Вестон, Эдвард: биография
Работы в области приборостроения
Оказавшись в тени других изобретателей в области электрического освещения в апреле 1886 году Вестон покидает пост директора United States electric Light Co, в течение следующего года он работает в области электроосвещения в качестве патентного эксперта.
Решение заняться электроизмерительными приборами пришло к Вестону внезапно, он снял помещение под частную лабораторию и оснастил самым современным оборудованием для физических, химических и металлургических исследований. Лаборатория была открыта 5 ноября 1887 года. Свои исследования он начал с металлургии.
Электротехнические сплавы
Уже в 1887 году он получает сплав алюминия, позволяющий вытягивать очень тонкие трубки, названный изобретателем «Сплав № 1».
В поисках проводника с низким термическим коэффициентам электрического сопротивления Вестон в 1888 году получает Константан — сплав на основе меди (Cu) (около 59 %) с добавкой никеля (Ni) (39—41 %) и марганца (Mn) (1—2 %). Изобретатель назвал его «Сплав № 2», но германские производители, у которых он разместил заказ на производство проволоки из нового материала, дали ему собственное наименование «Константан» (от лат. constans, родительный падеж лат. constantis — постоянный, неизменный) под которым он получил известность. Сплав имеет высокое удельное сопротивление (около 0,5 мкОм·м), и высокую термоЭДС в паре с никелем, железом, медью. Последнее обстоятельство позволило использовать констанатн для изготовления термопар, но делает его малопригодным для создания электроизмерительных приборов.
Продолжая поиски подходящего сплава Вестон в 1888 году получает манганин — сплав на основе меди (около 85 %) с добавкой марганца (Mn) (11,5—13,5 %) и никеля (Ni) (2,5—3,5 %). Изобретатель назвал его «Сплав № 3» его так же переименовали германские производители. Манганин имеет чрезвычайно низкий термический коэффициент электрического сопротивления в области комнатных температур и, в отличие от крнстантана, обладает очень малой термоЭДС в паре с медью (не более 1 мкв/1 °C), что обусловило его широчайшее распространение в электроприборостроении.
Кроме того, Вестон поставил задачу заменить сталь в качестве материала для пружин, создающих противодействующий момент в электроизмерительных приборах, на сплав, который помимо упругих свойств не намагничивается и имеет достаточно низкое сопротивление, чтобы служить проводником. Такой сплав был им получен под названием «Сплав № 4».
Практическая реализация наиболее перспективной магнитоэлектрической схемы измерительного механизма требовала получения постоянного магнита характеристики которого не изменялись бы с течением времени. Вестоном разрабатываются сплавы для изготовления постоянных магнитов и термические методы стабилизации их характеристик, которые он держал в секрете.
Токовый шунт
В 1893 году Вестон получил патент на шунт для измерения тока. До этого приборы для измерения больших токов (прежде всего для генераторов) изготавливали с использованием просто очень толстой медной проволоки, которая была способна пропустить весь измеряемый ток. Именно Вестон изобрёл и запатентовал шунт для облегчения, компактности и радикального удешевления измерительных приборов. Идеальным материалом для шунтов оказался манганин.
Нормальный элемент
В 1893 году Вестон изобретает и патентует нормальный элемент. Нормальный элемент Вестона до конца XX века широко применялся в лабораторных и промышленных измерениях в качестве источника опорного напряжения или эталона напряжения. Входит в состав современных национальных эталонов вольта. Он был разработан на на основе ранее применявшегося нормального элемента Кларка, в котором Вестон предложил заменить сульфат цинка сульфатом кадмия. Таким образом удалось существенно повысить стабильность и понизить температурный коэффициент. После того как в 1908 году нормальный элемент Вестона был принят в качестве международного эталона ЭДС, он отказался от патентных прав (в 1911 году).
