Trifásica eléctrica - se consume dispositivo de medición de energía. A diferencia de la habitual variedad de tipos y funciones. Esto es debido a las peculiaridades de carga de las necesidades de producción.
A partir de la historia de la cuestión
La base del sistema de dos fases en tres fases establecidas Nikola Tesla. Los contadores están diseñados a semejanza del instrumento registrar una corriente alterna normal. El sistema depende de la interfaz eléctrica. Por ejemplo, Tesla utiliza fases tales conmutación tal como se aplica en los años Alemania (30ª) socket antes de la guerra. Debido a este contador se colocaron en el hueco de cada fase, o se utiliza doble. Asimismo dispuestos tres contadores de fase.
La diferencia aquí desde el circuito 220 es que la corriente es capaz de fluir de regreso a través del cable una fase adyacente. Pero para pasar un local neutral después de entrar en el edificio no es posible. En realidad, se basa en este principio de modernos medidores residenciales. En la entrada al edificio es el valor de tres fases. La única planta en el apartamento porque tomaría un segundo para poner una unidad separada. Por lo tanto, los propietarios de viviendas que tienen en el territorio del contador trifásico, trifásico está obligado a entregar.
Los primeros metros trifásicos fueron diseñados para motores industriales y aparecieron a principios de los 90-s del siglo XIX. Estos productos se discuten a continuación, después de describir la construcción de metros monofásicos, se utilizan principios similares.
contadores monofásicos
La necesidad de medir la energía gastada surgió con la aparición de la demanda en el 70-s del siglo XIX. Desde entonces, el principio de Electric ha cambiado poco. Se consumía función de integración energética funciona voltaje en la corriente en un intervalo de tiempo predeterminado, hasta electrodomésticos incorporados. Nombre instaló inmediatamente. Los contadores se llaman:
- Ergómetro.
- Dzhoulmetr.
- Energometr.
- medidor de potencia.
Este último nombre no es totalmente coherente con el propósito, el contador mide la energía, no el poder. Si la tensión es constante, la integración se basa sólo el consumo actual. un tipo simplificado de tales contadores se llama coulombímetro o medidor de nivel.
Si la variable actual, no se puede utilizar voltímetros, amperímetros convencionales, para ver el valor. Flecha galvanómetro de forma continua se arrojó en los bordes de la escala. Sin embargo, la gente ha encontrado maneras de medir el parámetro deseado. A principios del siglo XX utilizado tres tipos de dispositivos:
- contadores de electrolisis.
- contador motorizado.
- contadores de tiempo.
counter Edison electrólisis
Históricamente, este es el primero en utilizar contadores, información sobre el dispositivo que se conoce al público en 1881 por la exposición de París. En ese momento, todos los aparatos eléctricos utilizados operados por una tensión continua. Un número increíble de los productos terminados que se vendan en funcionamiento. A principios del siglo XX, cuando una corriente alterna comenzó a tomar copias individuales permanecido en circulación. Las principales ventajas de simplicidad de acero y fiabilidad.
El diseño mostrado en la figura, consiste en dos tanques con sulfuro de cobre, donde los discos de cobre enviados reforzadas sobre el mecanismo de dos hombros koromyselnogo. El principio de funcionamiento se describe por electrólisis. Cuando la corriente fluye entre las placas, la primera se disolvió parcialmente en el segundo precipitado formado a partir de cobre. Cuando el hombro comienza a pesar más que el mecanismo hace que la siguiente muesca en la unidad de energía consumida y cambiar a través del relé (recuerda motor koromyselny Joseph Henry, ver. relés electromagnéticos), la dirección del flujo de corriente.
Por lo tanto, el swing cometer oscilaciones lentas a la derecha ya la izquierda hasta que las escrituras en las lecturas del medidor. Alternando dispositivo similar actual no puede ser registrado. Pronto se identificaron las deficiencias de diseño similar:
- Con el aumento de la temperatura, la nadaron precisión del instrumento, que subestimó el testimonio.
- Un segundo abundancia acero inconveniente de las piezas y los contactos de relé en movimiento.
Modelo mejorado (ver. foto) no difirió elegancia: necesario para ser retirado de las ruedas solución utilizada, en peso, para determinar la cantidad de energía gastada y pasta fresca. Pero eliminado las partes móviles, y la corriente fluye en una sola dirección. fluctuaciones térmicas se eliminan mediante el ajuste de la solución, que cambia la resistencia inversamente con cobre. Como resultado, el efecto de las dos sustancias están mutuamente compensado.
