Энергосберегающие технологии и устройства для частного дома

В прошлый раз мы рассказывали про пароизоляцию для потолка, которая используется при утеплении. Сегодня поговорим про энергосберегающие технологии для частного дома. Прежде всего, нужно понимать, что все нижеописанные меры должны предшествоваться качественным и комплексным утеплением, а уже потом экономия электроэнергии, энергоэффективное отопление и вентиляция.

Классы энергоэффективности дома

Классы энергоэффективности зданий.

Энергосберегающие технологии для частного дома повышают эффективность использования энергоносителя в любых его вариациях. Чем экономнее расходуется энергия, тем выше класс энергоэффективности дома. Эти самые классы определены строительными нормами и правилами СНИП 23-03-2003. В таблице №3 определено, что:

• новостройкам и отремонтированным зданиям присваиваются классы А, В (В+, В++), С;
• зданиям, которые уже эксплуатируются, присваиваются классы D и Е.

У каждого класса энергоэффективности дома есть предельное отклонение фактического расхода тепловой энергии на обогрев от нормативного:

• класс А – на 51 кДж/(м*С в сутки) и более ниже нормы;
• класс В – от 10 до 50 кДж/(м*С в сутки) ниже нормы;
• класс С – промежуток между превышением на 5 кДж/(м*С в сутки) и 9 кДж/(м*С в сутки) ниже нормы;
• класс D – от 6 до 75 кДж/(м*С в сутки) выше нормы;
• класс Е – выше нормы более чем на 76 кДж/(м*С в сутки).

Нормы удельного расхода тепловой энергии устанавливаются с учетом типа здания (жилье, общественное место, поликлиника или школа, административное здание) и эго этажности.

Если вы заметили в СНИПе сказано, что проведение мероприятий по утеплению или модернизации влияют на класс энергоэффективности. Например, если вы утеплите стены квартиры снаружи, то теплопотери станут значительно меньше. В панельных домах иногда достаточно просто уплотнить щели по одной из методик, чтобы стало гораздо теплее. Кроме наружного и внутреннего утепления стен, полов и перекрытий, сократить теплопотери можно, установив современные пластиковые окна. Их теплопроводность зависит от толщины профиля, количества камер стеклопакета, наличия напыления на стекле и газа в буферных воздушных зонах.

Создать энергосберегающий дом своими руками более чем реально, достаточно шаг за шагом отсечь нерациональное расходование энергоносителя. Концепция такого жилья заключается в экономии на электричестве, отоплении (с учетом того, что утепление уже проведено) и циркуляции воздуха. При комплексном подходе результаты не заставят себя ждать, платить по счетам придется гораздо меньше.

При отсутствии альтернативы, для обогрева дома прекрасно подходят печи длительного горения для дома. Отзывы свидетельствуют о их высоком КПД.

 

О том, как снять показания теплосчетчика в квартире написано тут.

Экономия электричества

Светодиодные светильники – самые экономичные в своей когорте.

Начнем с самых простых и очевидных вещей – экономия электричества. Первый и основной прибор, который заслуживает внимания – это двухтарифный электрический счетчик, который отдельно считает дневную и ночную энергию. Стоимость за киловатт электроэнергии с 23 до 7 часов в четыре раза ниже, чем дневной. Естественно, что счетчик — это не энергосберегающее устройство для дома, но зато он значительно экономит средства, а это, вероятно, основная мотивация.

Реальные меры по сокращению использованных киловатт:

• электроприборы с классом энергосбережения А+ и А++;
• освещение светодиодами или люминесцентными лампами.

Негусто, правда, но это всё чего можно добиться от электрических приборов. Все остальные меры относятся к рациональному использованию энергоносителя. Например, стирать можно в холодной воде. Сейчас такие порошки, что кипячение в машинке используют только когда чистят ее от накипи. Кстати, в холодной воде накипь оседает на деталях стиралки не так сильно. Также полезно установить датчики движения в общем коридоре, на лестничной площадке, во дворе частного дома, иными словами там, где не нужно постоянное освещение.

Энергоэффективное отопление

Принцип работы теплового насоса.

Энергосбережение в частном доме рассматривать без отопления невозможно, ведь на этом реально можно сэкономить. Системы обогрева отличаются по типу энергоносителя:

• газовые;
• электрические;
• твердотопливные;
• жидкотопливные;
• тепловые насосы;
• гелиосистемы.

