Меню

Потребление стабилизатора без нагрузки

Может ли стабилизатор напряжения экономить электричество?

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 напряжения — прибор, предназначенный для стабилизации напряжения электрической сети. Изучаем вопрос на основе «школьной» физики. 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 свою статью, но я постараюсь изучить вопрос глубже.

Изучаем вопрос на основе «не школьной» физики. Ясно, что стабилизатор не может дать больше электроэнергии, чем получает на входе. Оспаривать действие закона сохранения энергии я не буду. Однако, на мой взгляд 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 светят 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. Чайнику, в принципе, «всё 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 тоже не вырастет. КПД насоса в этом случае упадет. При пониженном напряжении насос будет работать менее эффективно, возможно упадёт производительность (вплоть до полной остановки). При пониженном напряжении увеличиться сила тока в обмотках электромагнита насоса, что приведёт к его перегреву.

Читайте также:  Lm2596s схема стабилизатор тока

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 берём!»

Вот и с электроэнергией — так же. Для нас важнее сколько энергии пойдёт 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 .

Подробные характеристики современных стабилизаторов напряжения Российской компании «Бастион» вы найдёте в разделе стабилизаторы напряжения и в разделе стабилизаторы для котлов .

Сделав выбор в пользу стабилизаторов напряжения для котлов отопления , непременно зайдите в интернет-магазин известного российского производителя электроприборов для систем отопления БАСТИОН – skat-ups.ru .

Подписывайтесь на наш канал, ставьте лайки!

Узнавайте больше про эффективные и недорогие приборы, делающие нашу жизнь комфортной!

Источник

Какой мощности выбрать стабилизатор?

Выбор стабилизатора напряжения по мощности картинка

Мощность является важнейшим параметром любого стабилизатора напряжения. Если она подобрана неверно, то прибор, независимо от топологии, точности и быстродействия, не сможет нормально функционировать и не справится со своими задачами.

В этой статье мы более подробно разберем вопрос правильного подбора стабилизатора напряжения по мощности.

Содержание

  • Алгоритм расчёта мощности стабилизатора
  • Выясняем мощность подключенной к стабилизатору нагрузки
  • Прибавляем запас по мощности
  • Подбираем модель стабилизатора
  • Пример подбора стабилизатора по мощности
  • Подводим итог

Алгоритм расчёта мощности стабилизатора

При подборе необходимой модели стабилизатора напряжения его неправильно рассчитанная мощность может привести к следующим последствиям:

  • стабилизатор с выходной мощностью, меньшей, чем требуется, будет постоянно отключаться или вообще не запустится, а возможно и выйдет из строя;
  • приобретение устройства с мощностью, намного превышающей требуемое значение, будет бесполезной тратой средств. Прибор в процессе работы будет недозагружен, что снизит его КПД.

Для определения актуальной мощности стабилизатора и правильного выбора подходящей модели рекомендуем придерживаться алгоритма, состоящего из трёх действий:

  1. Выяснить мощность нагрузки.
  2. Прибавить запас к значению мощности, потребляемой нагрузкой.
  3. Подобрать по итоговой величине подходящую модель стабилизатора.

Разберём три указанных пункта и проанализируем наиболее распространённые ошибки, сопутствующие каждому из них.

Выясняем мощность подключенной к стабилизатору нагрузки

Мощность нагрузки равняется сумме мощностей всех подключённых к стабилизатору устройств. Перед расчетом суммарного значения мощности необходимо выяснить энергопотребление каждого из потребителей. Это сделать очень просто: мощность электроприборов обычно указывается в технической документации и дублируется на заводской табличке, прикреплённой к изделию.

Несмотря на видимую простоту действия, на данном этапе можно совершить несколько серьёзных ошибок, которые повлекут за собой выбор стабилизатора, не подходящего под ваши задачи.

Особое внимание стоит обратить на оборудование, для которого указывается несколько мощностей: насосы, обогревательная, звуковая, климатическая техника и т.д. Важно различать мощность электрическую и мощность, выдаваемую изделием при выполнении своих прямых задач, например, тепловую – для нагревательных котлов, охлаждения – для кондиционеров, звуковую – для аудиосистем.

