Как экономить электричество с помощью стабилизатора напряжения

17.12.2017, 23:10,
Любопытно

Просмотров: 876

Может ли реально стабилизатор дать экономию электрической энергии? Вопрос на первый взгляд простой. Ответ напрашивается сам — «конечно нет», ведь закон сохранения энергии никто не отменял. Но давайте попробуем разобраться внимательней.

Стабилизатор электрического напряжения — отличное решение для защиты техники от перепадов напряжения в электросети. Но кроме этого он может экономить деньги потребителей, так как при пониженном напряжении в сети значительно увеличивается время работы техники, а значит и возрастают затраты на оплату счетов.

При помощи стабилизаторов напряжения мы защищаем оборудование от проблем, возникающих в электросети. При этом очень многих пользователей интересует, можно ли добиваться экономии электрической энергии, используя стабилизаторы.

Польза стабилизатора

В идеальной ситуации стабилизатор не требуется. Однако такое бывает крайне редко. На выходе стабилизатора при этом показатель напряжения составляет 220 В, как и на входе. Отметим, что у стабилизатора есть незначительное местное сопротивление, от которого зависят потери. Качественные устройства имеют КПД 95%. У стандартных моделей, мощность которых составляет 12 киловатт, показатель потерь 600 Вт. В случае трёхфазного оборудования на 36 киловатт потери будут втрое больше.

Работа с низким напряжением

Если напряжение меньше 220 В, то возникают проблемы с работой:

холодильников;

осветительных приборов;

кондиционеров и т. д.

Используя стабилизатор, можно решать данные проблемы. Но будет ли достигаться экономия в этом случае? Разумеется, нет. При подъёме напряжения стабилизатором входящий ток растёт пропорционально увеличению напряжения. В силу вступает закон сохранения энергии.

Работа с повышенным напряжением

Увеличенное напряжение вызывает проблемы с работой различных устройств. После установки стабилизатора всё оборудование функционирует нормально. Но есть ли экономия при этом? В тот момент, когда происходит снижение напряжения до 220 вольт, входящий ток снижается пропорционально. Показатель мощности на входе и выходе будет одинаковым. Соответственно, повышенное напряжение будет возмещаться уменьшением потребляемого тока. Показания счётчика будут такими же, как в случае напряжения 220 вольт. Поэтому такой вариант позволяет сэкономить средства.

Стабилизатор напряжения — прибор, предназначенный для стабилизации напряжения электрической сети.

Изучаем вопрос на основе «школьной» физике.

Рассмотрим различные ситуации с напряжением в сети.

Допустим в сети — ровно 220 Вольт. В этом случае стабилизатор работает как трансформатор с коэффициентом трансформации «единица». Но стабилизатор — прибор не идеальный, он имеет внутреннее сопротивление, а значит имеет небольшие потери энергии на выделяемое тепло.

Вывод: в случае нормального входного напряжения использование стабилизатора приводит к потери электроэнергии, дать экономию он не может.

Рассмотрим вариант, когда в сети пониженное напряжение, к примеру 190 Вольт. Мы включаем стабилизатор. И о чудо — на выходе 220 Вольт. Получили 190 Вольт, сделали 220 Вольт, все приборы в доме работают хорошо. Холодильник работает хорошо, чайник быстро греет воду. И все работает от 190 Вольт. Возможно мы получили экономию электричества? К сожалению нет. Для питания необходимой нагрузки стабилизатор использует большую силу тока на входе, работает закон сохранения энергии. Сила тока на входе будет больше номинальной мощности питаемых приборов пропорционально падению напряжения внешней сети. Сам стабилизатор будет так же потреблять небольшую часть энергии.

Вывод: в случае пониженного напряжения использование стабилизатора приводит к потери электроэнергии, дать экономию он не может.

Рассмотрим вариант, когда в сети повышенное напряжение, к примеру 250 Вольт. Мы включаем стабилизатор. На выходе прибора теперь 220 вольт. Все приборы в доме работают хорошо. Холодильник работает хорошо, чайник быстро греет воду. Но теперь все работает от 250 Вольт. Возможно мы получили большой перерасход электричества? К счастью, нет. Для питания необходимой нагрузки стабилизатор использует меньшую силу тока на входе, работает закон сохранения энергии . Сила тока на входе будет меньше номинальной мощности питаемых приборов пропорционально повышению напряжения внешней сети. Однако сам стабилизатор будет так же потреблять небольшую часть энергии.

Вывод: в случае повышенного напряжения использование стабилизатора приводит к потери электроэнергии, дать экономию он не может.

Мы рассмотрели все возможные случае значения напряжения в сети и пришли к выводу, что с точки зрения школьного курса физики экономии энергии быть не может, а значит экономии нет. То есть стабилизатор напряжения не может экономить электроэнергию.