С газом все просто, есть и хорошо, пользуйтесь и радуйтесь жизни. Сейчас это самый выгодный метод обогрева, не требующий крупных финансовых вложений.

Электрические котлы экономичными не бывают, сколько потребили энергии столько и выдали. Единственный вариант сократит расходы – это двухтарифный счетчик и теплоаккумулятор. Котел работает ночью по дешевому тарифу и заряжает теплоаккумулятор. Днем котел работает только в случае крайней необходимости. На этом элементы энергосбережения дома, отапливающегося электрическим котлом, закончились.

Твердотопливные котлы и печи дают уже больше вариантов для экономии. Практически все современные образцы работают по принципу дожига пиролизных газов, вследствие чего КПД возрастает до 85%, что для таких агрегатов совсем недурно. Пиролизные энергосберегающие приборы для дома на твердом топливе работают не так, как обычные агрегаты:

По трубкам в гелиосистеме циркулирует теплоноситель.

• в них топливо не горит, а тлеет;
• энергоноситель истлевает сверху вниз;
• в топке поддерживается относительно невысокая температура (около 450 градусов) и искусственно создаётся дефицит кислорода. При этих условиях начинается реакция пиролиза – выделение древесных газов;
• пиролизный газ поднимается во вторую камеру, где обогащается кислородом, в результате этого воспламеняется и выделяет тепловую энергию. Происходит вторичный дожиг.

Именно наличие второй камеры дожига является необходимым условием, чтобы газ не вылетал в трубу. При таком подходе энергоэффективность жилых домов, естественно, растет. Про жидкотопливные системы отопления мы уже рассказывали, их эффективность зависит только от качества оборудования, горелки в частности.

Тепловые насосы – системы, которые используют энергию стихий (земли, воды и ветра). Работают по принципу обычного холодильника, только в обратном направлении.

Обогрев дома получается вообще бесплатным, но нужны стартовые вложения, причем достаточно крупные. Такие системы энергосбережения для дома окупаются более 30 лет. Для высокотемпературных систем отопления тепловые насосы не годятся, так как они подогревают теплоноситель до 35–40 градусов, которых вполне достаточно для низкотемпературных систем «теплый пол».

Гелиосистемы с виду похожи на солнечные батареи, но работаю несколько иначе. Обычная солнечная батарея собирает энергию солнца и преобразует ее в электрическую энергию, а гелиосистемы нагревают теплоноситель. Есть сезонные и круглогодичные гелиосистемы, они эффективны только там, где много солнца. Обязательный элемент обогрева дома посредством гелиосистем – это буферная ёмкость (теплоаккумулятор). Про гелиосистемы для отопления мы уже рассказывали в одной из предыдущих статей.

Перед тем, как поставить счетчики на отопление в квартире определите метод разводки контура. Монтаж возможен не всегда.

 

Информацию о том, можно ли утеплять пол пенофолом вы найдете в этой статье.

Энергоэффективная вентиляция

Принцип работы рекуператора воздуха.

Свежий воздух в помещении просто необходим. Об этом мало кто думает, а когда появляется головная боль, паталогическая усталость, проблемы с кожей всё списывают на экологию и стрессы и даже мысли не возникает о том, что помещение просто недостаточно проветривается. Казалось бы, все просто, нужно открыть форточку, и только. Но тут появляется проблема – теплопотери. Получается, что экономия и энергосберегающие технологии насмарку, все вылетает через форточку.

Принципы энергосберегающего дома не допускают обычного проветривания, вентиляция также должна быть энергоэффективной. С этой целью устанавливаются рекуператоры воздуха. Это такие приспособления, через которые происходит циркуляция воздуха между помещением и улицей, при этом отводящийся воздух отдает свое тепло поступающему. В дом попадает нагретый свежий воздух, в котором много кислорода. Теплообмен между потоками происходит в специальном блоке, его конфигурация может быть разной.

Недостатки рекуператора:

• энергопотребление;
• шум вентилятора;
• не все модели эффективны.

Преимущества очевидные – постоянный приток свежего воздуха, по полу не тянет сквозняком, теплопотери сводятся к минимуму.

