Barion Pixel

Villanyszerelők Lapja

Nem csak villanyszerelőknek

Bláthy Ottó Titusz és a villamos fogyasztásmérő

Jeles évfordulók, jeles események az elektrotechnika történetében

2010. szeptember 1. | Chiovini György |  4113 | |

Az alábbi tartalom archív, 11 éve frissült utoljára. A cikkben szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).

Az egykor a világ élvonalába tartozó magyar elektrotechnikai ipar egyik kiváló szakembere volt Bláthy Ottó Titusz. Talán kevésbé ismert, hogy a háztartásokban, intézményekben, üzemekben milliószám hangtalanul forgó „villanyórák” ősének ő a megalkotója.

Bláthy 1882-ben fejezte be egyetemi tanulmányait. Rövid ideig a MÁV-nál helyezkedett el. 1883-ban lépett be a Ganzhoz, ahol 1939-ig, haláláig dolgozott. Az 1880-as évek különösen mozgalmasak voltak az elektrotechnika történetében. Bláthy rendkívüli tehetsége, kitűnő elméleti felkészültsége gyorsan megmutatkozott. Ismeretes, hogy a transzformátor elkészítésében nagy szerepe volt Bláthynak. Az indukció elvi öszszefüggéseinek úttörő alkalmazásával alkotta meg a zárt vasmagos, váltakozó feszültség- átalakítót. A konstrukció kifejlesztésében társai Déri Miksa és Zipernowsky Károly voltak.A Ganz gyártani tudott áramfejlesztőket, transzformátorokat, s ezekhez különböző kiegészítő eszközöket. Az áramkereskedelem igénye azonnal megjelent, de vele az elszámolás problémája is. A váltakozó áramú villamos energia-ellátáshoz elengedhetetlenül szükséges egy megbízható, pontos mérő, vagy ahogy mondani szoktuk, elszámolási fogyasztásmérő.

1. sz. fotó: Nyilván Bláthy is ismerte a korábbi próbálkozásokat, azok gyengéit. Saját elgondolása szerint munkához látott, melynek eredménye 1889-es szabadalma lett: az indukciós áramszámláló.

Mit mérjünk és hogyan?

Iskolai tanulmányainkból emlékezetes az idő, a munka és a teljesítmény fogalma, összefüggése. A villamos töltések mozgatása során végzett munka a feszültség, az áramerősség és az idő szorzata. A teljesítmény az időegység alatt végzett munka. Fordítva: a munka a teljesítmény idő szerinti integrálja. Mértékegysége a Ws (wattmásodperc), de sokkal alkalmasabb a kWh. A váltakozó áramú körök a gyakorlatban rezisztív, induktív és kapacitív elemeket is tartalmaznak. Az áram és a feszültség nincs azonos fázisban. A hatásos (wattos) teljesítmény függ a fázisszögtől: P = U I cos.

A magyar szóhasználat a villamos munka helyett a villamos energia kifejezést részesíti előnyben. Sőt, a számlákon már nem is munkadíj, nem is energiadíj, hanem áramdíj szerepel. Pedig végső soron a kWh-ban mért villamos munkáért fizetünk. Ha a kWh-t akarjuk megmérni, a villamos áram valamilyen hatásához kell visszanyúlnunk. Szokás négy ilyen hatásról beszélni: fényhatás, hőhatás, vegyi hatás és mágneses hatás.Az amerikai Thomas Edison 1880-ban a villamos áram vegyi hatását felhasználva készítette el elektrolitikus fogyasztásmérőjét. Egy kémiai folyamatban az átalakulás terméke, a termék tömege arányos a folyamatban elhasznált villamos energiával. Edison mérője szerkezetileg egyszerű, használatban nehézkes és pontatlan volt.A német Hermann Aron 1884-ben egy igen sajátos elven működő fogyasztásmérőt készített. Ez lényegében egy különleges ingaóra.

Ismeretes, hogy az ingaóra járását az inga, annak lengésideje szabályozza. Ha az inga hosszabb, és emiatt lengésideje nagyobb, az óra lassabban jár, és fordítva. Aron olyan ingaórát készített, melynek ingáján nem csak a szokásos súly volt, hanem egy elektromágnes is. Az elektromágnes a mérőérzékelő, ezen folyik át a mérendő villamos energia. A feszültséget állandónak feltételezve a villamos energiát az áramerősség és az idő határozzák meg. Mivel az elektromágnes húzóereje az árammal, így az inga lengésideje is az árammal arányos. Az utóbbi fordított arányosság, tehát minél több áram folyik át a mérőn, annál lassabban jár az ingaóra. A fogyasztás meghatározásához kell egy pontos ingaóra is. A kettő járásának különbségéből, a mutatkozó időeltérésből számítható ki a mért villamos energia. Bár ez a mérési elv széles körben nem terjedt el, számos igen szép mérőeszköz készült Aron szabadalma szerint (3. fotó).Az amerikai Elihu Thomson 1888-ban a maiakhoz már hasonló fogyasztásmérőt készített. Közös tengelyre szerelt villamos motor és dinamó a két fő alkatrésze. A mérendő áram forgatja a motort, a fékező nyomatékot a dinamó adja. A tengelyhez kapcsolt számlálómű mutatja a kWh-értéket.

