Histoire du compteur électrique

Les XIXe et XXe siècles se sont montrés exceptionnellement généreux en découvertes scientifiques, notamment dans le domaine de l'électromagnétisme. Le "petit départ" du progrès scientifique et technique pour les 150 prochaines années a été donné dans les années 1920. la découverte de l'interaction des courants électriques par André Marie Ampère… Georg Simon Ohm s'installe après lui en 1827 relation entre le courant et la tension dans les fils… Enfin, en 1831, Michael Faraday découvre loi de l'induction électromagnétique, qui sous-tendent les principes de fonctionnement des inventions clés suivantes - générateur, transformateur, moteur électrique.

L'électricité est devenue une marchandise, comme on le sait, grâce à la dynamo, inventée indépendamment par le physicien hongrois Anzós Jedlik et l'inventeur électrique allemand Werner von Siemens en 1861 et 1867 respectivement. Depuis lors, la production d'électricité s'est fermement établie sur une voie commerciale.

Il faut dire qu'à cette époque les inventions et les découvertes "attendaient" à chaque tournant.Les idées de lampe électrique, de dynamo, de moteur électrique, de transformateur se sont cristallisées comme d'elles-mêmes sur des parties opposées de la planète.

Quelque chose de similaire s'est produit avec le compteur, qui a ensuite été rappelé par "l'auteur" du compteur à induction (et en même temps le co-inventeur transformateur) L'ingénieur électricien hongrois Otto Titus Blaty : « La science était comme une forêt tropicale. Tout ce dont il avait besoin était une bonne hache et partout où vous frappiez, vous pouviez abattre un énorme arbre. «

Le premier brevet pour un compteur électrique a été délivré en 1872 à l'inventeur américain Samuel Gardiner. Son appareil mesure le temps nécessaire à l'électricité pour atteindre le point de charge. La seule condition (c'est aussi un inconvénient de l'appareil) est que toutes les lampes contrôlées doivent être connectées à un interrupteur.

La création de nouveaux principes de fonctionnement des compteurs d'électricité est directement liée à l'amélioration et à l'optimisation du système de distribution d'électricité. Mais comme à cette époque ce système était encore en formation, il était impossible de dire avec certitude quel principe serait optimal. Par conséquent, plusieurs versions alternatives ont été testées en pratique en même temps.

Combien pèse un kilowatt ?

Par exemple, si la dynamo a permis de produire de l'électricité en volumes importants, alors l'ampoule Thomas Edison a contribué à la création d'un vaste réseau d'éclairage. En conséquence, le compteur Gardiner a perdu sa pertinence et a été remplacé par un compteur électrolytique.

Au tout début de l'utilisation généralisée des compteurs d'électricité, l'électricité était littéralement "pondérée". Le compteur électrolytique, inventé par le même Thomas Alva Edison, fonctionne sur ce principe.En fait, le compteur était électrolytique, où une plaque de cuivre pesée très précisément (dans la mesure du possible à l'époque) était placée au début de la période de comptage.

À la suite du passage du courant à travers l'électrolyte, du cuivre se dépose. À la fin de la période de déclaration, la plaque a été pesée à nouveau et la consommation d'électricité a été facturée en fonction de la différence de poids. Ce principe a été appliqué pour la première fois en 1881 et a été utilisé avec succès jusqu'à la fin du XIXe siècle.

Il est à noter que ces frais sont calculés en pieds cubes de gaz qui ont servi à produire l'électricité consommée. C'est ainsi qu'un électrolyseur Edison a été calibré.Ensuite, pour plus de commodité, Edison a équipé son appareil d'un mécanisme de comptage - sinon, prendre des mesures à partir d'un appareil de mesure semblait être un processus extrêmement difficile pour les compagnies d'électricité et complètement impossible pour le consommateur. Cependant, la commodité ajouté peu.