Насколько востребованы энергосберегающие технологии

Каким путем мы идем: экономим деньги или спасаем планету?

Для начала проведем итоги. Касательно электрической энергии, энергосбережение возможно при использовании электроприборов класса А+ и А++, люминесцентных ламп и светодиодов. Привычную экономию также никто не отменял. Энергосберегающее отопление возможно посредством пиролизных котлов, гелиосистем и тепловых насосов. Для циркуляции воздуха без теплопотерь устанавливаются рекуператоры.

Комплекс мер по созданию энергосберегающего дома своими руками влетает в копеечку, а окупается очень долго (лет 30-50). Нельзя сказать, что все поголовно стремятся сберечь энергию планеты, чтобы сохранить ее для будущих поколений. Нет, тут банальное желание денег сэкономить.

Для большинства нет резона вкладывать сразу и много, чтобы начать экономить через полвека.

Этим и объясняется непопулярность энергосберегающих домов. Мы же не в Японии живем, где вообще нет ресурсов, страна у нас в этом плане богатая. Народ не привык экономить ресурсы, а вот деньги свои считать умеет. Поэтому более популярны простые энергосберегающие технологии, которые показывают результат в короткие сроки. Например, лампочку энергосберегающую вкрутить, на пиролизный котел разориться, в крайнем случае, солнечная батарея (одна). Про гелиосистемы и тепловые насосы лучше не вспоминать – неподъёмно для среднего класса.

Устройство энергосберегающее цифровое «Intelliworks SD-001» (15кВт)

Есть веб-сайты опубликовавшие такие устройства, но отзывов пока нет. Может есть люди которые сталкивались с этим изделием и в отзывах появится какая нибудь информация.

 Настоящая экономия в реальном быту! Как никогда остро стоят в современном мире вопросы сбережения энергии… А при постоянном повешении тарифов ЖКХ – остро стоят вопросы их оплаты…Потому, так важны любые энергосберегающие технологии. Вашему бюджету принесёт реальную экономию.Новинка современных технологий – энергосберегающее устройство «Intelliworks»!Реально сбережет от 15 до 45% потребляемой электроэнергии!Устройство экономии электроэнергии употребляет современные электронные технологии, интенсивно держит под контролем и улучшает коэффициент мощности ваших электроприборов. Не считая того, умственная разработка улучшает напряжение и ток, таким макаром, миниатюризируется активная мощность, что позволяет получить до 35% экономии на оплату электроэнергии!

Устройство энергосберегающее цифровое «Intelliworks SD-001» (15кВт)

Устройство также выступает в качестве стабилизатора напряжения, сохраняя энергию до 10 секунд во время моментального скачка напряжения. Это в свою очередь приводит к более долгому сроку службы электронных устройств!

Механизм работы устройств:

Энергосберегающее устройство «Intelliworks», включают в цепь параллельно нагрузке после счетчика. Тогда индуктивные токи колеблются меж обмотками (имеющими индуктивное сопротивление) и статическим преобразователем, а не циркулируют по сети переменного тока, меж трансформатором и нагрузкой. Элементы регулирования и измерения переменного тока пропускают активную мощность из сети в рабочее оборудование, а реактивный ток направляют в ту фазу нагрузки, где он требуется. Коэффициент мощности автоматом стабилизируется на уровне близком к «1».
Нужная мощность возрастет за счет перевоплощения реактивной мощности, в дополнительную, активную!

Малость физики…

К появлению утрат приводит, запаздывание фазы переменного тока к фазе напряжения, при наличии индуктивной нагрузки, потому что нагрузки в бытовых сетях обычно интенсивно – индуктивные (электрочайники, кофеварки, стиральные машины и пр.). Активная энергия преобразуется в полезную, а индуктивная (реактивная) энергия делает магнитные поля, которые образуют дополнительную нагрузку на линию питания. Распространяясь по сети, эта энергия, совершает колебательные движения от нагрузки к генератору и назад. Толика реактивной мощности (находится в зависимости от вида полезной нагрузки) в сети может составлять от 15 до 45% от полной мощности.
Учитывается счетчиками и подлежит оплате полная мощность – а означает, если исключить реактивную мощность, то можно сберечь 15 – 45% электроэнергии, что и делает «умное интеллектуальное» энергосберегающее устройство!