CA se ha utilizado desde 1887 electrolítico contra Lowry Hall. La medición se llevó a cabo para cambiar las placas de la batería, incluidos en el circuito de iluminación. Metal tolerado en una dirección específica, en peso determinarse con precisión la cantidad de energía consumida. El método no se extendió y tiene dos desventajas:
- Después de la batería luz-off se descarga lentamente a través de los bulbos en espiral y cambió el peso de metal transferido.
- Se encontró que las condiciones de crecimiento placa muestran una dependencia de la frecuencia pronunciada, y otros factores. Se le resulta difícil lograr una precisión aceptable.
contador motorizado
El primer contador motorizado patentado en 1882 por los Profesores Ayrton y Perry, pero sufrió de fricción mecánica. Esta limitación se supera en el contador de vatios-hora Elihu Thomson. El principio de funcionamiento se basa en las corrientes de inducción (Arago, Foucault). la velocidad del eje de pequeño servo proporcional al consumo de corriente. Debido a la inducción impulsado en rotación disco de cobre asociado con un mecanismo contable. Es de destacar que, debido a un diseño deliberado de la dirección de movimiento del eje no depende de la polaridad de la tensión, pero el dispositivo tiene un umbral inferior registrada más alta actual, por razones obvias.
Contador (patente US388003 A) Shollenbergera (14 de agosto 1888) es diferente de una campana extractora de humos del motor de inducción monofásico. Especialmente diseñado para la empresa Westinghouse, que trabajó Nikola Tesla. La bobina auxiliar (no visible en términos generales) del estator dispuesta en un ángulo para evitar estructura colgante y especificar únicamente la dirección de rotación del eje. Ambos están conectados en serie plomo. Como el diseño de Thomson, el medidor está destinado únicamente a corriente alterna. Por límite de velocidad de rotación en el extremo del eje de la cuchilla 4 están fijados, interactuando con el aire atmosférico.
El famoso contador de Wikipedia Ferranti inventado en 1884 y utiliza un contacto móvil de mercurio metálico, el parecido de diseño de Faraday primera mitad del siglo XIX. No es demasiado seguro de los dispositivos. La entrada de corriente en el centro del recipiente, coloca horizontalmente entre los polos de un imán permanente, y fluía hacia el lado en el camino hacia el consumidor. Debido a la interacción de los campos de mercurio discoide y estructura de imán eje rotativo del mecanismo de paletas contable. Mercurio contacto continuo mantiene debido anillo metálico extraíble. Con cada rotación de los trucos de consumo de kilovatios-hora. Los testigos afirman que el dispositivo fue utilizado para la AC cuando sea necesario. Aunque creemos que la manera más difícil.
Contador Perry se diferencia de la anterior - cilindro de cobre reemplazado mercurio. colector de corriente en forma de un anillo. Pero el mercurio está presente en el instrumento, solo en menor medida, que forma el contacto líquido.
Todo contador
La invención se refiere a la cuenta Aron, en realidad patente alemana rechazó - dispositivo similar patente contenidos British Senna y Perry. La idea no fue útil en la práctica, por lo que consideran la primera muestra de modelo en febrero de 1883 en el señor autoría. Shulberga.
Todo el contador no es muy diferente de la de cuco relojes. La parte superior del péndulo está situado entre los dos electroimanes, los actuales cambiantes causas dirección "relojes" ir. El sistema resonante está sintonizado para contar correctamente el "tiempo" - energía. Estructura adaptada para AC y DC. Al parecer, dando el nombre de la medida actual de kilovatios-hora.
Diseño de finales del siglo XIX,
Producido por la búsqueda de los autores muestra que el diseño de los medidores trifásicos apareció en unos pocos años después de un intento fallido Dolivo-Dobrovolsky lleve a cabo una patente sobre el uso de las tres fases. Como se mencionó en los comentarios, el ingeniero demostró que la eficiencia de corriente alterna trifásica de los dos. Pero Nikola Tesla demostró previamente que polifásico invención actual, y la patente no se da a.