Можно было бы закончить на этом, но постараемся изучить вопрос глубже.

Изучаем вопрос на основе «не школьной» физике.

Ясно, что стабилизатор не может дать больше электроэнергии, чем получает на входе. Оспаривать действие закона сохранения энергии я не буду.

Однако, использование стабилизатора напряжения реально дает экономию электроэнергии. И вот почему.

Все дело в эффективности работы самих потребителей. Все электрические приборы проектируются для использования при нормальных значениях параметров тока. И именно при нормальном напряжении они имеют максимальный КПД (коэффициент полезного действия). При пониженном или повышенном напряжении КПД будет снижаться. А значит больше энергии пойдет на освещение, нагревание, охлаждение и другие виды работ.

Рассмотрим конкретные примеры.

Освещение. Все наблюдали, что при пониженном напряжении лампочки накаливания светя очень тускло. При напряжении в 180 Вольт яркость свечения лампы падает в два раза. Значит для освещения комнаты нужно будет включить еще одну лампу. При этом энергия конечно не пропадает, просто большая часть ее уйдет в выработку тепла.

Использование стабилизатора в этом случае дает реальную экономию электроэнергии на освещение.

Холодильник. При пониженном напряжении холодильник работает плохо, часто запускает компрессор, долго его не выключает. При очень низком напряжении может часто отключаться, так и не набрав «холода». При пониженном напряжении плохо работает электродвигатель компрессора. Как следствие давление хладагента не достаточно для эффективной теплоотдачи. Напряжение падает на 20 %, а компрессор вынужден работать в два раза дольше.

Использование стабилизатора в этом случае дает реальную экономию электроэнергии на охлаждение.

Чайник. Более простого устройства не найти. Но и чайник не любит пониженного напряжения. Хотя нет. Чайники в принципе «все ровно». Мы не любим, когда вода в чайнике греется пол часа, или вовсе не нагревается до нужной температуры. Пропадает ли здесь электроэнергия? Конечно нет. Просто при медленном нагреве чайник успевает отдать больше тепла окружающей среде. То есть чайник работает и как тепловой радиатор.

Использование стабилизатора в этом случае дает реальную экономию электроэнергии на нагревание.

Вибрационный насос. Повышенное напряжение приведет к тому, что с большей силой якорь магнита будет ударяться о корпус насоса. Да звук работы насоса станет громче, но будет ли он качать больше воды. Нет, частота работы будет та же, и объем поршня то же не вырастет. КПД насоса в этом случае упадет. При пониженном напряжении насос будет работать менее эффективно, возможно упадет производительность (вплоть до полной остановки). При пониженном напряжении увеличиться сила тока в обмотках электромагнита насоса, что приведет к его перегреву.

Использование стабилизатора в этом случае дает реальную экономию электроэнергии на прокачку воды.

Итак. Подведем общий итог рассуждений.

Может ли стабилизатор напряжения экономить электричество? Делаем вывод на основе «школьной» и «не школьной» физики.

С точки зрения простой физики стабилизатор не может дать экономию потребляемой электроэнергии. И это так.

Но с точки зрения необходимости выполнить полезную работу, использование стабилизатора напряжения может дать экономию электроэнергии, необходимой для выполнения единицы работы. Так в этом случае стабилизатор напряжения приводит к сокращению потерь питаемых электрических приборов.

Закончить статью хотелось бы эпизодом из мультфильма. «Холодильник, который мы на прокат берем, он наш или государственный? Холодильник — государственный. А холод, который он дает? А холод — наш, мы его ради холода и берем!»

Вот и с электроэнергией — так же. Для нас важнее сколько энергии пойдет на производство холода, а не сколько энергии потребит всего холодильник. Если в итоге на выработку единицы холода электроэнергии пошло меньше, значит стабилизатор напряжения может экономить электричество.

Источники света особенно чувствительны к перепадам напряжения в сети. Колебания напряжения приводят к миганию осветительных установок — так называемому фликер-эффекту. Мерцание вызывает утомление зрения, психологический дискомфорт, а при длительном воздействии снижает производительность труда и способствует развитию травматизма на производстве и в быту.

Помещение с пониженным вольтажом требует увеличения числа осветительных приборов: при напряжении 180 В яркость свечения лампы накаливания падает в два раза. Следовательно, увеличивается общая нагрузка на сеть, что особенно критично для устаревших линий электропередач.

Особенно это актуально для собственников загородной недвижимости. Нередко в зонах частной застройки электроснабжение оставляет желать лучшего — не исключены частые перепады напряжения. Такие показатели неприемлемы для сложной электротехники, например для автоматики газового котла, и могут привести к аварийной остановке, поломке или полному выходу из строя оборудования. Лучшим выходом из ситуации станет использование специализированных моделей стабилизаторов напряжения, разработанных для совместной работы с системами газового оборудования.