У электроприборов, конструкция которых содержит ёмкостные компоненты или электродвигатели, активная и полная мощности могут существенно различаться. Поэтому приобретение рассчитанного на 1000 ВА стабилизатора при нагрузке в 1000 Вт может стать неверным решением – прибор окажется перегружен со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Во избежание данной ошибки, следует перевести Ватты в Вольт-Амперы и проанализировать не только активную, но и полную мощность нагрузки. Перевод из Ватт в Вольт-Амперы осуществляется делением значения в Ваттах на специальный параметр – коэффициент мощности или cos(φ): ВА=Вт/cos(φ).

Сos(φ) отражает зависимость активной мощности устройства от полной. Чем ближе величина cos(φ) к единице, тем меньше энергии рассеивается в виде электромагнитного излучения и тем больше преобразуется в полезную работу.

Численное значение cos(φ) обычно (но не всегда) указанно в технической документации прибора, потребляющего переменный ток (может обозначаться как «cos(φ)», «Power Factor» или «PF»). Если производитель не предоставил информацию о коэффициенте мощности своего изделия, то для бытовой техники допустимо принять cos(φ) в пределах 0,7-0,8, кроме устройств, преобразующих электроэнергию в свет и тепло (лампы накаливания, электрочайники, утюги и т.д.), для них интервал значений коэффициента мощности – 0,9-1.

Читайте также:  Втулки передних стабилизаторов для патфайндер

Современная техника, в первую очередь компьютеры, часто оснащается блоком питания с коррекцией коэффициента мощности, которая приближает данный параметр к единице – 0,95-0,99. Если уверенности в наличии такой функции (обозначается «PFC» или «ККМ») нет, то для cos(φ) рекомендуется применить значение из указанного в предыдущем абзаце типового диапазона.

Полную мощность нагрузки следует рассчитывать с использованием только значения коэффициента мощности оборудования, соответствующего этой нагрузке, а не с использованием значения входного коэффициента мощности стабилизатора!

Производители указанной техники иногда приводят максимальное энергопотребление непосредственно в характеристиках каждой модели, а иногда наоборот – дают только номинальное значение мощности, стараясь не привлекать внимание к неминуемым скачкам тока. Рекомендуем внимательно изучить сопутствующую любому оборудованию документацию и поискать информацию о фактической мощности, потребляемой устройством при пуске и в различных режимах работы. Мощность нагрузки определяется с использованием наибольшего из приведённых для каждого устройства значений!

Помимо механизмов с электродвигателями, высокие пусковые токи характерны и осветительным приборам. Причем не только с галогенными лампами и лампами накаливания, но и с популярным в последнее время светодиодными. Светодиоды не имеют пусковых токов, но большинство светильников, реализованных на их базе, снабжены конденсаторами, включение которых вызывает резкое увеличение потребляемого тока.

При выборе стабилизатора для защиты крупной светотехнической системы следует учесть, что значение мощности, возникающее при запуске такой системы, может многократно превышать номинальное.

Прибавляем запас по мощности

Правильно выбранный стабилизатор должен иметь выходную мощность, превышающую мощность, необходимую для электропитания нагрузки. Разница между мощностью стабилизатора и фактическим энергопотреблением нагрузки называется запасом мощности.

Рекомендуемый запас составляет 30% от величины энергопотребления нагрузки. Данное значение позволит:

  • подключить к устройству в процессе эксплуатации дополнительные приборы, мощность которых не учитывалась при изначальном расчёте нагрузки;
  • избежать перегрузки в случае сильного падения напряжения в электросети.

Дадим разъяснение по второму пункту. Дело в том, что мощность стабилизатора при выходе питающего напряжения из определённых пределов (рабочего диапазона) уменьшается. В частности, при 135 В в сети, стабилизатор вместо заявленных 500 ВА выдаст только 400 ВА и, соответственно, не сможет запитать предельную к его номиналу нагрузку.

