Počátky elektroměrů: Rtuť, nebo účtování podle váhy článků
Má ho doma každý z nás. Bereme ho jako naprostou samozřejmost a nijak zvlášť nad ním nepřemýšlíme. S tím, jak se elektřina stala nedílnou součástí našich životů, vyvstala jedna základní potřeba. Jak změřit, kolik jsem spotřeboval elektřiny, abych za ni zaplatil? A to přesně je úkol elektroměru. Naše malá historická exkurze vám ukáže, že jeho vývoj nebyl přímočarý, ale plný slepých odboček.
Když v druhé polovině 19. století začala elektřina dobývat svět a elektrická světla se stala módou, bylo třeba vyřešit problém placení. Původní myšlenka účtovat zákazníkům jednotný měsíční paušál za pevný počet svítidel byla rychle opuštěna. Nevyhovovala v podstatě nikomu. Ani zákazníkům, ani elektrárenským společnostem. Vyvstala proto potřeba vymyslet něco na způsob tehdy již existujícím plynoměrům, co by dokázalo přesně změřit spotřebu elektřiny u každého jednotlivého zákazníka.
Bylo vyvinuto mnoho experimentálních typů měřičů. Prvního předchůdce elektroměrů na tehdy ještě převládající stejnosměrný proud si nechal patentovat už v roce 1872 Američan Samuel Gardiner. Jeho zařízení využívalo elektromagnet ke spuštění a zastavení časovače, když jím procházel elektrický proud. Poprvé tak bylo možno účtovat zákazníkům za spotřebovanou elektřinu, ale problém spočíval v tom, že šlo změřit dobu, po kterou ji používali, ale nikoli její množství.
To vynálezce žárovky Thomas Alva Edison se rozhodl vydat se jinou cestou a v roce 1879 si nechal patentovat galvanický měřič. Jeho elektroměr využíval k měření elektrolytický článek, v němž procházel proud vodivým roztokem mezi dvěma přesně zváženými deskami. S přenášenými elektrony se hmotnost jedné desky snižovala, zatímco u druhé se zvyšovala. Jednou za čas přišel zřízenec, obě desky zvážil a na základě rozdílu jejich hmotnosti určil, kolik má zákazník zaplatit. Už jen to bylo nepraktické, nehledě na to, že do zařízení bylo nutné pravidelně dolévat vodivý roztok a často z něj unikaly plyny. Není proto divu, že na rozdíl od žárovky s tímto vynálezem Edison díru do světa neudělal.
Jinou slepou odbočku představovaly elektrolytické měřicí přístroje na stejnosměrný proud. V tomto případě některé chemické prvky jako rtuť nebo vodík procházely působením elektrického proudu pórovitou překážkou. Příkladem je v Anglii používaný elektroměr Reason, jenž obsahoval vertikální skleněnou aparaturu. Ta obsahovala v horní části nádržku se rtutí, jež působením elektřiny klesala do spodní trubice. Výhodou bylo, že odečtením výšky rtuťového sloupce na stupnici bylo možné snadno zjistit spotřebu elektřiny. Když však byla všechna rtuť z rezervoáru vyčerpána, musel přijít zřízenec, aby zařízení otočil a rtuť natekla zpět do nádržky.
První skutečně přesný watthodinový měřič stejnosměrného proudu představil v roce 1883 německý vynálezce Hermann Aron. Jeho „Pendelzähler“ obsahoval dvoje kyvadlové hodiny s cívkami kolem jejich kyvadel. Jedny hodiny byly urychleny a druhé zpomaleny v poměru k použitému proudu. Diferenciální převodový mechanismus měřil rozdíl v rychlosti mezi oběma hodinami a spotřebu ukázal na sérii ciferníků. První měřiče ještě používaly hodinové mechanismy, které bylo nutné jednou za měsíc natáhnout. Pozdější modely již byly samonatahovací.
Nakonec se však místo stejnosměrného prosadil střídavý proud a s ním indukční elektroměry, jež byly v prakticky v nezměněné podobě používány po většinu 20. století a řada dříve narozených si je jistě bude pamatovat. Uvnitř je zabudován indukční motorek, který obsahuje hliníkový kotouč roztáčený vířivými proudy ve vzduchové mezeře mezi póly dvou magnetických systémů. Pohyb kotouče je přes osičku a šnekovité převody přenášen na počítadlo otáček.
Dalším vývojovým stupněm, který už máte pravděpodobně doma i vy, jsou pak elektronické impulzní elektroměry, jež při měření spotřeby nevycházejí z počtu otáček rotoru, ale počítají impulzy elektronického wattmetru a konstanta se udává v impulzech na 1 kWh. Proti indukčním elektroměrům nabízejí tyto přístroje další pokročilé funkce, jako je například vícesazbové měření, odečet na dálku nebo ukládání časového odběrového diagramu do paměti.
