Trefas Electric

Trefas Electric - förbrukas energi doseringsanordning. Till skillnad från den vanliga mängd olika typer och funktioner. Detta beror på egenheter laddning produktionsbehov.

Från historien om frågan

Grunden för trefas tvåfassystem fastställs Nikola Tesla. Räknare är utformade i likhet med instrumentet registrerar en vanlig växelström. Systemet är beroende av elektriska gränssnittet. Till exempel, används Tesla omkopplings faser såsom tillämpas i sockelpre-war Tyskland (30: e) år. På grund av denna räknare placerades i gapet hos varje fas, eller användas dubbel. Likaledes anordnade tre fas räknare.

Skillnaden här från kretsen 220 är att den nuvarande är i stånd att strömma tillbaka genom viran en intilliggande fas. Men att passera en lokal neutral efter in i byggnaden är inte möjligt. Egentligen det baserat på denna princip moderna bostadsområden meter. Vid ingången till byggnaden är värd tre faser. Den enda anläggningen i lägenheten eftersom det skulle ta en sekund att sätta en separat enhet. Därför är husägare som har i territorium trefas, trefas meter som krävs för att leverera.

De första trefasiga meter utformades för industrimotorer och verkade i början av 90-talet av XIX-talet. Dessa produkter diskuteras nedan, efter en beskrivning av konstruktionen av enfasmätare, är liknande principer används.

Enfasmätare

Behovet av att mäta energi som går åt uppstod med uppkomsten av efterfrågan på 70-talet av artonhundratalet. Sedan dess har principen om Electric förändrats lite. Förbrukades energiintegration funktion fungerar spänning vid strömmen vid ett förutbestämt tidsintervall, tills inkorporerade apparater. Namn avvecklas omedelbart. Räknare kallades:

1. Ergometer.
2. Dzhoulmetr.
3. Energometr.
4. Effektmätare.

Den senare namn är inte helt överensstämmer med syftet räknaren mäter energi, inte makt. Om spänningen är konstant, förlitar integration bara strömförbrukning. Sådan förenklad typ av räknare kallades coulometer eller nivåmätare.

Om den aktuella variabeln, kan du inte använda konventionella voltmetrar, amperemetrar, för att se värdet. Pil galvanometer kontinuerligt kastas vid kanterna av skalan. Men människor har hittat sätt att mäta önskad parameter. I början av XX-talet använde tre typer av enheter:

• Elektrolys räknare.
• Motoriserad disk.
• Tids räknare.

Elektrolys räknare Edison

Historiskt sett är detta den första att använda räknare, information om enheten blev känd för allmänheten 1881 av Paris utställningen. Vid den tidpunkten, alla använda elektriska apparater som drivs av en likspänning. En otrolig antal färdiga produkter som säljs i drift. I början av XX-talet, när en växelström började ta upp enskilda exemplar kvar i omlopp. De främsta fördelarna med stål enkelhet och tillförlitlighet.

Den konstruktion som visas i figuren, består av två tankar med kopparsulfid, där levereras kopparskivor förstärkta på två axlar koromyselnogo mekanism. Funktionsprincipen beskrivs av elektrolys. När ström flyter mellan plattorna, delvis den första löstes vid den andra fällningen bildad av koppar. När axeln börjar uppväga mekanismen gör nästa skåran på förbrukad energienhet och ändra genom reläet (påminner koromyselny motor Joseph Henry, se. Elektromagnetiska reläer), riktningen för strömflödet.

Således, gunga begå långsam svängningar till höger och till vänster tills mätaravläsningar skriver. Växelström liknande anordning kan inte registreras. Snart bristerna i liknande design identifierades:

1. Med ökande temperatur, instrumentnoggrannhet simmade underskattade han vittnesbörd.
2. En andra nackdel stål överflöd av rörliga delar och reläkontakter.

Förbättrad modell (se. foto) skilde sig inte elegans: krävs för att tas bort från den använda lösningen hjul, i vikt, för att bestämma mängden energi som går åt och färsk pasta. Men eliminerade de rörliga delarna, och strömmen flyter i en enda riktning. Termiska fluktuationer elimineras genom justering av lösningen, som ändrar resistans omvänt med koppar. Som ett resultat, är effekten av de två substanserna ömsesidigt kompenseras.

