Historia del contador de electricidad

Los siglos XIX y XX resultaron inusualmente generosos en descubrimientos científicos, especialmente en el campo del electromagnetismo. El "comienzo bajo" del progreso científico y técnico para los próximos 150 años se dio en la década de 1920. el descubrimiento de la interacción de las corrientes eléctricas por Andre Marie Ampere… Georg Simon Ohm se estableció después de él en 1827 Relación entre la corriente y el voltaje en los cables.… Finalmente, en 1831, Michael Faraday descubrió ley de inducción electromagnética, que subyacen a los principios de funcionamiento de las siguientes invenciones clave: generador, transformador, motor eléctrico.

La electricidad se convirtió en una mercancía, como se la conoce, gracias a la dínamo, inventada de forma independiente por el físico húngaro Anzós Jedlik y el inventor eléctrico alemán Werner von Siemens en 1861 y 1867 respectivamente. Desde entonces, la generación de energía se ha establecido firmemente en un camino comercial.

Hay que decir que en ese momento los inventos y los descubrimientos estaban "esperando" a cada paso.Las ideas de lámpara eléctrica, dínamo, motor eléctrico, transformador cristalizaron como por sí mismas en partes opuestas del planeta.

Algo similar sucedió con el contador, que luego fue recordado por el "autor" del contador de inducción (y al mismo tiempo co-inventor transformador) El ingeniero eléctrico húngaro Otto Titus Blaty: “La ciencia era como una selva tropical. Todo lo que necesitaba era un buen hacha y dondequiera que golpeara podría cortar un árbol enorme. «

La primera patente de un medidor eléctrico se emitió en 1872 al inventor estadounidense Samuel Gardiner. Su dispositivo mide el tiempo que tarda la electricidad en llegar al punto de carga. La única condición (esto también es un inconveniente del dispositivo) es que todas las lámparas controladas deben estar conectadas a un interruptor.

La creación de nuevos principios para la operación de medidores de electricidad está directamente relacionada con la mejora y optimización del sistema de distribución de electricidad. Pero dado que en ese momento este sistema aún se estaba formando, era imposible decir con certeza qué principio sería óptimo. Por lo tanto, varias versiones alternativas se probaron en la práctica al mismo tiempo.

¿Cuánto pesa un kilovatio?

Por ejemplo, si la dínamo hizo posible producir electricidad en volúmenes significativos, la bombilla de Thomas Edison contribuyó a la creación de una extensa red de iluminación. Como resultado, el contador Gardiner perdió su relevancia y fue reemplazado por un contador electrolítico.

En la primera etapa del uso generalizado de medidores de electricidad, la electricidad se "pesaba" literalmente. El medidor electrolítico, inventado por el mismo Thomas Alva Edison, funciona según este principio.De hecho, el contador de metros era electrolítico, donde se colocaba una placa de cobre pesada con mucha precisión (en la medida de lo posible en ese momento) al comienzo del período de conteo.

Como resultado del paso de corriente a través del electrolito, se deposita cobre. Al final del período del informe, la placa se pesó nuevamente y se cargó el consumo de electricidad en función de la diferencia de peso. Este principio se aplicó por primera vez en 1881 y se utilizó con éxito hasta finales del siglo XIX.

Cabe señalar que esta tarifa se calcula en pies cúbicos de gas que se utilizó para generar la electricidad consumida. Así se calibró un electrolizador de Edison y, por conveniencia, Edison equipó su dispositivo con un mecanismo de conteo; de lo contrario, tomar lecturas de un dispositivo de medición parecía ser un proceso extremadamente difícil para las compañías eléctricas y completamente imposible para el consumidor. Sin embargo, la conveniencia agregó poco.

Además, los medidores electrolíticos (en ese momento Siemens Shuckert producía un medidor de agua y Schott & Gen un medidor de mercurio) tenían otro inconveniente común significativo. Solo pueden registrar amperios-hora y permanecer insensibles a las fluctuaciones de voltaje.

Paralelo al contador electrolítico, apareció un contador de péndulo. Por primera vez, el principio de su acción fue descrito por los estadounidenses William Edward Ayrton y John Perry en el mismo año 1881. Pero desde entonces, como ya se mencionó, las ideas flotaban en el aire, no es de extrañar que tres años después. exactamente el mismo mostrador fue construido en Alemania por Hermann Aron.

En una forma mejorada, el medidor está equipado con dos péndulos con bobinas conectadas a una fuente de corriente. Dos bobinas más con devanados opuestos se colocaron debajo del péndulo.Un péndulo, como resultado de la interacción de las bobinas bajo una carga eléctrica, se movía más rápido que sin ella.

El otro, en cambio, se movía más lentamente. Al mismo tiempo, los péndulos cambiaban sus funciones cada minuto para compensar la diferencia en la frecuencia inicial de oscilación. La diferencia en el recorrido se contabiliza en el mecanismo de conteo. En el encendido, el reloj se puso en marcha.

Vientos de cambio

Los contadores de péndulo no eran un "placer" barato ya que contenían dos relojes completos. Al mismo tiempo, permitían fijar amperios-hora o vatios-hora, lo que los hacía inadecuados para el funcionamiento con CA.

Un descubrimiento revolucionario a su manera corriente alterna, realizados (por supuesto, de forma independiente) por los italianos Galileo Ferraris (1885) y Nikola Tesla (1888), sirvieron de estímulo para la siguiente etapa en la mejora de los aparatos de medición.

En 1889, se desarrolló un contador de motor. Fue diseñado para General Electric por el ingeniero estadounidense Elihu Thomson.

