С каждым годом количество электрических устройств, используемых как в быту, так и на производстве постоянно увеличивается. Ту работу, которую раньше делали люди руками или с помощью простых механических приспособлений, теперь выполняют машины зачастую с электрическим приводом. Функции этих устройств могут быть самыми разными. Приготовление пищи, обеспечение горячей водой, отопление, вентиляция, уборка, стирка, мытье посуды и многое другое выполняется с помощью электрических установок. Еще совсем недавно основными потребителями электричества в доме были освещение, холодильник и телевизор. У многих не было даже пылесоса и стиральной машины. Сейчас ситуация кардинально изменилась и счета за электроэнергию также многократно выросли, несмотря на постоянно увеличивающуюся эффективность устройств. Поэтому вполне естественно желание найти способ уменьшить расход энергии, не теряя при этом возможностей, которые предоставляют электрические приборы.

Какие приборы для экономии электричества покупать не стоит?

Как кажется многим, самый простой путь – приобрести специализированный прибор, позволяющий снизить потребление электроэнергии просто воткнув его в розетку. И таких приборов сейчас предлагается очень много, и самых разных моделей. Например, Energiesparer, SberBox, Smart Box, Energy Saver, Power Saver, Saving-box, Экономыч и наконец, Electricity Saving Box.

Обычно, эти и подобные им устройства выпускаются в Китае. Если посмотреть характеристики приборов и проанализировать их показатели экономии, то становится немного не по себе от предоставляющихся возможностей. К примеру, SberBox по словам продавцов может сэкономить до 45% электроэнергии при мощности нагрузки до 15 кВт! Но даже при беглом осмотре видно, что он в принципе не способен работать с такой большой мощностью хотя бы потому, что в таком случае ему придется пропустить через достаточно тонкие контакты до 68 Ампер.

Выпускаемые в настоящее время например, в России электрические приборы комплектуются шнурами с вилками типа С в соответствии с ГОСТ7396.1-89. Самые мощные – C6 (европейское обозначение CEE7/17) имеют круглые штыри диаметром 4,8 мм. Они способны работать в штатном режиме при токе до 10 Ампер. Сделав приблизительный подсчет, можно убедиться, что, по крайней мере, паспортная максимальная рабочая мощность прибора явно завышена, так как для обеспечения этого параметра необходимо, чтобы диаметр контактных штырей был 12,5 миллиметров!

Как работает устройство для экономии электроэнергии?

Все эти аппараты выполнены по практически идентичным схемам и работают по одному принципу. Если заглянуть внутрь корпуса, то можно увидеть, как правило, небольшую печатную плату, на которой расположены несколько деталей. Самая важная из них – конденсатор емкостью от 3 до 6 микрофарад и напряжением от 250 вольт и выше, предназначенный для использования в цепи переменного тока. Все остальные элементы в процессе предполагаемой экономии электричества практически не участвуют.

Конденсатор – это устройство, предназначенное для накопления электрических зарядов и обладающее реактивным сопротивлением в цепи переменного тока. Все электрические цепи имеют три составляющие – активную, индуктивную и емкостную. Например, утюг имеет только активное сопротивление. Двигатель вентилятора – только индуктивное (активное и емкостное тоже есть, но настолько маленькое, что им можно пренебречь). Компьютер, современный телевизор и другие потребители с импульсными блоками питания – емкостное реактивное сопротивление. Активная нагрузка не вносит искажений в форму тока и напряжения. Ток при этом совпадает по фазе с напряжением.

Подключение емкостной нагрузки приводит к отставанию напряжения от тока. Если подключить индуктивную нагрузку, то напряжение на ней будет опережать протекающий ток. Энергия, запасенная в индуктивности, будет распространяться, совершая колебательные движения от нагрузки к генератору и обратно, не рассеиваясь на активных элементах. Такая мощность называется реактивной. Реактивная нагрузка отличается от активной тем, что накапливает энергию и потом отдает обратно генератору, что приводит к нежелательному взаимодействию между энергией индуктивности и энергией генератора. При этом увеличивается нагрузка на электросеть, греются провода и от этого дополнительно увеличивается их сопротивление, а также растут потери мощности. Кроме того, генератор вынужден подавать больше энергии в сеть для компенсации реактивной мощности потребителя.

Бытовые счетчики, устанавливаемые частным лицам, не регистрируют потребление реактивной мощности. Они учитывают только активную составляющую. Следовательно, можно было бы оставить энергогенерирующую компанию наедине с ее проблемой, если бы не негативные процессы, происходящие с проводкой принадлежащей потребителю. Поэтому предпринимаются попытки компенсировать появляющуюся реактивную мощность, отдаваемую в сеть другой, противоположной по знаку.

Именно так должен действовать Electricity Saving Box и подобные ему устройства – реактивная мощность индуктивности (ток отстает от напряжения) компенсируется емкостной (ток опережает напряжение). Но проблема в том, что для полной компенсации, реактивная мощность индуктивности должна быть равна мощности конденсатор, что возможно только в результате случайного совпадения параметров. Поэтому вероятность положительного эффекта от применения данного прибора (емкостного компенсатора) очень мала. Кроме того, емкостный компенсатор предназначен только для борьбы с реактивной мощностью индуктивной нагрузки.

Если в сети источники реактивной мощности отсутствуют, то он сам становится таким источником. То же самое относится и к сети с емкостной нагрузкой – компьютерами, телевизорами и другими современными устройствами. В этом случае он будет только увеличивать уже имеющуюся емкостную составляющую. Еще одним доводом против данного прибора является то, что его маленький конденсатор не способен компенсировать заявленную реактивную мощность.

Однако на предприятиях подобные приборы используются достаточно давно, так как имеют большое количество потребителей с индуктивной нагрузкой. Например, украинские предприятия начинают платить за реактивную нагрузку, если ее мощность превышает 5 кВт. Для уменьшения расходов применяются компенсаторы, подобранные под конкретную нагрузку, или автоматические устройства, отслеживающие величину реактивной мощности в сети и самостоятельно подключающие необходимое количество конденсаторов.

Такие приборы выпускаются серийно многими предприятиями. В качестве примера можно указать установки, выпускаемые фирмой VoltEnergo Group. Аппарат КРМ "ВЕГ" 0,4 15/5, мощностью 15 кВар и максимальным током 32 А, предназначен для автоматической компенсации реактивной мощности с количеством ступеней 2 путем переключения набора конденсаторов 10+5. Его стоимость составляет 370 долларов США. Он представляет собой шкаф, высотой около двух метров. Этой же фирмой выпускается нерегулируемая конденсаторная установка КРМД 12,5 предназначенная для компенсации индуктивной реактивной мощности величиной 12,5 кВар стоимостью 170 долларов. Она отличается от предыдущей отсутствием автоматики. Собственно, это мощная батарея конденсаторов, помещенная в шкаф, оборудованный выключателями и защитой.