CS-CS.Net: Лаборатория Электрошамана

Анализатор качества электроэнергии OMIX P1414-MA-3R

Сегодня я прямо-таки разродился на кучу постов. Вот так дальше и будет — то затишье, а то куча постов =) В этот раз пост будет мега-маньяческий и сугубо специфический, потому что одни маньяки законтачили с другими, надеясь на долгое плодотворное сотрудничество.

Я уже итак известен как любитель фенечек, фетишей и лампочек индикации (гыгы). Но это всё, как оказалось, фигня. Есть ещё и любители всяких умных домов, автоматики и прочего (это когда с Айфона надо окна дома закрывать, чтобы комары не налетели). А есть, как оказалось, любители всяких фетишных приборов, которые меряют всё подряд и выводят кучу параметров.

Вот один из моих клиентов (хороших) как раз им и оказался. Пост о его маньячестве будет позже, когда мы его с ним закончим, а пока — опишу самый главный маньяческий артефакт — прибор-анализатор качестве электроэнергии OMIX P1414-MA-3R. Сразу же немного рекламы (почти). Данный прибор — от израильской фирмы OMIX, которую я совсем случайно находил несколько лет назад, когда искал себе амперметр на DIN-рейку в щиток. Я тогда нашёл OMIX как дешёвое решение вопроса, но контора, которая ими торговала, была только в Питере.

Контора эта называется — АРК Энергосервис, которая больше известна по словам КИП СПБ =), и вот ссылка на их сайт с описаловом этого прибора, который мы и будем фоткать в куче разных режиов: http://www.kipspb.ru/catalog/6617/element299727.php. Контора хорошая, и, если сильно попросить и оплатить всё безналом, может отправить всякие такие приборы прямо в Москву.

Сначала, традиционно, теория. Есть огромная куча приборов, которые призваны помочь посмотреть на то, что происходит с электросетью. Приборы эти имеют кучу наворотов и сложностью могут быть от простейшего тестера до огромной компьютерной системы. Ну и самой важной особенностью приборов является запись происходящих событий. Это может быть как и непрерывная запись, так и запись только особых событий: пропадание питания, превышение мощности и так далее.

Все эти анализаторы и регистраторы могут понадобиться для решения разных задач. Простому обывателю, полагаю, будет интересно посмотреть, придя домой и увидя обнулённые часы на технике, сколько часов у него не было напряжения и как давно его подали. Человеку, имеющему защиту от аварийного напряжения, будет интересно тоже посмотреть — отключалось ли напряжение дома по защите, или посто потому что его не было. Ведь мы сколько ставим всяких реле напряжения, а статистики по срабатыванию их — нету…

А если такой прибор стоит на предприятии, то там можно отслеживать все радости трёхфазной системы: есть ли перекос фаз, какой ток нейтрали, что творится с коэффициентом мощности (cos fi) и что творится с реактивной мощностью.

Вот один из таких навороченных приборов и попал мне в руки. О том, почему он попал и как будет использоваться, я расскажу уже по факту. А вот его обзор можно сделать уже сегодня: мало ли кому-то сгодится. Предупреждаю сразу: данный прибор «заточен» строго на три фазы! Если использовать его для однофазного измерения, то его функционал будет скуден — это будет, фактически, трёхканальный воль-ампмер-ватт-частотомер. Однако, такой режим не является для этого прибора аварийным или неправильным, что даёт ему огромный плюс! Однако — обо всём по порядку!

Итак, прибор — щитовой. Крепится он в дырку на щите на специальные зажимы:

Защёликвающиеся крепления прибора к передней панели щита

Они нащёлкиваются на прибор, и он притягивается к передней панели их винтами. На DIN-рейку или в обычный щиток такой прибор не встанет, но есть возможность воткнуть его в 19″ шкаф: надо всего лишь взять фальш-панель, прорезать в ней (скажем, лазерной резкой) отверстие и запихать туда прибор, что снова одобряет мой маньяческий фетишизм стандарта 19″.

