Villamos Energia Merese

Villamos energia mérése

1983-ban megszületett a Mechwart-Zipernowsky-féle gőzgép (generátor), majd szintén a Ganz gyárban a Zipernowsky-Déri-Bláthy világszabadalma, a transzformátoron alapuló villamosenergia elosztási rendszer. Megvalósulhatott a központi villanytelepek építése, a városok áramellátása, az ipari üzemek energiaigényének kielégítése. A termelés és fogyasztás elkülönülése szükségszerűvé tette a felhasznált villamos energia mérését.

1. Előzmények

A villamos energia mérését 1889-től Bláthy világhírű találmánya tette lehetővé. 1885-ból származik Bláthy váltakozó áramú wattmérője. Ennek későbbi 1910-es változata a Kellner József-féle wattméter volt, amely a mágneses, és a dielektromos veszteségeket is pontosan mutatta. A Ganz gyár egyre több váltakozó áramú motort szállított üzletfeleinek, akik mind jobban igényelték a felhasznált energia mérését. Bláthy kísérletbe kezdett, hogy az eddig használt fogyasztásmérők hibáit kiküszöbölje.

A wattórák mérésére az Elihu Thomson dinamometrikus számlálója szolgált. Az 1888. évi párizsi kiállításon mutatták be, de bizonytalanul mért. A mérési pontatlanság viszont jelentős pénzveszteséget okozott az áramszolgáltatóknak. Egyébként is a Thomson-mérő használata feltételezte, hogy a feszültségi körben folyó áram a feszültséggel arányos, és azonos fázisú.

Ha egy elektromos mező két pontja között (ami így egy áramkört alkot) eltér az elektromos potenciál, ezt nevezik elektromos potenciálkülönbségnek. Ez a különbség arányos azzal az elektrosztatikus erővel, ami elindítja az elektronok áramlását vagy egyéb töltés cserét a két pont között. Az elektromos potenciálkülönbség hatására az elektronok egy elektromos ellenálláson keresztül is mozognak. A potenciálkülönbséget szokták elektromotoros erőnek is nevezni, de ez más értelemben használatos.

A feszültség az elektromos mező jellemzője, nem pedig az elektroné. Amikor egy elektron áthalad egy feszültség különbségen, akkor megváltozik az energiája, amit gyakran elektronvoltban mérnek. Ez a jelenség analóg a gravitációs térben egy tömeg egyik pontból egy másik (alacsonyabb) pontba való esése okozta energiaváltozással.

Ha a 'potenciálkülönbség' vagy a 'feszültség' kifejezést használjuk, akkor az egyértelműen azt jelenti, hogy van két pont, amelyek között a feszültség fennáll vagy mérhető.

1.1. Feszültség egy közös ponthoz képest

Ekkor a 'feszültség' kifejezést abban az értelemben használjuk, hogy meghatározzuk az áramkör egy adott pontjának a feszültségét. Ebben az esetben kell lennie egy vonatkoztatási pontnak, amihez képest a többi pont feszültségét mérjük, ez a pont pedig a közös pont, vagy más szavakkal az alap pont. Abban az esetben, ha ezt a pontot összekötik a földdel (ha ez lehetséges) akkor ez az un. földelési pont, és a földhöz képest fennálló feszültségeket mérjük.

A mérésnél - általános esetben - egy ponthoz (a referencia pont) viszonyított feszültségkülönbséget mérünk. Ez a feszültség lehet pozitív vagy negatív. Az, hogy a feszültség "magas - high" vagy "alacsony - low" csak a feszültség mértékére vonatkozik, (az abszolút érték a referencia ponthoz képest relatív). Ezért egy nagy negatív értékre is magas feszültségként hivatkozhatunk.

1.2. Feszültség(esés) két pont között

Használjuk a „feszültség” között vagy „feszültségesés” kifejezést abban az értelemben, hogy mekkora az a feszültség, ami egy elektromos berendezés kapcsai között mérhető (ha a berendezést egy ellenállásnak tekintjük, azaz: milyen értékű ellenállással egyenértékű az adott berendezés). Ez a feszültség függhet a berendezésen átfolyó áramtól. Ebben az esetben a „berendezésen eső feszültség” mérését az előzőek analógiájára hajthatjuk végre: megmérjük az egyik csatlakozón lévő feszültséget egy alaphoz képest, majd megmérjük a másik csatlakozón lévő feszültséget (azonos alaphoz képest), és a két mért feszültség különbsége adja a berendezésen eső feszültséget.