Для некоторого оборудования рекомендуется заложить запас мощности свыше 30%. Это, например, кондиционеры или IT-техника. В первом случае, данное решение объясняйся ростом потребляемой кондиционером мощности в процессе эксплуатации устройства (вызвано неизбежным загрязнением фильтрующей сетки). Во втором случае – тенденцией к постоянному увеличению мощностей телекоммуникационного оборудования.

Подбираем модель стабилизатора

Для определения подходящей по мощности модели необходимо сверить мощностной ряд предлагаемых производителем стабилизаторов с энергопотреблением нагрузки – ближайшее в большую сторону значение в мощностном ряду и будет необходимой мощностью стабилизатора.

Пример подбора стабилизатора по мощности

Стабилизатор приобретается для одновременной защиты трех однофазных потребителей. Не будем акцентировать внимание на конкретном виде устройств, назовем их просто: потребитель 1, потребитель 2 и потребитель 3.

Согласно заводским паспортам:

  • номинальная мощность потребителя 1 составляет 600 Вт, потребителя 2 – 130 Вт, потребителя 3 – 700 Вт;
  • коэффициент мощности потребителей 1 и 2 равен 0,7, потребителя 3 – 0,95.

Определяем мощность нагрузки. Пусть потребитель 1 относится к категории оборудования, характеризующегося наличием высоких пусковых токов. При расчёте используем не его номинальную мощность, а максимальную – пусковую, равную согласно технической документации 1800 Вт. Используя вышеуказанную формулу, переведём мощность каждого потребителя из Вт в ВА:

  • 1800 / 0,7 = 2571,4 ВА – для потребителя 1;
  • 130 / 0,7 = 185,7 ВА – для потребителя 2;
  • 700 / 0,95 = 736,8 ВА – для потребителя 3.

Теперь определим суммарную потребляемую мощность планируемой нагрузки в Вт и ВА:

  • 1800 + 130 + 700 = 2630 Вт;
  • 2571,4 + 185,7 + 736,8 = 3493,9 ВА.

Дальнейший выбор стабилизатора будем проводить, учитывая, что полная мощность нагрузки на устройство составит 3493,9 ВА, а активная – 2630 Вт (обратите внимание на разницу значений в Вт и ВА).

Далее определяем запас мощности. Примем рекомендованную величину запаса мощности в 30% от энергопотребления нагрузки – для получения численного значения необходимого запаса умножим на 0,3 ранее рассчитанные суммарные мощности планируемой нагрузки:

  • 2630 х 0,3 = 789 Вт – запас активной мощности;
  • 34,939 х 0,3 = 1048,17 ВА – запас полной мощности.

Следовательно мощность нагрузки с учётом запаса составит:

  • 2630 + 789 = 3419 Вт;
  • 3493,9 + 1048,17 = 4542,07 ВА.

Теперь выберем модели однофазного стабилизатора с необходимой мощностью для электропитания нашей нагрузки (с учетом запаса), используя стандартный мощностной ряд однофазных инверторных стабилизаторов производства ГК «Штиль»:

Ближайшая с большей стороны к расчётным значениям мощность – 5000 ВА и 4500 Вт, следовательно, именно такой стабилизатор подходит для подключения потребителя 1, потребителя 2 и потребителя 3.

Предположим, что потребителя 1, потребителя 2 и потребителя 3 необходимо подключить не к однофазному, а к трехфазному стабилизатору. Стандартный мощностной ряд ГК «Штиль» для подобных устройств следующий:

Полная мощность, ВА Активная мощность, Вт
6000 5400
10000 8000
15000 13500
20000 16000

Нагрузку со значением полной мощности в 4542,07 ВА и активной – в 3419 Вт, возможно подключить к одной фазе трехфазного стабилизатора с выходной мощностью 15000 ВА / 13500 Вт, в котором отдельная фаза выдаст максимально – 5000 ВА / 4500 Вт.

Выбрать менее мощную модель стабилизатора позволит распределение нагрузки, то есть подключение каждого потребителя к отдельной фазе. Наибольшая нагрузка будет на фазе, питающей потребитель 1, энергопотребление которого – 1800 Вт / 2571,4 ВА.