El primer contador trifásico
US500868 patente de A tomada en metros multifase. Esta es la primera mención de los recuentos de dispositivos trifásicos se encuentran en Internet. Basándose en lo anterior, es imposible afirmar con una probabilidad del 100%, que es la primera contador trifásico, pero es un ejemplo temprano de un dispositivo en el presente contexto.
El término no se aplica multifase por casualidad, antes estaban ya en el curso de los contadores de dos fases. En el uso científico, muchos de consola - se refiere al número de tres o más. El término upotreblon en perfecto acuerdo con las normas generalmente aceptadas.
Thomas Duncan tiene derecho a la invención 4 de julio de, 1893 (Día de la Independencia).
El dispositivo es un contador trifásico basado en el principio que se ha utilizado para un modelo de una sola fase, patentado por el autor un poco antes (US 415 825, 21 de Diciembre 1891). De hecho, es un motor de inducción, inventada por Tesla. El estator tiene tres equidistantes entre sí en el número de fases de las bobinas (A, B, C), el rotor está hecho de cilindro metálico. Las escrituras de autor que vienen de cobre, plata, hierro - cualquier aleación de metal con alta conductividad. El requisito es dictado por los términos de la aparición de corrientes de Foucault.
El cilindro gira en el campo electroimán tres fases, conectadas a través del eje con un mecanismo contable que no se muestra en la figura. Los ejes de las bobinas del estator son desplazados de la normal a la tangente del círculo que está garantizado para hacer que una dirección predeterminada de rotación del rotor (campo dirigido a lo largo del eje más allá de los devanados de un arco suave). El principio de funcionamiento del dispositivo es diferente de un motor de inducción, inventado por Nicola Tesla teoría Arago base (experimentos de Foucault):
- La fase de voltaje efectivo bobinas transferido de manera uniforme 120 grados.
- El campo emergente alrededor de la bobina induce corrientes parásitas cilindro de metal (Arago) dirección tal que las estructuras se repelen entre sí.
- El estator está fijado y reforzado con dura, girando el rotor comienza.
- Cada revolución corresponde a los autores de una determinada cantidad de energía gastada.
La comunicación entre los valores es evidente. Hoy en día, para cambiar la velocidad de rotación del motor de inducción puede variar el voltaje. Esto disminuye o aumenta la corriente, y el voltaje se convierte en un factor secundario. En este caso, la tensión es constante y está dada por el proveedor de energía. A los consumidores incluyen en serie con las tres bobinas conjunto potencia actual y por lo tanto. De lo anterior se solicita a la conclusión de que el primer contador trifásico de desventajas inherentes:
- En primer lugar, por supuesto, el dispositivo realiza una reactancia inductiva reactancia en el circuito. Esto es malo, el bobinado del motor acto efecto igualmente exacerbando mutuamente. Como complemento de uno al otro, bobinas producen un ángulo de fase grande, el aumento de la potencia reactiva. En un determinado valor de la potencia del motor se vuelve ineficaz.
- La segunda desventaja está convirtiendo en un hecho de que el autor se supone que es el consumo de energía uniforme en todas las fases. Esto es obvio, de lo contrario, se parará el impulso. un funcionamiento inestable de la parte mecánica no podría contribuir a la cuenta correcta.
- Un tercer inconveniente se deriva de consideraciones motor asíncrono. Para operar las corrientes de inducción necesario surgir sólo si la diferencia de campo de velocidad (US - 60 Hz) giratorio y el estator. El autor debe hacer que el cilindro en forma de imán tripolar del mineral de hierro. El dispositivo se gira independientemente de las corrientes de Foucault. La complejidad se mantiene: el campo tiende a revertir la magnetización del rotor.
Thomas Duncan, al parecer consciente de estas deficiencias. Escribe en el texto que aparece en los planos de construcción no se consideran implementaciones exitosas de sus ideas de sobraron, para que no se muestran en los dibujos - con el fin de evitar el plagio y el robo de ideas. Al mismo tiempo Duncan dijo de la posibilidad de calcular la tasa de cuatro o más fases. nombre de la ubicación se deriva directamente de la patente.
diseño Shollenbergera
contadores monofásicos Shollenbergera a sabiendas renunciado a tanto la atención. Trabajando para una empresa Westinghouse, inventor trasladó inevitablemente a los diseños de uso industrial: dos fases de Nikola Tesla y tres - Dolivo-Dobrovolsky. En US531866A patente establece expresamente que el procedimiento está dirigido a la industria. Pero al mismo tiempo, los estados inventor sabios que no se prohíbe utilizar en el hogar.
