Про электрические счетчики.

В нашей жизни мы постоянно что-то потребляем, будь-то товары, услуги или продукты. И при этом мы конечно должны платить за то, что имеем. Так и в железнодорожной системе – за движение поездов необходимо платить. Я имею в ввиду не только деньги, затрачиваемые на строительство вокзалов, железнодорожных путей или контактной сети, по которой подводится питание к электровозу, но и ту электрическую энергию, которую потребляет едущий локомотив, сигнальные устройства на дороге, лампы освещения ж.д. путей и т.п. Как говорил М.В. Ломоносов: “Энергия не исчезает и не появляется, она лишь преобразуется из одной формы в другую ….”.

Если Вы читали предыдущие статьи этого цикла, то уже наверное смогли разобраться, как работает электрохозяйство дороги (в общем виде). Но дорога, это лишь одно из подразделений Министерства Транспорта, которое тоже выступает покупателем электроэнергии у Министерства Энергетики. Вот про эту энергию (электрическую) мы и поговорим в этой статье.

Электрическая энергия от атомных станций, гидроэлектростанций, теплоэлектростанций подходит к районным подстанциям 330кВ, где распределяется и понижается для последующей подачи более мелким потребителям. Такая подстанция выступает в роле большого сита, делающего из мощного потока энергии множество более мелких ручейков. Железная дорога по воздушным линиям (обычно это линии электропередач (ЛЭП) 110 кВ) получает питание к своим подстанциям, называемым тяговыми (используются для нужд тягового состава, т.е. для движения локомотивов). На этих подстанциях электрическая энергия понижается до напряжения и вида, удобного для движения подвижного состава – 27,5кВ переменного тока или 3кВ постоянного тока.

Отличие постоянного тока от переменного, по большому счету – это наличие выпрямительных устройств (что-то типа большого диодного мостика – это такая схема, которая из переменного тока делает постоянный). Если Вы вспомните, как подводится питание к локомотиву, то увидите, что это обычная электрическая цепь собранная следующим образом: тяговая подстанция - контактная сеть – двигатель локомотива – рельс – снова тяговая подстанция- цепь замкнулась. Эта электрическая цепь предназначена для питания нагрузки – локомотива. Нагрузка для нас, это тоже что и лампочка в Вашей квартире – она светиться (у нас едет локомотив) и потребляет электроэнергию. А раз энергия потребляется, значит она должна и учитываться. Давайте, наконец, перейдем к учету электроэнергии.

Для учета электроэнергии обычно используются счетчики учета электроэнергии, почти такие же, как у Вас дома. Обычно для жильцов счетчик представляется в виде “черного ящика” через который проходит проводка, идущая в квартиру. Этот “ящик” каким-то, ему известным способом может считать количество электроэнергии, прошедшей через него, за которую у нас еще иногда и платят. Я думаю, что если Вы метролог (человек, который профессионально занимается различными измерительными приборами), то Вам не надо тратить время на прочтение этой статьи, Вы и так все уже знаете, но если Вы обычный человек – почитайте, может узнаете что-то новое.

Как же, или что же, заставляет крутиться тот алюминиевый диск в счетчике. Может там стоит маленький моторчик, который подгоняет Ваши потраченные киловатты? Может он крутиться просто так, сам по себе? Ну что же уважаемый читатель, с горечью сообщаю Вам, что нам придется погрузиться ненадолго в дебри физики и электричества.

Давайте взглянем на рисунок. Подвижная часть счетчика состоит из алюминиевого диска 1, посаженного на ось 2. Для успокоения колебаний подвижной части служит постоянный магнит 4. Вращающий момент диска образуется при помощи электромагнитов 3 и 4. Электромагнит 3 имеет токовою обмотку, включаемую последовательно с измеряемой нагрузкой, и по ней проходит ток, создающий магнитный поток (для простоты представим, что это некоторое поле, которое появляется при прохождении тока через проводник). Магнитный поток проходит через диск дважды, замыкаясь через детали магнитопровода 4 и образуя в зазоре два потока. Есть такое правило, называется правилом "левой руки”. Если расположить ладонь так, чтобы силовые линии магнитного поля входили в нее, а вытянутые пальцы указывали направление тока, то отставленный большой палец укажет направление силы, действующей на проводник.

Ужас, пока дочитал это правило, чуть не утомился. Если Вы ничего не поняли, то в общем это значит следующее: по катушке счетчика идет ток, появляется магнитный поток и как результат - мы имеем силу, которая будет крутить диск счетчика в определенном направлении. Этим правилом пользуются некоторые нехорошие люди, пытающиеся обмануть счетчик, меняя направления идущего тока. Правило "левой руки" срабатывает и тут, меняется направление силы, действующей на диск.

На железной дороге используется три фазы: фаза А и В для питания контактной сети, а фаза С используется для создания замкнутой электрической цепи (по ней ток возвращается обратно на подстанцию). И следовательно, счетчики там 3-х фазные (или трехэлементные), т.е. стоят в них по три обмотки тока и напряжения (это на стороне 110 кВ) и по две обмотке на стороне 27,5кВ (этим напряжением непосредственно питаются локомотивы).

Сейчас на большинстве железных дорог стоят счетчики, работающие по принципу, который был описан выше. Однако в последнее время стали появляться счетчики электрической энергии нового поколения – микропроцессорные. Их основное отличие – это не столько принцип получения данных (трансформаторы тока и напряжения остаются трансформаторами), а механизм обработки, доступа к полученных данных. В этих счетчиках отсутствует диск, который крутиться, в них аналого-цифровые преобразователи (АЦП) и микропроцессор (МП) делают выборку тока и напряжения для получения конечного результата, отбражаемого на дисплее счетчика.

В этих счетчиках Вы можете использовать гораздо больше дополнительных возможностей:

• Учет по многотарифному режиму (т.е. счетчик считает по разным цена в часы пик, ночные и полупиковые часы);
• Множество вариантов доступа к счетчику (через модем, токовую петлю, RS485\232 и т.д.);
• Большое количество дополнительных параметров отображаемых счетчиками (в пределах сотни) – пики, графики нагрузок, расчеты по тарифам, средние величины и т.п.;
• Класс точности у таких счетчиков выше (т.е. лучше) на порядок по сравнению с индукционными 0.2, 0.5 – против 2.0 индукционных. Правда, для этого в классе точности должны быть и трансформаторы, к которым подключаются такие счетчики.

Я думаю, уважаемый читатель, что я не сильно загрузил Вашу, и без того занятую голову, различными техническими подробностями. В следующей статье про счетчики я попытаюсь рассказать о том, как работать с индукционными и новыми, микропроцессорными счетчиками, какие положительные и отрицательные моменты могут возникнуть при этом. Я кратко расскажу о программах и системах, которые можно построить на базе новых и старых измерительных приборов.

Что почитать про счетчики:

Шлембурже - http://www.slb.com

Лендис и Гир - http://www.landisgyr-co.com

АВВ - http://www.abb.ru

ОАО "Концерн Энергомера" - http://www.energomera.ru