Рассчитаем необходимый потребителю 1 запас мощности (примем рекомендованное значение запаса в 30%):

  • 1800 х 0,3 = 540 Вт – запас активной мощности;
  • 2571,4 х 0,3 = 771,4 ВА – запас полной мощности;
  • 1800 + 540 = 2340 Вт – активная мощность потребителя 1 с учётом запаса;
  • 2571,4 + 771,4 = 3342,8 ВА – полная мощность потребителя 1 с учётом запаса.

Значит, максимально возможная нагрузка на одну фазу стабилизатора при условии подключения трех потребителей к различным фазам может составить: 3342,8 ВА / 2340 Вт.

Выберем модель стабилизатора с выходной мощностью 10000 ВА / 8000 Вт, в которой допустимая нагрузка на одну фазу приблизительно равна 3333 ВА / 2666 Вт. В данном случае допустимо выбрать стабилизатор с полной мощностью чуть меньшей, чем расчётная – фактически это снизит запас по мощности для потребителя 1 на 1-2%.

Подробнее с модельным рядом инверторных стабилизаторов «Штиль» можно ознакомиться, перейдя по ссылке:
Cтабилизаторы напряжения «Штиль» инверторного типа.

Подводим итог

Во избежание ошибок при определении мощности стабилизатора и траты денег на прибор, который в итоге окажется бесполезным, необходимо:

  • использовать при расчёте мощности нагрузки значение мощности, потребляемой электроприбором из сети, а не значение мощности, характеризующей полезную работу этого электроприбора;
  • использовать при расчёте полной мощности нагрузки коэффициент мощности, соответствующий этой нагрузке, а не входной коэффициент мощности стабилизатора;
  • рассчитывать мощность нагрузки с обязательным учётом пусковых токов для всех устройств, характеризующихся их высоким значением;
  • при необходимости переводить Вт в ВА и анализировать мощность нагрузки в единицах измерения соответствующих единицам, на основе которых выстроен мощностной ряд стабилизаторов;
  • выбирать мощность стабилизатора с учетом необходимого запаса;
  • выбирать стабилизатор с номинальной мощностью выше, чем расчётная мощность нагрузки (допустимо лишь небольшое округление нагрузочной мощности в меньшую сторону, при условии наличия предварительно заложенного запаса мощности);
  • выбирать трехфазный стабилизатор для однофазной нагрузки, анализируя не только номинальную выходную мощность устройства, но и мощность отдельной фазы.

Внимательность при расчетах и соблюдение всех вышеприведённых правил поможет подобрать модель стабилизатора, отвечающую требованиям вашей нагрузки. В случае возникновения любых сложностей и вопросов рекомендуем проконсультироваться со специалистами!

Источник



Собственная мощность стабилизатора напряжения

Любые электрические потребители при работе потребляют мощность, стабилизаторы напряжения не стали исключением. В составе стабилизатора находятся различные электронные компоненты, трансформатор напряжения, электронный дисплей и т. д., разумеется, все они имеют собственную мощность и потребляют электрическую энергию при работе. Также стабилизатор напряжения имеет КПД, который является важным показателем потерь при работе под нагрузкой.

Потребляемая мощность в режиме холостого хода

Как правило, все типы стабилизаторов напряжения очень экономны. Собственная мощность в режиме холостого хода редко превышает 15 – 30 Вт.

Потребляемая мощность в режиме 100% нагрузки

При работе под нагрузкой стабилизатор потребляет такую же мощность, как и при работе в режиме холостого хода. Но при этом стоит учесть потери, которые могут достигать 2 – 7% в зависимости от качества устройства. На примере устройства мощностью 7 кВт при 100% нагрузке с показателем КПД 96% потери составят 4% или 280 Ватт. Современные стабилизаторы имеют КПД до 98%, что снижает потери до минимума. Кроме этого, стоит учесть стабильную работу оборудования и значительное улучшение технических характеристик в условиях нестабильной электрической сети.

Рекомендуем ознакомиться со статьей «Когда нужен стабилизатор напряжения», где подробно изложены все достоинства устройства и польза, которую получает владелец после установки.

Источник