AC har använts sedan 1887 Elektrolytisk motverka Lowry Hall. Mätningen genomfördes att byta batteri plattor, som ingår i belysningskretsen. Metall tolereras i en specifik riktning, i vikt noggrant bestämmas kvantitet av förbrukad energi. Metoden spred sig inte och har två distinkta nackdelar:

1. Efter tändnings batteriet urladdar sakta genom spiral lökar och ändrade den överförda metallvikten.
2. Det konstaterades att de villkor plattan tillväxt visar en uttalad frekvensberoende, och andra faktorer. Den finner det svårt att uppnå acceptabel noggrannhet.

motoriserad räknare

Den första motoriserade räknaren patenterades 1882 av professorerna Ayrton och Perry, men led av mekanisk friktion. Denna begränsning övervinns i kontra wattimmar Elihu Thomson. Principen för operationen är baserad på de induktionsströmmar (Arago, Foucault). axelhastighet av små servo proportionell mot strömförbrukningen. På grund av induktionen drivs i rotation kopparskiva förbunden med en uppräknelig mekanism. Det är anmärkningsvärt att på grund av avsiktliga utformningen av rörelseriktningen av axeln inte är beroende av polariteten hos spänningen, men anordningen har en lägre tröskel högsta uppmätta strömmen, av uppenbara skäl.

Räknare (patent US388003 A) Shollenbergera (14 augusti 1888) skiljer sig från en enfasig asynkronmotor spiskåpa. Speciellt utformad för företaget Westinghouse, som fungerade Nikola Tesla. Hjälppolen (ej synlig i allmänna termer) av statorn anordnade med en vinkel för att undvika hängande struktur och unikt specificera riktningen för axelrotation. Båda är kopplade i serie bly. Thomson design, är mätaren endast avsedd för AC. För rotation hastighetsgräns på axeln änden av bladet 4 är fastsatta, interagera med atmosfärsluft.

Berömd Wikipedia motverka Ferranti uppfanns 1884 och använder en rörlig kontakt av metalliskt kvicksilver, utformning likhet med Faradays första hälften av artonhundratalet. Det är inte alltför säker på enheterna. Den aktuella ingången i centrum av skålen, placeras horisontellt mellan polerna hos en permanentmagnet, och flödade till sida på väg till konsumenten. Till följd av samverkan av fält diskoid kvicksilver och magnetstruktur roterande axel kvantifierbart vingmekanism. Kvicksilver kontinuerlig kontakt upprätthålls på grund borttagbar metallring. Med varje rotation av konsument fuska kilowattimmar. Ögonvittnen hävdar att enheten användes för AC när det behövs. Även om vi tror den hårda vägen.

Räknaren Perry skiljer sig från den föregående - kvicksilver ersatt kopparcylinder. Strömkollektor i form av en ring. Men kvicksilver är närvarande i instrumentet, bara i mindre utsträckning, som bildar det vätskekontakt.

alla räknare

Uppfinningen hänför sig till kontot Aron, i verkligheten är det tyska patentet förkastade - liknande anordning innehöll brittiska patent Senna och Perry. Idén inte praktiskt användbar, så anser den första modellen provet i februari 1883 i Mr författarskap. Shulberga.

All disk är inte skiljer sig mycket från klockor göken. Den övre delen av pendeln är belägen mellan de två elektromagneter, den nuvarande ändrar riktning orsaker "klockor" går. Resonans systemet är inställd på korrekt räkna "tid" - energi. Struktur anpassad för AC och DC. Tydligen gav namnet på den aktuella takten kilowattimmar.

Design i slutet av artonhundratalet,

Producerad av sökningen författare visar att utformningen av trefas meter dök upp i några år efter ett misslyckat försök Dolivo-Dobrovolsky ta patent på användningen av de tre faserna. Såsom nämns i de omdömen, visade ingenjören att trefas växelströms effektiviteten av de två. Men Nikola Tesla tidigare visat att det flerfasig ström uppfinning, och patentet ges inte till.

Den första trefas mätare

Patent US500868 A taken on flerfasiga mätare. Detta är den första omnämnandet av trefas enhet räknas som finns på Internet. Baserat på det föregående, är det omöjligt att ange med en sannolikhet på 100%, som är den första tre-fas mätare, men är ett tidigt exempel på en anordning i föreliggande sammanhang.