Texto de la patente publicada el 1 de enero de., 1895 El autor afirmó haber descubierto un patrón: si se pone una bobina alimentada con corriente alterna en los otros dos, la tensión de alimentación misma frecuencia, el par depende de un número de variables. Esto determina la velocidad o el ángulo del sistema de desviación como una función de los parámetros:
- la intensidad del campo magnético de las bobinas.
- Seno de la diferencia de ángulo entre las fases de la tensión de alimentación.
Basándose en este hecho, y construido Shollenberger mostrador. Diseñado para funcionar en tándem con motor de corriente alterna Nikola Tesla, pero el autor encontró rápidamente la manera de extender el alcance de la invención.
En el lado de la pantalla representa contador bifásica, el autor muestra que la bobina de estator se puede girar en la caja y desviado por un cierto ángulo. En el primer caso, es conveniente utilizar un mecanismo contador conectado en el segundo - para usar la mano y la cara. Eso le permite grabar simultáneamente el proceso visual y evaluar Gastados de kilovatios-hora.
Cabe señalar que no es necesario el uso de una rotación en las estructuras. Algunos trabajan en el principio de superposición (suma vectorial de las fuerzas) campos. La figura muestra el mayor número de opciones. Los campos que cambian de forma sincrónica en el tiempo, la fluctuación de fase puntero apreciablemente, y la eficiencia del dispositivo depende en gran medida de la solidez del diseño de la parte mecánica (inercia del bastidor móvil). Sin embargo, al igual que decir acerca de los sensores de presión desvíos de cualquier caldera.
Charles Terry y Wesley Carr testificaron hecho de la presentación de la patente 15 de septiembre de 1894, pero la construcción El estudio reveló un grave defecto: el autor se niega a aceptar el hecho de que las fases de consumo es desigual. Sin embargo, se tuvo en cuenta Shollenberger en el caso del diseño rotativo, que proporciona a los ingenieros futuros indicio de cambio en el diseño.
pseudophases
Una patente 796 368 estaba siendo considerado casi 9 años, se declaró 21 de noviembre 1896. Trabajando en compañía de Edison y Thomson, el autor estaba interesado personal en DC. La patente es para AC, lo cual es contrario a los intereses de los propietarios de General Electric. Por lo tanto, los titulares de derechos de autor podrían entrar en contacto con la Oficina y pedir para mantener publicación. Cuando Tesla recogió y comenzó a construir una torre Vordenklif, DC se convirtió en sobrevivir a sí mismo. En 1905 se hizo evidente que el mundo ya no será el mismo de nuevo. Entonces, patentes y publicado.
Diseño Charles Steinmetz es notable, aquí por primera vez introduce el concepto de devanado de arranque. Alternando counter presentado en las figuras, es el motor de inducción con la reproducción polo debido a cambio de fase. elemento reactivo no comenzó condensador, al igual que en las versiones modernas, y se ahogue. Y el cambio de voltaje positivo y negativo de fase se utiliza para crear un campo magnético giratorio.
Simplemente: la tensión del condensador se retrasa la corriente y la inductancia en - por delante. Tanto el desplazamiento de fase puede ser utilizado. Resulta que los valores de entrada son los mismos, pero divididos artificialmente por las oportunidades de medición como un refrigerador compresor monofásico moderna. Por lo tanto, la fase uno, complementados creado artificialmente pseudophase.
Las desventajas aparentes: Paso de una construcción similar, la corriente diverge a la tensión en ángulo decente. El factor de potencia está lejos de ser ideal. Una versión moderna de un condensador es mucho mejor, pero atrevo a sugerir que el sujeto permanece sin explorar en el momento de presentación de la patente. En 1896, no hubo otros condensadores, a excepción de botellas de Leyden. Otros diseños no estaban disponibles para los inventores en masa. Bobina de Tesla con características capacitivas pronunciadas sólo sirven para compensar la auto-inductancia de las propiedades que no se adaptan a las necesidades de esta clase de dispositivos.
