Чтo считает электросчётчик?

В прошлом номере мы вспомнили, что Великий Девятнадцатый век принёс сотни больших открытий и изобретений в области электричества и его практического применения: закон электромагнитной индукции, электрические машины, освещение электричеством, трансформатор и системы передачи электричества на расстояние.

Следующим достижением человечества стало понимание того, что за электроэнергию как продукт надо платить, и как товар – учитывать.

Сначала производитель и потребитель договаривались, сколько нужно платить за горение стольких-то ламп в течение такого-то времени – при этом точность и проверка были невозможны.

Самый первый счётчик показывал время, в течение которого было включено оговорённое количество ламп. В электрохимических приборах потребление рассчитывалось по потере в весе электрода, помещённого в электролит, через который шёл ток, кратный потребляемому. Механические счётчики сопоставляли с потреблением электроэнергии параметры качания маятников над катушками с током, частоту вращения ротора электромотора, или произведение величины тока, проходящего через якорь двигателя на напряжение на статоре. Все эти аппараты можно было использовать преимущественно для постоянного тока. Между тем, наступала эра тока переменного, и надо было придумать приборы, измеряющие потребление электроэнергии переменного тока, о которых и пойдёт речь сейчас.

В 1885–1888 годах итальянец Галилео Феррарис, хорват Николя Тесла и американец Оливер Блэкберн Шелленбергер открыли эффект вращающихся полей: два не совпадающих по фазе поля переменного тока могут заставить вращаться сплошной ротор, такой как диск или цилиндр.

Это сумели использовать в счётчике, получившем название индукционного. В 1889 году венгр Отто Титуц Блати подал первую заявку на патент аппарата подобного типа. Первые счётчики Блати весили 23 кг (правда, к 1914 вес удалось снизить до 2,6 кг). Изобретённый в 1894 году Оливером Б. Шелленбергером прибор имел барабанный счетный механизм, и весил 18,5 кг.

В 1899 году Людвиг Гутман разработал «счётчик ватт-часов активной энергии переменного тока»: на роторе – цилиндре со спиральной прорезью, расположенном в полях катушек напряжения и тока, крепился диск, который использовался для торможения с помощью постоянного магнита.

Последующие усовершенствования были направлены на уменьшение веса и габаритов, расширение диапазона нагрузки, напряжения и температуры, уменьшения трения на осях и повышения долговечности.

Индукционные приборы учёта широко используются и сегодня благодаря их низкой стоимости и отличным показателям надёжности. Кроме традиционных, за сто лет были разработаны трехфазные счетчики, использующие две или три системы измерения, установленные на одном, двух или трех дисках. Но надо сказать, уже в начале ХХ века был изобретён аппарат Электрического акционерного общества Б.Шуккерта в Нюрнберге, который в разное время отсчитывал энергию по разным тарифам – он был комбинирован с часами, имеющими 2 циферблата для дневных и ночных часов, и время действия тарифов устанавливалось двумя стрелками, как на будильнике. Счётчики Броутена и Рутена управлялись главными часами, находящимися на центральной станции в зависимости от времени суток или года.

Счётчик Томпсона имел две оболочки с целью не допускать мошенничества – то есть доступа к механическим и электрическим внутренностям – сейчас против «сматывания» показаний в обратную сторону применяются более технологичные системы. Аппарат Люкс включал абонента только когда в него опущена монета – как предоплата за энергию, которая будет расходоваться с момента включения.

Электронные счётчики изобретены довольно давно, но были трудоёмки в изготовлении и громоздки (вспомните аппараты Блати и Шелленбергера, а также ламповые радиоприёмники – и сопоставьте элементную базу). Но в 1970-х годах появились аналоговые и цифровые интегральные микросхемы, и на них были разработаны точные и малогабаритные приборы. Ещё в 1960 годы возникла идея считывания показаний счетчиков на расстоянии – задавать их параметры дистанционно умели уже в начале века. Первоначально использовалась дистанционная импульсная передача, затем различные средства передачи данных, сейчас для этого предусмотрено встроенное программное обеспечение.

Самые распространённые в России современные электронные Меркурии – это однофазные и трёхфазные приборы для измерения и/или тарифного учёта активной активной и/или реактивной энергии и мощности в одном и/или двух направлениях, для учёта потерь, контроля показателей качества электроэнергии. Внутренний тарификатор позволяет вести учёт по 2–4 тарифам в 16 временных зонах суток и программировать каждый день недели и месяц года по индивидуальному тарифному расписанию. Данные выводятся на антиреверсное электромеханическое устройство — барабанчики с цифрами, означающими количество киловатт—часов, или на жидко-кристаллический индикатор, который может показать количество учтённой электроэнергии раздельно по каждому тарифу и сумму по всем тарифам за сутки, любой месяц текущего года, и за год нынешний и год минувший. В некоторых есть выход – на телеметрический канал и/или GSM для подключения к АСКУЭ (автоматизированной системе коммерческого учёта энергии).

Электронные технологии не только предоставляют удобство считывания показаний и компактность прибора, но и обеспечивают его высокую точность. Первый стандарт для измерения расхода электроэнергии был разработан еще в 1910 году, подчёркивалась большая важность его коммерческой стороны – чтобы не было недоплаты, переплаты и хищений, при возможности проверки потребления. Уже в 1901 г у счётчика Шуккерта отклонение показателей от истины не превышало 1%, прибор был настолько чувствителен, что начинал работать «тотчас как будет включёна даже одна лампочка в 5 свечей». Подчёркивалось, что «своим точным контролем он даёт возможность вести экономичную эксплуатацию и беречь лампы и ток».

В настоящее время считается удовлетворительным для большинства счетчиков, находящихся в коммунально-бытовом применении, уровень точности 2%. Класс точности электронных – 0,5 /1,0.

Так что же считает электросчётчик? – Учитывая, что мы ни секунды не живём без электричества, – он измеряет интенсивность нашей жизни, будь то дома или на работе.