Termen flerfas tillämpas inte av en slump, var tidigare redan under loppet av de två-fas räknare. I vetenskaplig användning, många konsol - avser antalet av tre eller fler. Termen upotreblon i perfekt samklang med allmänt vedertagna normer.

Thomas Duncan fick rätt uppfinningen 4 Juli 1893 (Independence Day).

Anordningen är en trefas mätare bygger på principen, som har använts för en enfasig modell, patenterad av författaren lite tidigare (US 415 825 den 21 december 1891). I själva verket är en induktionsmotor, som uppfanns av Tesla. Statorn har tre på lika avstånd från varandra på antalet faser av spolar (A, B, C), är rotorn tillverkade av metalliska cylindern. Författaren skriver som kommer från koppar, silver, järn - någon metallegering med hög ledningsförmåga. Kravet dikteras av villkoren i uppkomsten av virvelströmmar.

Cylindern roterar i elektromagneten fält tre faser, som är anslutna genom axeln med en uppräknelig mekanism som inte visas i figuren. Axlarna hos statorspolarna är förskjutna från den normala till tangenten av den cirkel som garanterat att göra en förutbestämd rotationsriktning hos rotorn (fält riktat längs axeln bortom lindningarna hos en mjuk båge). Principen för driften av anordningen skiljer sig från en induktionsmotor, som uppfanns av Nicola Tesla baserat Arago teori (Foucault experiment):

1. Spolarna effektiva spänningen fasskiftad off likformigt 120 grader.
2. Det framväxande området runt spolen inducerar virvelströmmar metallcylinder (Arago) riktning så att de strukturer repellerar varandra.
3. Statorn är fast och förstärkt med tuff, rotera rotorn startar.
4. Varje varv motsvarar författarna av en viss mängd energi förbrukas.

Kommunikation mellan värdena är uppenbart. Idag, för att ändra induktionsmotorn rotationshastighet kan variera spänningen. Detta minskar eller ökar strömmen, och spänningen blir en sekundär faktor. I detta fall är spänningen konstant och ges av energileverantören. A konsumenter ingår i serie med tre spolar som ström och därmed makt. Av det ovanstående frågar slutsatsen att den första tre-fas räknare av inneboende nackdelar:

1. För det första, naturligtvis, gör enheten en reaktans induktiv reaktans i kretsen. Detta är dåligt, motorlindningen agera på samma sätt ömsesidigt förvärrar effekt. Kompletterar varandra, spolar producera en stor fasvinkel, vilket ökar den reaktiva effekten. Vid ett visst värde på motoreffekten blir ineffektiv.
2. Den andra nackdelen är att bli ett faktum att författaren antas vara likformig effektförbrukningen i alla faser. Detta är självklart, annars momentum kommer stanna. Instabil drift av den mekaniska delen verkligen inte bidrar till rätt konto.
3. En tredje nackdel härrör från överväganden asynkronmotor. Att driva induktionsströmmar behöver uppstå endast om skillnaden av roterande hastighetsfält (US - 60 Hz) och statorn. Författaren bör göra cylindern i form av tre-polig magnet av järnmalmen. Anordningen skulle vridas oberoende av virvelströmmar. Komplexitet kvarstår: fältet skulle tendera att vända den magnetisering rötor.

Thomas Duncan, uppenbarligen medveten om dessa brister. Skriver i den text som anges på konstruktionsritningar inte anses framgångsrika implementeringar av dess idéer kvar, som inte visas i skisserna - för att undvika plagiat och stöld av idéer. Samtidigt sade Duncan av möjligheten att beräkna hastigheten av fyra eller fler faser. Plats Namnet kommer direkt patent.

utformning Shollenbergera

Enfasmätare Shollenbergera medvetet gett upp så mycket uppmärksamhet. Att arbeta för ett företag Westinghouse, uppfinnare oundvikligen flyttas till mönster för industriell användning: två faser av Nikola Tesla och tre - Dolivo-Dobrovolsky. I US531866A patent uttryckligen att förfarandet syftar till industrin. Men samtidigt kloka uppfinnare stater som inte är förbjudet att använda i hemmet.