De plus, les compteurs électrolytiques (à cette époque, Siemens Shuckert produisait un compteur d'eau et Schott & Gen un compteur de mercure) présentaient un autre inconvénient commun important. Ils ne peuvent enregistrer que des ampères-heures et restent insensibles aux fluctuations de tension.

Parallèlement au compteur électrolytique, un compteur à pendule est apparu. Pour la première fois, le principe de son action a été décrit par les Américains William Edward Ayrton et John Perry la même année 1881. Mais depuis lors, comme déjà mentionné, des idées flottaient dans l'air, il n'est pas surprenant que trois ans plus tard exactement le même compteur a été construit en Allemagne par Hermann Aron.

Dans une forme améliorée, le compteur est équipé de deux pendules avec des bobines reliées à une source de courant. Deux autres bobines avec des enroulements opposés ont été placées sous le pendule.Un pendule, en raison de l'interaction des bobines sous une charge électrique, se déplaçait plus rapidement que sans lui.

L'autre, en revanche, se déplaçait plus lentement. Dans le même temps, les pendules changeaient de fonction toutes les minutes pour compenser la différence de fréquence initiale d'oscillation. La différence de déplacement est prise en compte dans le mécanisme de comptage. A la mise sous tension, l'horloge a démarré.

Vent de changement

Les compteurs à pendule n'étaient pas un "plaisir" bon marché car ils contenaient deux horloges entières. En même temps, ils permettaient de fixer des ampères-heures ou des wattheures, ce qui les rendait inadaptés au fonctionnement en courant alternatif.

Une découverte révolutionnaire à sa manière courant alternatif, réalisé (bien sûr, indépendamment l'un de l'autre) par l'Italien Galileo Ferraris (1885) et Nikola Tesla (1888), a servi de stimulant pour la prochaine étape dans l'amélioration des appareils de mesure.

En 1889, un compteur à moteur a été développé. Il a été conçu pour General Electric par l'ingénieur américain Elihu Thomson.

L'appareil était un moteur à armature sans noyau métallique. La tension aux bornes du collecteur est répartie entre la bobine et la résistance. Le courant entraîne le stator, ce qui entraîne un couple proportionnel au produit de la tension et du courant. Un électroaimant permanent agissant sur un disque en aluminium fixé à l'armature fournit un couple de freinage. L'inconvénient le plus important du compteur d'électricité est le collecteur.

Comme vous le savez, à cette époque, il n'y avait pas de consensus dans la communauté scientifique sur lequel des systèmes... basé sur le courant continu ou le courant alternatif - sera le plus prometteur… Le compteur décrit par Thomson est conçu principalement pour le courant continu.

Pendant ce temps, les arguments en faveur du courant alternatif se multiplient, car l'utilisation du courant continu ne permet pas les changements de tension et, par conséquent, la création de systèmes plus grands. Le courant alternatif a trouvé une utilisation de plus en plus répandue et, au début du XXe siècle, les systèmes à courant alternatif ont commencé à remplacer progressivement le courant continu dans la pratique de l'électrotechnique.

Cela confiait à George Westinghouse (qui a acquis les brevets de Tesla pour l'utilisation du courant alternatif) la tâche de comptabiliser l'électricité et cette comptabilisation devait être aussi précise que possible. Pendant cette période (également associée à l'invention du transformateur), l'appareil a été breveté, qui était en fait le prototype compteur AC moderne… L'histoire compte aussi plusieurs « pères inventeurs » du compteur à induction.

Le premier appareil de mesure à induction s'appelle le «compteur Ferraris», bien qu'il ne l'ait pas du tout assemblé. Le crédit de Ferrari est la découverte suivante : Deux champs tournants, qui sont déphasés avec le courant alternatif, provoquent la rotation d'un rotor solide - un disque ou un cylindre. Des compteurs basés sur le principe de l'induction sont encore produits aujourd'hui.

L'ingénieur hongrois Otto Titus Blaty, également connu comme l'inventeur du transformateur, a proposé sa version du compteur à induction. En 1889, il a reçu deux brevets à la fois, le numéro allemand 52 793 et ​​le numéro américain 423 210, pour une invention officiellement désignée sous le nom de "compteur électrique à courant alternatif".