// ]]>

Что получаем?

• простоту и удобство в использовании и экономии электроэнергии
• улучшается электроснабжение,
• миниатюризируется нагрев проводки,
• понижается уровень шумов и вибраций,
• не образуются вредные электрические излучения,
• растут сроки эксплуатации оборудования,
• защиту электроприборов от перепадов напряжения,
• равномерное рассредотачивание тока без скачков и перепадов

Советы по подключению и использованию:
• Для хорошей работы устройства, оно должно быть установлено как можно поближе к точке ввода электросети, таким макаром, чтоб найти все нагрузки и корректировать коэффициент мощности соответственно.
• Модель и мощность прибора можно найти исходя из наибольшей суммарной мощности употребления бытовых устройств представленных в таблице >>> (формат pdf, 139.61 кб)
• Более отлично в использовании с индуктивными приемниками (к примеру, движки, трансформаторы, люминесцентные лампы и т.д.)

 

Отлично ИСПОЛЬЗОВАТЬ – в квартирах, дачных домиках.
Просто подключите устройство в сеть и начните сберегать!

Примерная таблица экономии электроэнергии с внедрением устройства:

 

Потребитель:	Мощность, ВА:	Приблизительная экономия ,%
Лампа дневного света	12-500	до 35-40
Компьютер,ноутбук	400-750	до 15-20
Телек	100-400	до 15-20
Электрическая плита	1100-6000	до 35-40
СВЧ печь	1500-2000	до 35-40
Холодильник, морозильник	150-1500	до 20-35
Посудомоечная машина	1000-2700	до 15-20
Стиральная машина	300-700	до 15-20
Газовый котел с электродвигателем	200-900	до 15-20
Кондюк	1000-3000	до 20-30
Фен для волос	450-2000	до 20-25
Электрочайник	1000-2000	до 20-35
Кофеварка	800-1500	до 15-20
Тостер	600-1500	до 10-15
Обогреватель	1000-2400	до 25-35
Утюг	500-2000	до 15-20
Дисковая пила	750-1600	до 20-25
Перфоратор	600-1400	до 15-25
Дрель	400-800	до 10-15
Электрорубанок	400-1000	до 15-20
Шлифовальная машина	650-2200	до 15-25

Технические свойства:

• Номинальное напряжение: 90 – 250 В (1-а фаза)
• Частота: 50 – 60 Гц
• Рабочая температура: -15 + 60 °С
• Наибольшая допустимая нагрузка: 15 000 Вт

универсальное автоматическое энергосберегающее устройство — патент РФ 2451974

Изобретение относится к электротехнике, а именно к регулированию мощности нагрузки, заряду накопителей электрической энергии, например аккумуляторов и конденсаторов, при установке его в первичную цепь зарядного устройства перед трансформатором; автоматической минимизации мощности нагрузки; защите от пробоя тиристоров в результате повышения температуры их корпуса; в роли элемента последовательного генератора при работе с емкостной нагрузкой. Устройство содержит включенные последовательно с нагрузкой два встречно-параллельно соединенные тиристоры, управляющие электроды которых соединены через терморезистор с положительным ТКС-позистор, например, лампу накаливания, а две цепи: управляющий электрод-катод каждого тиристора шунтированы терморезисторами с отрицательным ТКС, с параллельно им включенными электролитическими конденсаторами. Техническим результатом является удешевление и упрощение конструкции; получение автоматических функций поддержания минимальной мощности нагрузки для увеличения ее срока службы и экономии электроэнергии; использование в роли элемента последовательного генератора при эксплуатации с емкостной нагрузкой для увеличения питающего напряжения на ней; повышение надежности работы тиристоров при их перегреве использованием тепловой защиты; защита от перенапряжения в одно и многофазной системе. 1 ил.

Рисунки к патенту РФ 2451974

Предлагаемый способ относится к электротехнике, а именно к обслуживанию вторичных элементов, и может быть использован в устройствах для регулирования мощности нагрузки, заряда накопителей электрической энергии (НЭЭ), связанных зависимостью: количество заряда, накопленного на элементе, обратно пропорционально его внутреннему сопротивлению, например, аккумуляторов и конденсаторов, при установке его в первичную цепь зарядного устройства перед трансформатором; минимизации мощности, т.е. автоматическому регулированию мощности к минимальному значению, при котором обеспечивается эффективная работа с минимальным электропотреблением нагрузки — энергосберегающий режим; защите от пробоя, в том числе в результате повышения температуры корпуса, повышению стабильности работы тиристоров при перегреве, в том числе стабилизации тока нагрузки; в роли элемента последовательного генератора при работе с емкостной нагрузкой.

