordenklif, DC tornou-se sobreviver a si mesmo. Em 1905 tornou-se claro que o mundo não será mais a mesma. Em seguida, patentes e publicada.

design de Charles Steinmetz é notável, aqui, pela primeira vez introduz o conceito de início enrolamento. Alternando contador apresentados nas figuras, é o motor de indução com reprodução poste devido a deslocamento de fase. elemento reativo não começou capacitor, como nas versões modernas, e sufocar. E a mudança de tensão positivo e negativo de fase é utilizado para criar um campo magnético rotativo.

Simplesmente: a tensão do capacitor fica a corrente e indutância na - à frente. Ambos podem ser usados ​​a mudança de fase. Acontece que os valores de entrada são os mesmos, mas artificialmente dividido para as oportunidades de medição como um moderno compressor do refrigerador fase única. Assim, a fase um, complementados criado artificialmente pseudofase.

As desvantagens aparentes: passagem de uma construção semelhante, o actual diverge para a tensão no ângulo decente. fator de potência está longe de ser ideal. Uma versão moderna de um capacitor é muito melhor, mas se aventurar para sugerir que o assunto permanece inexplorado no momento do depósito da patente. Em 1896, não houve outros capacitores, exceto para garrafas de Leyden. Outros projetos não estavam disponíveis para inventores em massa. Bobina de Tesla com características acentuadas capacitivos servem apenas para compensar o auto-indutância das propriedades que não são adequados para as necessidades da presente classe de dispositivos.

Descrever o princípio de funcionamento não é necessário, é esquema comum. Em vez do condensador para iniciar a indutância utilizado motor de indução (para criar uma mudança de fase). Vamos acrescentar que após a aceleração do eixo normalmente começam enrolamento desligado de modo a não tornar o componente reativa no consumo. Em 1896, parecia impossível por razões óbvias: relé puskozaschitnoy não é utilizado em grandes quantidades, parece difícil defini-los tão baixa potência projeto finalidade específica.

transformadores de corrente

construção George Hummel de duas gotas de água se assemelha a um moderno ideias medidor de teste. A Patente US N ° 633 695 A mostra que, mesmo no final de 1897, o criador sabia que o consumo irregular em três fases. A construção da primeira para usar um circuito de comutação assimétrico: transformadores de corrente ter interfase para avaliação.

Este esquema isolado neutro, o contador funciona bem. Chama-se atenção para a parte executiva do mecanismo. Este motor com pólos implícitos formadas pelo núcleo de laminado do circuito magnético. Para fases rotativas (!) Usando um dos dois enrolamentos (ver. legenda anterior). Como resultado, a fase única cria um campo magnético rotativo e permite que o medidor ao vento quilowatts-horas.

O sinal de remoção de material circuito é dada na figura que ilustra a identidade da ideia das versões modernas. E precursor de três fases é acreditado wattímetro onde bobina tensão perpendicular à corrente da bobina, e os valores são removidos por meio de transformadores. A diferença fundamental entre - Hummel opera valores lineares e medidores modernos - fase (para neutro).

nuances pequenos são indicados no texto que acompanha a patente. Por exemplo, escreve-se que a mudança de fase do enrolamento não é 90, mas apenas 30 graus. Portanto, os pólos estão localizados, respectivamente. pequeno deslocamento de fase, devido à presença de resistência relativamente grande enrolamento activo e à dificuldade de se obter alta indutância.

Não há mais sentido para tocar patentes, bases de medição do consumo de energia são definidas por diante. Resta ver como o trifásico elétrica tipo moderno.

contadores trifásicos eletrônicos

Hoje, contador eletrônico controlado por um microcontrolador. Na Internet, distribuídos comutação de circuitos MSP430F449 chips. É fácil perceber - é anti-horário com um cristal em 32.768 kHz. Enquanto carrapatos "mecanismo", o conversor analógico-para-digital toma leituras de três transformadores de corrente e detecta a tensão de cada fase. Para apoiar a conclusão é neutro, não mostrado na figura.

informação binária é fornecida para o microcontrolador, que produz a multiplicação de variáveis ​​e sua integração em tempo utilizando a frequência do ressonador de quartzo. Quanto menor o intervalo de amostragem do circuito eletrônico, as leituras mais precisas. Neste caso, o erro é muito menor do que um centésimo de um por cento, o que é suficiente para aplicações típicas. Apresentado contador calcula facilmente a energia activa e reactiva, produzindo a transformação de Fourier, ou usando outros algoritmos.

O segundo fator que afeta a precisão é pouco analógico-digital conversor. Quanto maior ele for, menos erros e mais equipamentos de alta velocidade esperados. Uma vez que o princípio de digitalização geralmente encerrado num aumento gradual do comparador de tensão e comparando-o com o valor de entrada. A forma de onda se assemelha a uma escada que encerra onde o comparador decide que atingiu o nível necessário.

vantagem eletrônica na possibilidade de processamento digital, que depende apenas da velocidade da freqüência de clock e microcontrolador desempenho. Este primeiro kernel bit, que agora está lutando para os sistemas operacionais no mundo, o segundo - um diagrama de circuito da arquitetura do processador.

A partir disso, deve-se inferir que o princípio da capacidade de cálculo não é muito mudou ao longo dos últimos 150 anos a partir do momento de desafios para os engenheiros (principalmente Edison). Os sistemas modernos são mais precisos, o primeiro modelo só leva em conta corrente, não se envolver em multiplicação. E se você carregar uma bateria de 12 volts através dos primeiros medidores de energia pode obter uma figura fantástica.

Isto aplica-se aos tipos de dispositivos discutidos acima. Eles usam fluxo magnético ou taxa de eletrólise, dependendo apenas o valor atual. Avançada ADC é mais fácil de medir a tensão. Em particular, as entradas de corrente são de alta resistência do divisor de tensão. Que não há alternativa, sensores Hall sensíveis neste estágio de desenvolvimento do uso da tecnologia não é rentável.