Text av patentet publicerades 1 januari 1895. Författaren hävdade att ha upptäckt ett mönster: om du sätter en spole som matas med växelström i de andra två, är vridmomentet matningsspänningen samma frekvens beroende av ett antal variabler. Detta bestämmer hastigheten eller avböjningsvinkeln systemet som en funktion av parametrarna:

1. Magnetisk fältstyrka av spolarna.
2. Sinus för vinkeln skillnaden mellan matningsspänningsfaserna.

Baserat på detta faktum, och byggde Shollenberger disk. Utformad för att fungera tillsammans med växelströmsmotor Nikola Tesla, men författaren snabbt hittat sätt att utvidga omfattningen av uppfinningen.

På skärmen sidan visar bifasisk räknare, visar författaren att statorspolen är roterbar i rutan och avlänkas av en viss vinkel. I det första fallet är det lämpligt att använda en ansluten Räknemekanism i den andra - att använda handen och ansiktet. Det gör det möjligt att samtidigt spela in processen visuellt och utvärdera Antalet förbrukade kilowattimmar.

Det bör noteras att det inte är nödvändigt att använda en rotation i konstruktioner. En del arbete på principen om super (vektoraddition styrkor) fält. Figuren visar de flesta alternativen. Fält förändras synkront i tid, pekare jitter märkbart, och effektiviteten hos anordningen beror mycket på soliditet av utformningen av den mekaniska delen (tröghet den rörliga ramen). Men liknande att säga om växlarna trycksensorer av alla pannan.

Charles Terry och Wesley Carr vittnade faktum arkivering patent September 15, 1894, men byggandet Det avslöjade en allvarlig brist: författaren vägrar att acceptera det faktum att faserna av konsumtionen ojämn. Men det tog hänsyn Shollenberger i fallet med roterande design, vilket ger framtida ingenjörer antydan av förändringar i designen.

pseudophases

Ett patent 796 368 var övervägs nästan nio år, som förklarade November 21, 1896. Att arbeta i sällskap med Edison och Thomson, författaren var intresserad intjänade i DC. Patentet är för AC, som strider mot de intressen som ägare av General Electric. Därför skulle upphovsrättsinnehavarna komma i kontakt med presidiet och be att hålla publicering. När Tesla plockas upp och började bygga ett torn Vordenklif, DC blev överleva själv. 1905 blev det klart att världen inte längre densamma igen. Sedan patent och publicerade.

Charles Steinmetz design är anmärkningsvärt, för första gången här införs begreppet startlindningen. Alternerande räknare presenteras i figurerna, är induktionsmotom med pol reproduktion på grund av fasförskjutning. Reaktivt element startade inte kondensator, som i moderna versioner och kvävas. Och den positiva och negativa spänningsändring av fas används för att skapa ett roterande magnetfält.

Helt enkelt: kondensatorspänningen släpar strömmen och induktans vid - framåt. Både fasförskjutningen kan användas. Det visar sig att ingångsvärdena är desamma, men artificiellt sätt delas upp för möjligheterna mätnings som en modern enfas kompressor kylskåp. Så fas ett, kompletterat konstlat pseudophase.

Nackdelarna uppenbara: passerar en liknande konstruktion, divergerar strömmen till spänningen vid ordentlig vinkel. Effektfaktor är långt ifrån idealisk. En modern version av en kondensator är mycket bättre, men vågar föreslå att ämnet förblir outforskade vid tidpunkten för inlämnandet av patent. År 1896 fanns det inga andra kondensatorer, med undantag för Leyden krukor. Andra konstruktioner inte var tillgängliga för uppfinnare i massan. Tesla Coil med uttalad kapacitiva egenskaper tjänar endast för att kompensera för den självinduktans av de egenskaper som inte är anpassade till behoven hos denna klass av anordningar.