Теперь ещё раз про использование прибора. Данный прибор занесён в госреестр и является средством измерений, что даёт возможнсть использовтаь его показания в каких-нибудь разборках (судах, например), где надо доказать проблемы с электросетью.

Если использовать прибор как три отдельных (мерить по трём каналам напряжение, ток, мощность, частоту) — он будет работать, и единственное что будет глючить — это внутренняя математика, рассчитывающая всякие показания типа перекоса фаз. Она будет считать, что сети полный кошмар и ужас, но прибор не зависнет и не сломается от этого. Просто какие-то параметры будут не верными (не иметь смысла).

Прибор имеет связь по LAN через протокол TCP/IP и HTTP, что даёт возможность посмотреть его показания удалённо (и залогить их куда-нибудь на сервере). Для всяких ПЛК или промавтоматики есть два более суровых интерфейса — RS-232 и RS-485. По этим интерфейсам доступен полнейший функционал прибора. Ну а для пользователя — красивый экран с кнопками. И несколько языков, включая и русский.

Давайте посмотрим на заднюю панель девайса:

Задняя панель прибора для подключения сигналов и питания

Тут у нас есть подключения для трёх токов, трёх напряжений, напряжения питания, LAN, и интерфейсов связи. Клеммники интерфейсов связи — разъёмыне, их можно легко отсоединить, не откручивая провода:

Клеммники для подключения интерфейсов - разъёмные

А вот ток измеряется интересным бесконтактным способом: через маленькие трансформаторы тока, установленные на плате прибора. Через них пропускается или сразу провод (в случае измерения тока до 6 ампер), или провод от вторичной обмотки трансформатора тока.

Мелкие трансформаторы тока и клеммы для подключения измеряемой сети

Тут у меня образовалось несколько придирок. Во-первых, раз уж делали разъёмные клеммники для интерфейсов — могли бы и сделать разъёмные клеммники для измерений. Быстро ставить-снимать прибор — так уж сразу. С другой стороны, трансформаторы тока не отсоединить с платы — и это важности не имеет. Во-вторых, плата, на которой держатся клеммники, не слишком прочно закреплена внутри прибора и при закручивании винтов клеммников следует проявить осторожность и внимательность.

А в-третьих обнаружилось, что в Ethernet-разъём не влезает патч-корд с колпачком. Тут тоже странно: по идее, это может быть и заводской патч-корд, на котором колпачок залит компаундом и не снимается, а во-вторых, это может быть и промышленный Ethernet, в котором злобные экранированные разъёмы.

Небольшое неудобство: RJ-45 с колпачком не влезает

Ну и разъём Ethernet всё равно торчит за пределы корпуса прибора — могли бы его сдвинуть целиком, и дать возможность втыкать что угодно.

Подключение локальной сети (Ethernet)

Видимо, к сожалению, рынок таких приборов проектируется через огромную цепочку лиц, а эксплуатируется суровыми мужиками, которые не знают таких прелестей, и относятся к таким приборам не слишком требовательно, мол, наладили, помучились — работает — и хорошо!

Для простейшей демонстрации можно сделать всего лишь самое простое подключение: подать на прибор питание (тут следует напомнить, что всякие такие приборы питаются только от нормального сетевого напряжения, а не работают, как реле напряжения, от того же питания, которое они меряют), и это же питание завести на измерительный вход L1-N:

Схема для простешего измерения (одно напряжение сети)

Мы пойдём немного дальше, и из имеющегося барахла соорудим розетку и трансформатор тока (40/5А). А в качестве нагрузки используем обычный чайник на 2,2 кВт.