L'auteur donne la description suivante de l'appareil : « Ce compteur est essentiellement constitué d'un corps métallique rotatif, tel qu'un disque ou un cylindre, sur lequel agissent deux champs magnétiques déphasés l'un par rapport à l'autre.

Ce déphasage résulte du fait qu'un champ est généré par le courant principal, tandis que l'autre champ est généré par une bobine à forte inductance shuntant les points du circuit entre lesquels la consommation électrique est mesurée.

Cependant, les champs magnétiques ne se croisent pas dans un corps de révolution, comme dans le mécanisme Ferrari bien connu, mais traversent différentes parties de celui-ci indépendamment les unes des autres. » Les premiers comptoirs produits par Ganz, où travaillait Blatti, étaient fixés sur un socle en bois et pesaient 23 kg.

Bien sûr, au même moment, la même caractéristique des deux domaines a été découverte par un autre pionnier de l'électrotechnique, Oliver Blackburn Shellenberger. Et en 1894, il a développé un compteur d'électricité pour les systèmes à courant alternatif. Le mécanisme à vis fournissait un couple.

Cependant, ce compteur n'est pas adapté pour travailler avec des moteurs électriques, car il ne fournit pas l'élément de tension nécessaire à la mesure facteur de puissance.

Ce compteur était légèrement plus petit que l'appareil Blati, mais aussi assez volumineux et assez lourd - il pesait 41 kilogrammes, soit plus de 16 kg. Ce n'est qu'en 1914 que le poids de l'appareil a été réduit à 2,6 kg.

Il n'y a pas de limite à la perfection

Ainsi, on peut affirmer qu'au début du 20ème siècle, le compteur est devenu une pratique quotidienne. Ceci est également confirmé par l'apparition du premier étalon de mesure. Il a été publié par l'American National Standards Institute (ANSI) en 1910.

De manière caractéristique, en plus de reconnaître l'importance de la signification scientifique des appareils de mesure, la norme souligne également l'importance de la composante commerciale. La première norme de mesure connue de la Commission électrotechnique internationale (CEI) remonte à 1931.

Au début du 20e siècle, les appareils avaient subi un certain nombre de modifications, sans tenir compte de la réduction du poids et des dimensions: extension de la plage de charge, compensation des modifications du facteur de charge, de la tension et de la température, apparition de billes roulements et paliers magnétiques (ce qui réduit considérablement le frottement). Les caractéristiques de qualité des électroaimants de frein et l'élimination de l'huile du support et du mécanisme de comptage ont été améliorées, ce qui a augmenté la durée de vie.

Dans le même temps, de nouveaux types de compteurs sont apparus - compteur multitarif, compteur de charge de pointe, compteur d'énergie prépayé, ainsi que des compteurs à induction triphasés. Ce dernier utilise deux ou trois systèmes de mesure montés sur un, deux ou trois disques. En 1934, un compteur d'énergie active et réactive développé par Landis & Gyr apparaît.

La poursuite du progrès scientifique et technique, ainsi que le développement des relations commerciales, se sont traduits par la production d'appareils de mesure. Le développement de l'électronique a eu un impact sérieux - dans les années 1970, parallèlement aux appareils de mesure par induction, des appareils de mesure électroniques sont apparus. Naturellement, cela a considérablement élargi la fonctionnalité des appareils. Tout d'abord, c'est systèmes comptables automatisés (ASKUE), mode multitarif.

Par la suite, les fonctions du compteur se sont encore étendues et sont allées au-delà des limites du seul rapport sur l'énergie et les ressources, notamment la protection contre les violations visibles, le prépaiement, le contrôle de l'équilibrage de charge et un certain nombre d'autres fonctions.Les lectures sont lues à partir de réseaux électriques, de lignes téléphoniques ou de canaux de transmission de données sans fil.