Контроль: от счётчика часов до облачных сервисов

150 лет эволюции систем учёта электроэнергии - от изобретения счётчика, до Интернета Вещей

Потребность в создании прибора учёта потребляемой электроэнергии возникла во второй половине XIX века, когда появилась возможность вырабатывать и поставлять потребителю электричество в больших объёмах. Этому способствовал целый ряд достижений мирового научного сообщества, активно интересовавшегося электромагнетизмом: изобретение гидротурбины, трансформатора, электродвигателя, динамо-машины, электрической лампочки. Причём особенностью этого богатого на открытия периода было то, что схожие или идентичные открытия порой совершались практически одновременно в разных частях света. Например, о первенстве в изобретении лампы накаливания спорили Томас Эдисон, Джозеф Суон и Александр Лодыгин, а Аньош Йедлик и Вернер фон Сименс претендовали на звание изобретателя динамо-машины.

Внезапно из научной диковинки электрическая энергия превратилась в коммерческий продукт, рассчитанный на массового потребителя. Первой областью широкого применения энергетической новинки стало освещение. Так фонари с электролампами сумели быстро вытеснить с улиц и площадей ведущих мировых столиц устаревшее газовое осветительное оборудование. Именно для контроля расхода энергии отдельными потребителями и было налажено массовое производство электросчётчиков.

Первый подобный прибор был запатентован в 1872 г. Самюэлом Гардинером. Его счётчик измерял время, в течение которого энергия подавалась в точку нагрузки, при этом подключённые к прибору учёта источники света были включены в единую цепь. Однако с развитием осветительных систем, в частности, когда благодаря открытиям Томаса Эдисона стало практиковаться разветвление цепей освещения, счётчик Гардинера за бесполезностью вышел из потребления.

Для качественного измерения расхода энергии в изменившихся условиях в короткие сроки были выпущены электросчётчики различных конструкций и принципов действия.

Так в 1881 г. Томас Эдисон патентует электролитический счётчик, работа которого основана на электрохимическом эффекте тока. Принцип его действия состоял в помещении в электролитическую ячейку пластинки меди с точно рассчитанной массой. При прохождении тока через электролит медь осаждалась и по окончанию расчётного периода медная пластинка снова взвешивалась – разница в весе и отображала количество электричества, которое прошло сквозь неё. Серьёзным недостатком такого счётчика была сложность снятия показаний для энергетических компаний и невозможность снятия показаний для потребителя. Кроме того, измеряли они только ампер-часы и не работали при колебаниях напряжения. Несмотря на ряд предложенных Эдисоном улучшений такие счётчики массово использовались лишь до конца XIX века.

В 1884 г. Германн Арон сконструировал маятниковый счётчик, принцип действия которого был основан на подсчёте электроэнергии, которая запускает маятник. В данном приборе учёта имелись два маятника с катушками, подключённые к источнику напряжения. Под маятниками помещались две токовые катушки с противоположными намотками. Благодаря взаимодействию катушек один из маятников двигался медленнее, а другой быстрее, чем двигались бы без электрической нагрузки – разность хода передавалась часовому механизму. Подобный прибор позволял измерять ампер-часы или ватт-часы и использовался только в сетях постоянного тока. Из-за дороговизны маятниковые счётчики были вскоре вытеснены с рынка моторными счетчиками.

В 1889 г. Элиху Томсон представил «самопишущий ваттметр» - моторный счётчик. Он представлял собой двигатель с якорем без металлического сердечника, работающий от напряжения, проходящего через катушку и резистор с помощью коллектора. Статор приводился в движение током, и поэтому вращающий момент был пропорционален произведению напряжения и силы тока. Тормозной момент обеспечивался постоянным электромагнитом, который воздействовал на алюминиевый диск, прикрепленный к якорю.

В 1889 г. Отто Блати патентует электросчётчик для переменных токов, который представлял собой вращающееся металлическое тело, на которое действуют два сдвинутых в отношении друг друга по фазе магнитных поля. Блати удалось достичь более корректного отображения ватт-часов, чем его предшественникам. Аппарат поступил в массовое производство, при дальнейшей доработке механизма, удалось почти в 10 раз уменьшить вес счетчика: с 23 до 2,6 кг.

В XX веке промышленники продолжили развивать успехи: уменьшили вес и габариты, расширили диапазон нагрузки, продлили сроки эксплуатации приборов учёта, применяя новые материалы и технологии. Развитие науки в XXI веке продолжило оказывать влияние на способы контроля и учёта расхода энергии. Упрощались сбор и передача показаний, а также росла их точность и для потребителя, и для поставщика. Настоящую революцию в отношениях поставщик-потребитель произвело изобретение и последующее развитие коммуникационной сети Интернет и появление Интернета Вещей. В частности, современным потребителям доступны дистанционные учёт, хранение и передача показаний с помощью специальных приложений и сервисов. Проверить показания, передать данные управляющей компании и оплатить счёт за использование коммунальных ресурсов сегодня можно буквально парой движений большого пальца по экрану смартфона.

Для управляющей компании Интернет Вещей и, в частности, автоматизированный сбор показаний с общехозяйственных и индивидуальных счётчиков электроэнергии позволяет повысить управляемость и контроль над расходованием ресурсов и финансовых средств. Кроме сбора показаний и формирования интерактивных он-лайн отчётов при внедрении решений от «Бережливого Посёлка» доступны ещё и возможности дистанционного управления подачей электроэнергии. Для каждого дома и для каждой постройки, для владельцев участка и для управляющей компании доступен вариант дооборудования силовой сети дистанционно управляемыми реле как автоматически, так и по расписанию или по команде из интерфейса решения «Бережливый Посёлок».