Схема для измерения напряжения и тока по одному из каналов

Обратите внимание, что у данного прибора есть определённая полярность подключения трансформаторов тока (ТТ). Около ТТ на приборе указано направление протекания измеряемого тока (стрелками) и написаны названия «I» и «K». На трансформаторе тока от ABB (TRF/M 40 — удобная штука на DIN-рейку) тоже указаны метки «S1-K» и «S2-L». В дальнейшем я, кажется, ошибся, и получил отрицательный ток =) Переключать и исправлять ошибку не стал из-за того, что нафоткал до этого кучку фоток, и не хотелось начинать все измерения заново.

Трансформатор тока ABB TRF/M и обозначения контактов на нём

Вот так вот подключаем ТТ для измерений:

Бесконтактное подключение измерительной линии тока

И — включаем питание прибора!

Прибор загружается аки компьютер:

Включаем питание - прибор загружается

А после загрузки показывает последний режим, в котором находился до выключения. Так оказалось, что у меня это не главное меню, а значения напряжений. Вот и посмотрим, что он выдаёт. Далее по статье будут идти фотки с экрана прибора =)

Измерение напряжения по фазам

Сразу же опишу общее: если прибор выводит такие вот красивые цифры, то он ещё и запоминает пиковые значения (Min и Max) отображаемого. Эти значения запоминаются за всё время работы прибора и, чтобы их обнулить, надо нажать «Очист».

Чтобы посмотреть сразу всю сводку (кому-то может понравиться смотреть именно так), можно нажать кнопку «Табл» и получить вот такое вот (и сразу же расстроиться, вспомнив то, что прибор трёхфазный):

Таблица напряжения и тока по фазам (у нас подключена одна)

Можно посмотреть линейные напряжения (естественно, что 380 мы тут не дождёмся; к сожалению, у меня однофазный ввод в квартиру, и я не могу показать это):

Линейное напряжение (между фазами)

А вот — частота сети:

Измерение частоты сети

Теперь врубаем чайник и смотрим на то, что творится с током на приборе:

Тестовая схема на основе чайника =)

Ток колбасится, а потом вдруг останавливается вот на таком значении:

Ставим чайник нагреваться и смотрим ток. Что-то не то?

…и что-то тут не то! 220*19 = это примерно 4 кВт. А чайник у нас — на 2,2 кВт. 2200/220 = 10Ампер.

А секрет простой: мы забыли установить правильный коэффициент трансформации для ТТ. Чтобы это сделать, надо будет воспользоваться системным меню настроек прибора. Для этого мы несколько раз тыкаем кнопку «Back» и попадаем вот в это меню:

Заходим в системное меню

Техническое меню содержит настройки связи, тревог (Alarm, переведено как «сигнализации») и нужных нам коэффициентов трансформации. Это меню всегда защищено паролем от очумелых ручек. Пароль по умолчанию — «1». Вводится он немного мутноватым способом: стрелками выбираем нужную цифру, Enter’ом тыкаем на неё и вводим. А для завершения ввода «нажимаем» решётку:

Для входа в системное меню надо ввести пароль

Пароль при этом отображается открытым текстом, так что никому его не показывайте =)

Лезем в настройки коэффициента трансформации:

Меню настройки коэффициента трансформации тока

Выставляем правильный коэффициент для нашего ТТ (40/5А):

Задаём правильный коэффициент трансформации

И снова тыкаем чайник. И получаем полную гыгычу =) 7,8 ампер =))

Теперь ток показывается более-менее верно!

А напряжение при этом падает до 207 вольт =) Это, кстати, наглядный пример того, что бывает если не правильно рассчитать кабель и заложить его слишком меньшего сечения. Тогда на нём падает (просаживается) довольно большое напряжение, и кабель греется.

Просадка напряжения на тонких проводах

Тут у меня был использован проводок 3×0,75 кв.мм, который под конец кипячений чайника довольно ощутимо нагрелся.