Describir el principio de funcionamiento no es necesario, es esquema común. En lugar del condensador para iniciar el motor de inducción inductancia utilizado (para crear un desplazamiento de fase). Añadamos que, después de la aceleración del eje normalmente devanado de arranque apagado, para no hacer el componente reactivo en el consumo. En 1896, parecía imposible por razones obvias: el relé puskozaschitnoy no se utiliza en grandes cantidades, parece difícil establecer tan baja potencia de diseño propósito específico.
transformadores de corriente
George Hummel construcción de dos gotas de agua se asemeja a una moderna puesta en escena las ideas metros. Patente de Estados Unidos No. 633 695 A muestra que incluso al final de 1897 el creador sabía que el consumo desigual en tres fases. La construcción de los primeros en utilizar un circuito de conmutación asimétrica: transformadores de corriente toman la interfase para su evaluación.
Este esquema de neutro aislado, el contador funciona bien. Se llama la atención a la parte ejecutiva del mecanismo. Este motor con polos implícitos formadas por el paquete de chapas del circuito magnético. Para las fases de rotación (!) Usando uno de los dos devanados (ver. subtítulo anterior). Como resultado, una sola fase crea un campo magnético giratorio y permite que el metro, para cerrar de kilovatios-hora.
La señal de arranque de material circuito se da en la figura que muestra la identidad de la idea de las versiones modernas. Y precursor de tres fases se cree vatímetro donde bobina de tensión perpendicular a la corriente de la bobina, y los valores se eliminan por medio de transformadores. La diferencia fundamental entre - Hummel opera valores lineales y medidores modernos - fase (a neutro).
matices pequeños se indican en el texto que acompaña la patente. Por ejemplo, está escrito que el desplazamiento de fase del devanado no es 90, pero sólo 30 grados. Por lo tanto, los polos se ubican, respectivamente. desplazamiento de fase pequeña debido a la presencia de relativamente gran resistencia del devanado activa y la dificultad de obtener alta inductancia.
No hay más sentido a tocar patentes, bases de medición de consumo de energía se exponen. Sólo queda por ver cómo el trifásica eléctrica tipo moderno.
contadores trifásicos electrónicos
Hoy en día, contador electrónico controlado por un microcontrolador. En Internet, distribuido de conmutación de circuitos MSP430F449 chip. Es fácil darse cuenta - es en sentido antihorario con un cristal de 32,768 kHz. Mientras que las garrapatas "mecanismo", el convertidor de analógico a digital toma lecturas de tres transformadores de corriente y detecta la tensión de cada fase. Para apoyar la conclusión es neutral, que no se muestra en la figura.
La información binaria se proporciona al microcontrolador, que produce la multiplicación de las variables y su integración en el tiempo utilizando la frecuencia del resonador de cuarzo. Cuanto menor es el intervalo de muestreo del circuito electrónico, las lecturas más precisas. En este caso, el error es mucho menor que una centésima de punto porcentual, lo cual es suficiente para aplicaciones típicas. counter Presentado calcula fácilmente la potencia activa y reactiva, la producción de la transformación de Fourier, o el uso de otros algoritmos.
El segundo factor que afecta la precisión es poco conversión analógica-digital. Cuanto más alto es, menos errores y más equipamiento de alta velocidad previstos. Debido a que el principio de la digitalización normalmente encerrado en un aumento gradual de la comparador de tensión y comparándolo con el valor de entrada. La forma de onda se asemeja a una escalera de mano que termina donde el comparador decide que ha llegado al nivel requerido.
las ventajas de la electrónica en la posibilidad de procesamiento digital, que depende únicamente de la velocidad de la frecuencia de reloj y el microcontrolador rendimiento. Este primer núcleo de bits, que ahora está luchando por los sistemas operativos en el mundo, el segundo - un esquema eléctrico de la arquitectura del procesador.
De esto se infiere que el principio de cálculo de la capacidad no está demasiado ha cambiado en los últimos 150 años desde el momento de retos para los ingenieros (principalmente Edison). Los sistemas modernos son más exactos, el primer modelo sólo tiene en cuenta corriente, no nos involucramos en la multiplicación. Y si se carga una batería de 12 voltios a través de los primeros medidores de potencia puede obtener una cifra fantástica.
Esto se aplica a tipos de dispositivos discutidos anteriormente. Utilizan flujo magnético o la tasa de electrólisis, que sólo depende del valor actual. Avanzada ADC es más fácil de medir la tensión. En particular, las entradas de corriente están divisor de tensión de alta resistencia. Que no hay alternativa, sensores Hall sensibles en esta etapa de desarrollo del uso de la tecnología no es rentable.