Beskriv principen om operationen är inte nödvändigt, är det vanligt schema. Istället för kondensatorn för att starta induktionsmotorn används induktans (för att skapa en fasskiftning). Låt oss tillägga att efter axelaccelerationen startar normalt lind avstängd för att inte göra den reaktiva komponenten i konsumtionen. År 1896 verkade det omöjligt för uppenbara skäl: puskozaschitnoy relä inte används i stora mängder, verkar det svårt att ställa dem så strömsnål konstruktion specifikt syfte.

strömtransformatorer

George Hummel byggandet av två vattendroppar liknar en modern meter mellan idéer. US-patentet nr 633 695 A visar att även i slutet av 1897 skaparen visste den ojämna förbrukningen i tre faser. Konstruktionen av de första att använda ett asymmetriskt omkopplingskrets: strömtransformatorer ta interfas för utvärdering.

Detta system isolerade neutral räknaren fungerar bra. Uppmärksamhet dras till den verkställande delen av mekanismen. Denna motor med implicita poler som bildas av den laminerade kärnan av den magnetiska kretsen. För roterande faser (!) Med hjälp av någon av de två lindningarna (se. föregående undertext). Som ett resultat, skapar enfas ett roterande magnetfält och tillåter mätaren att linda kilowattimmar.

Kretsen materialavlägsnande signal ges i figuren som visar identiteten av idén av de moderna versioner. Och trefas prekursorn förmodas wattmeter där spänningsspole vinkelrät spolströmmen, och värdena avlägsnas med hjälp av transformatorer. Den grundläggande skillnaden mellan - Hummel driver linjära värden och moderna meter - fas (till neutral).

Små nyanser anges i texten till patentet. Till exempel, är det skrivet att fasförskjutningen hos lindningen inte är 90, men bara 30 grader. Därför är polerna placerade respektive. Liten fasförskjutning på grund av närvaron av relativt stora aktiva lindningsresistans och svårigheten att erhålla hög induktans.

Det finns ingen mer meningsfullt att röra patent, värderingsgrunder energiförbruknings anges. Det återstår bara att se hur trefas elektrisk modern typ.

Elektroniska trefas räknare

Idag, elektronisk räknare styrs av en mikrokontroller. På Internet, distribuerade switchkrets MSP430F449 chip. Det är lätt att lägga märke till - det är moturs med en kristall på 32,768 kHz. Medan fästingar "mekanism", analog-till-digital-omvandlaren utförs mätningar av tre strömtransformatorer och detekterar spänningen i varje fas. För uppbär slutsatsen är neutralt, som inte visas i figuren.

Binär information tillhandahålls till mikrokontroller, som alstrar den multiplikation av variabler och deras integrationstiden genom att använda frekvensen hos kvartsresonatom. Ju mindre samplingsintervallet för den elektroniska kretsen, de mer noggranna avläsningar. I detta fall är mycket mindre än en hundradels procent, vilket är tillräckligt för typiska applikationer felet. Presenteras räknare beräknar lätt den aktiva och reaktiva effekten, som producerar Fourier transformation, eller med användning av andra algoritmer.

Den andra faktor som påverkar noggrannheten är bitars analog-till-digital-omvandlare. Ju högre den är, desto mindre fel och mer höghastighetsutrustning som förväntas. Eftersom principen för digitalisering vanligen inneslutet i en gradvis ökning av spänningskomparatorn och jämföra den med ingångsvärdet. Vågformen liknar en stege avslutande steg där komparatorn bestämmer som har nått den erfordrade nivån.

elektronik fördel i möjligheten att digital behandling, som beror enbart på hastigheten hos klockfrekvensen och prestanda mikrokontroller. Denna första bitars kärna, som nu kämpar för operativsystemen i världen, den andra - ett kopplingsschema för processorarkitekturen.

Av detta måste man dra slutsatsen att principen om beräkningskapacitet inte är alltför mycket har förändrats under de senaste 150 åren från tiden för utmaningarna för ingenjörer (främst Edison). Moderna system är mer exakt, den allra första modellen tar bara hänsyn till aktuell vi inte engagera sig i multiplikation. Och om du tar ut en 12-voltsbatteri genom den första effektmätare kan få en fantastisk siffra.

Detta gäller typer av enheter som diskuterats ovan. De använder magnetiska flödet eller hastigheten för elektrolys, endast beroende på det aktuella värdet. Advanced ADC är lättare att mäta spänningen. I synnerhet, strömingångar är högohmiga spänningsdelare. Att det inte finns något alternativ, är inte lönsamt känsliga Hall-sensorer i detta skede av utvecklingen av teknikanvändning.