Egy gondolat letisztul

A háromfázisú mérőben három elektromágneses hajtórendszer található, a közös tengelyen lévő tárcsák egyetlen számlálóműre dolgoznak.

Nyilván Bláthy is ismerte a korábbi próbálkozásokat, azok gyengéit. Saját elgondolása szerint munkához látott, melynek eredménye 1889-es szabadalma lett: az indukciós áramszámláló (1-2. fotó). Az indukciós fogyasztásmérő oly mértékben bevált a gyakorlatban, hogy minden más elektromechanikus villamos fogyasztásmérőt kiszorított. Az elektronikus mérők megjelenéséig ez volt „a fogyasztásmérő”.A mérő legfontosabb szerkezeti elemei a következők: csapágyazott alumíniumtárcsa két, a kerület mentén elhelyezkedő tekercscsel.

Az egyik tekercsen a mérendő áram folyik át. A másik tekercsre a mérendő feszültséget kapcsoljuk. A tekercsek mágneses tere tehát az árammal, illetve a feszültséggel arányos. A mágneses terek a hálózati frekvenciának megfelelően változnak, a tárcsában örvényáramokat indukálnak. Az örvényáramok és a mágneses mező kölcsönhatásának eredményeként a tárcsa forgásba jön. A gyorsító forgatónyomatékot fékező nyomatékkal ellensúlyozzuk. Ezt egy, a tárcsához illeszkedő állandó mágnes adja. A tárcsa szögsebessége (fordulatszáma) az áramerősség és a feszültség szorzatával, a teljesítménnyel arányos. Bebizonyítható, hogy a mérő induktív vagy kapacitív terhelés esetén is a hatásos (wattos) teljesítményt méri. Ha a tárcsa forgását számlálóműre visszük át, a villamos teljesítmény idő szerinti integrálját, a villamos munkát (villamos energiát) kapjuk. Az áttételt úgy választjuk meg, hogy a számok kWh-t mutassanak.A többfázisú indukciós fogyasztásmérők elvben ugyanígy működnek, de nem egy tárcsával rendelkeznek. A háromfázisú mérőben három elektromágneses hajtórendszer található, a közös tengelyen lévő tárcsák egyetlen számlálóműre dolgoznak (4. fotó).Az indukciós fogyasztásmérőknek egyik meghatározó alkatrésze a tárcsa csapágyazása.

Természetesen olyan csapágyazásra van szükség, hogy a tárcsa a lehető legkisebb áram (teljesítmény) esetén már meg tudjon indulni, forgásba tudjon jönni. Az idők folyamán egészen különleges megoldások valósultak meg. A tárcsa és a tengely súlyát viselő alsó csapágy egyik megoldásánál a tengely végére és a megtámasztó felületre egy-egy zafírkövet rögzítenek. A két kő között kemény acélgolyó van, ezen forog a tengely. Hasonlóan nagyon kicsi súrlódási ellenállása van a mágneses csapágynak is. Itt nem zafírkövek, hanem erős állandó mágnesek vannak egymással szemben. Ezek taszító hatása ellensúlyozza a forgórész súlyát. A központos megvezetést apró acéltű biztosítja.Az indukciós mérők továbbfejlesztése az elv megtartása mellett folyamatosan történt.

Maga Bláthy is közel 30 szabadalmat dolgozott ki csak a fogyasztásmérő jobbítására. Az idők folyamán csökkent a mérők súlya, egyre pontosabban mérnek, pontosságukat egyre hosszabb ideig megtartják. Önfogyasztásuk a kezdeti értékek törtrészére csökkent. Könynyebb lett szerelhetőségük, javításuk. Megjelentek hasznos kiegészítők: tarifaszámlálók, maximummutatók, impulzusadók.Érdemes még egyszer emlékeztetni arra, hogy Bláthy tulajdonképpen „nem tett mást”, mint egy elvi összefüggést a gyakorlatban is megvalósított.

Készített egy olyan eszközt, melynek fordulatszáma mindig a villamos teljesítménnyel arányos, egy adott időtartam alatt a fordulatok száma pedig a villamos munkát (energiát) reprezentálja. Zsenialitása akkor szembetűnő, ha indukciós fogyasztásmérőjének egyszerűségét összevetjük a hasonló célra kortársai által készített készülékek bonyolultságával. Emlékezetére a Magyar Elektrotechnikai Egyesület 1958-ban „Bláthy Ottó Titusz-díj”néven évenként kiosztásra kerülő kitüntetést alapított.

 


Kérjük, szánjon pár pillanatot a cikk értékelésére. Visszajelzése segít a lap és a honlap javításában.

Hasznos volt az ön számára a cikk?

 Igen

 Nem