El dispositivo era un motor de armadura sin núcleo de metal. El voltaje a través del colector se distribuye a través de la bobina y la resistencia. La corriente impulsa el estator, lo que resulta en un par proporcional al producto del voltaje y la corriente. Un electroimán permanente que actúa sobre un disco de aluminio unido a la armadura proporciona un par de frenado. El inconveniente más importante del medidor de electricidad es el colector.

Como saben, en ese momento no había consenso en la comunidad científica sobre cuál de los sistemas— basado en corriente continua o corriente alterna, será más prometedor… El medidor descrito por Thomson está diseñado principalmente para corriente continua.

Mientras tanto, crecen los argumentos a favor de la corriente alterna, ya que el uso de la corriente continua no permite cambios de voltaje y, en consecuencia, la creación de sistemas más grandes. La corriente alterna encontró un uso cada vez más generalizado y, a principios del siglo XX, los sistemas de corriente alterna comenzaron a reemplazar gradualmente a la corriente continua en la práctica de la ingeniería eléctrica.

Esto fijó para George Westinghouse (quien adquirió las patentes de Tesla para el uso de corriente alterna) la tarea de contabilizar la electricidad y esta contabilidad tenía que ser lo más exacta posible. Durante este período (también asociado a la invención del transformador) se patentó el dispositivo, que en realidad era el prototipo medidor de CA moderno… La historia también tiene varios “padres inventores” del contador de inducción.

El primer dispositivo de medición por inducción se llama «Medidor Ferraris», aunque él no lo ensambló en absoluto. El mérito de Ferrari es el siguiente descubrimiento: dos campos giratorios, que están desfasados ​​con la corriente alterna, provocan la rotación de un rotor sólido: un disco o cilindro. Hoy en día todavía se fabrican contadores basados ​​en el principio de inducción.

El ingeniero húngaro Otto Titus Blaty, también conocido como el inventor del transformador, propuso su versión del medidor de inducción. En 1889, recibió dos patentes a la vez, la alemana número 52.793 y la estadounidense número 423.210, para una invención designada oficialmente como "Contador eléctrico de corriente alterna".

El autor dio la siguiente descripción del dispositivo: “Este contador consiste esencialmente en un cuerpo giratorio metálico, como un disco o cilindro, sobre el cual actúan dos campos magnéticos que están desfasados ​​entre sí.

Este cambio de fase resulta del hecho de que un campo es generado por la corriente principal, mientras que el otro campo es generado por una bobina de alta autoinducción que desvía los puntos del circuito entre los cuales se mide el consumo de energía.

Sin embargo, los campos magnéticos no se cruzan en un cuerpo de revolución, como en el conocido mecanismo de Ferrari, sino que atraviesan distintas partes del mismo de forma independiente unas de otras. » Las primeras encimeras producidas por Ganz, donde trabajaba Blatti, estaban fijadas sobre una base de madera y pesaban 23 kg.

Por supuesto, al mismo tiempo, la misma característica de ambos campos fue descubierta por otro pionero de la ingeniería eléctrica, Oliver Blackburn Shellenberger. Y en 1894, desarrolló un medidor de electricidad para sistemas de CA. El mecanismo de tornillo proporcionó torque.

Sin embargo, este medidor no es adecuado para trabajar con motores eléctricos, ya que no proporciona el elemento de voltaje requerido para la medición. Factor de potencia.

Este contador era un poco más pequeño que el dispositivo Blati, pero también bastante voluminoso y bastante pesado: pesaba 41 kilogramos, es decir, más de 16 kg. Solo en 1914, el peso del dispositivo se redujo a 2,6 kg.

No hay límite para la perfección.

Así, se puede afirmar que a principios del siglo XX, el contador pasó a formar parte de la práctica cotidiana. Esto también se confirma con la aparición del primer patrón de medición. Fue emitido por el Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI) en 1910.

Característicamente, además de reconocer la importancia del significado científico de los dispositivos de medición, la norma también enfatiza la importancia del componente comercial. El primer estándar de medición conocido de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) data de 1931.

A principios del siglo XX, los dispositivos habían sufrido una serie de cambios, sin tener en cuenta la reducción de peso y dimensiones: ampliación del rango de carga, compensación de cambios en el factor de carga, voltaje y temperatura, aparición de bola cojinetes y cojinetes magnéticos (que reducen significativamente la fricción). Se mejoraron las características de calidad de los electroimanes de freno y de remoción de aceite del soporte y del mecanismo de conteo, lo que aumentó la vida útil.

Al mismo tiempo, aparecieron nuevos tipos de medidores: medidor de tarifas múltiples, medidor de carga máxima, medidor de energía prepago, así como medidores de inducción trifásicos. Este último utiliza dos o tres sistemas de medición montados en uno, dos o tres discos. En 1934 apareció un contador de energía activa y reactiva desarrollado por Landis & Gyr.

El curso posterior del progreso científico y técnico, así como el desarrollo de las relaciones de mercado, encontraron expresión en la producción de dispositivos de medición. El desarrollo de la electrónica tuvo un gran impacto: en la década de 1970, junto con los dispositivos de medición por inducción, aparecieron los dispositivos de medición electrónicos. Naturalmente, esto amplió enormemente la funcionalidad de los dispositivos. En primer lugar, es sistemas contables automatizados (ASKUE), modo multitarifa.

Posteriormente, las funciones del medidor se expandieron aún más y fueron más allá de los límites de solo informes de energía y recursos, lo que incluye protección contra infracciones visibles, prepago, control de equilibrio de carga y una serie de otras funciones.Las lecturas se leen de redes eléctricas, líneas telefónicas o canales de transmisión de datos inalámbricos.