А теперь подсчитаем мощность. По идее, должно быть 207*7,8 = 1614,6 Ватт, то-есть 1,6 кВт. Что же? Прибор не врёт:

Измерение мощности

(только помните, что у меня тут минус вылез из-за кривого подключения ТТ и моей лени переделать)

А теперь ткнём кнопку «Табл» и посмотрим снова интересности:

Сводная табличка по мощности и cos fi

А интересности тут такие, что в самом низу показан тот самый коэффициент мощности: Cos fi. Вот он у нас равен 0,99 — то-есть, наша нагрузка чисто активная. А ещё напоминаю, что для каждого из таких режимов отображения можно посмотреть или график, или оромные няшные крупные цифирки.

А теперь пойдём извращаться дальше. Полезем-ка и посмотрим, шо там вообще тврится в самой сети:

Меню анализа качества сети

Сначала поглядим на синусоиду. У меня жилой дом, и она более-менее в норме, и не такая уж кривая, хоть её неидеальность видна:

График сетевого напряжения

А теперь, специально для любителей тёплого лампового звука и для любителей толстых медных проодов с покрытием из бархатистого золота посмотрим-ка гармоники сети, сначала низшие:

Гармоники напряжения сети (1-31)

А потом — высшие. Я вот тут недостаточно помню курс цифровых фильтров в институте, но, мне кажется, такого дерьма в сети быть не должно:

Гармоники напряжения сети (32-64)

А вот то, чего мы лишаемся на однофазке — диаграмма сдвига фаз:

Фазовая диаграмма сети

А ещё прибор умеет многое. Можно настроить ему запись данных (пиков, провалов) в течение некоторого времени. Можно заставить его логить разные измеряемые значения за определённое время (раз в секунду, раз в час и т.д.), а потом смотреть таблицы и гистограммы. Память циклическая, старые значения затираются новыми. Ещё есть те самые «сигнализации», где можно задать кучку уставок по превышению или понижению параметров и логить и эти события в память, а потом просматривать.

Такой прибор будет мега-радостью для тех, у кого трёхфазный ввод в кватиру (в новостройках) и кто имеет денег для того, чтобы поставить себе такую штуковину. Она у него будет замечательно работать и показывать много интересного касательно его квартиры.

А мне остаётся показать ещё парочку фишек. С прибором можно общаться по программе (которую можно скачать с сайта КИП-СПБ). Программа достаточно тупая и не имеет защиты от ошибок. Ей можно задать IP-адрес прибора, и, если связь будет — она будет выдавать вот такую вот табличку параметров:

Скриншот программы связи с прибором

Или вот такой вот график (не сохраняется в памяти, рисуется просто так). Для графика я решил снова покипятить чайник, и на нём можно наблюдать провал напряжения вместе с возврастанием тока. Минус программы ещё и в том, что нет никакой масштабной сетки и шкалы. Шкала рисуется как попало, а не округляется до целых значений (нет круглой цены деления):

Онлайн график напряжения и тока

К программе можно подклюить неограниченное количество приборов.

Ну а если у вас есть Айфона или ещё что-то — то вы можете сделать ещё проще и интереснее. Тупо зайти на прибор по HTTP. В этом случае прибор работает очень интересно. Народ не стал париться, а сделал показ картинки с экрана прибора по HTTP. Причём на картинку (на «кнопки») можно тыкать! И тогда это будет восприниматься прибором как тыканье кнопок вживую:

WEB-интерфейс прибора

Картинка передаётся в формате png и может быть сохранена куда угодно (распечатана, выслана). Фактически, в некотором случае, это может быть самый удобный способ снятия показаний.

Ну а для всяких программ и статистики, по ссылкам (их не видно, они ниже по странице) можно скачать парочку csv-файлов с залогированной информацией с прибора.

Итак, ещё раз. Данный прибор — суровая штуковина, посредством которой можно как следует наказать (и доказать) товарищей, которые гадят в сеть, скажем, нескомпенсированной реактивной мощностью. Можно залогировать провалы напряжения в сети. а можно использовать как очень дорогой измеритель кучи параметров.

Ну, что касается цены, то данный прибор — довольно дешёвый из своего класса. Эти славится OMIX, и они молодцы!