Известен способ фазового угла отпирания, используемый в тиристорных регуляторах напряжения, позволяющий регулировать мощность нагрузки посредством угла открытия тиристоров в цепи переменного напряжения (Кублановский Я.С. Тиристорные устройства. — 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Радио и связь, 1987. — 112 с.: ил. — (Массовая радиобиблиотека. Вып.1104), стр.26). Данная возможность обеспечена ручной регулировкой и не позволяет отслеживать активный, индуктивный и емкостный характер нагрузки, ее внутреннее сопротивление, чтобы определить оптимальный энергосберегающий режим, и не обеспечивает автоматические функции уменьшения мощности.

Известно средство регулирования реактивной мощности трехфазных резкопеременных нагрузок промышленных предприятий с помощью статических тиристорных компенсаторов с тиристорно-реакторным исполнительным органом (пат. RU № 2084066 C1, H02J 3/18). Способ и устройство, его реализующее, сложное, как правило в следствии этого менее надежное и узкоспециализированное.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Автоматическое зарядное устройство (АЗУ)»(пат. RU № 2155426 C1, H02J 15/00, 7/00). Недостатком схемы является наличие трансформатора, расположение тиристорного бесконтактного ключа во вторичной цепи питающего трансформатора, отсутствие автоматических функций при работе с активной и реактивной нагрузкой. Номинал тиристора должен быть достаточно большим, чтобы обеспечивать значительным током заряд НЭЭ, его приходится ставить на теплоотвод.

Задачей предлагаемого изобретения является

— удешевление и упрощение конструкции;

— получения автоматических функций поддержания минимальной мощности нагрузки для увеличения ее срока службы и экономии электроэнергии;

— использование в роли элемента последовательного генератора при эксплуатации с емкостной нагрузкой для увеличения питающего напряжения на последнем;

— повышение надежности работы тиристоров при их перегреве использованием тепловой защиты.

— защита от перенапряжения в одно и многофазной системе.

Удешевление и упрощение конструкции решается за счет применения элементов схемы, рассчитанных на меньший пропускаемый ток в случае использования с трансформатором при установке в первичную цепь;

Получение автоматических функций поддержания минимальной мощности нагрузки для увеличения ее срока службы и экономии электроэнергии решается введением в цепь управляющих электродов терморезистора с положительным температурным коэффициентом (ТКС)-позистора, например лампы накаливания;

Использование в роли элемента последовательного генератора при эксплуатации с емкостной нагрузкой для увеличения питающего напряжения на ней, осуществляется включением емкостной нагрузки, например, конденсатора.

Повышение надежности работы тиристоров при их перегреве достигается использованием тепловой защиты, в роли которой выступают терморезисторы с отрицательным ТКС, шунтирующими цепь: управляющий электрод — катод тиристора.

Защита от перенапряжения в одно и многофазной системе осуществляется стабилизацией тока нагрузки увеличением сопротивления нити лампы накаливания в результате повышения питающего напряжения, что позволяет стабилизировать и даже уменьшать отпирающий ток тиристоров, уменьшая тем самым ток нагрузки и питающее ее напряжение после устройства, в результате провала напряжения под действием уменьшающегося тока при существующей стабильности мощности нагрузки. Эта способность позволяет устранять перекос фаз и в трехфазном исполнении, когда в каждой фазе стоит по однотипному устройству.

Общедоступность элементной базы, техническая сущность и достигаемый результат обеспечивают заявленному техническому решению соответствие критерию «промышленная применимость».

Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию «новизна».

При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены и явным образом не следуют из уровня техники, и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию «изобретательский уровень». На схеме приведена принципиальная электрическая схема устройства минимизации мощности (МИМ), (фиг.1).

МИМ состоит из двух встречно-параллельно включенных тиристоров 1 и 2, подключенных последовательно с нагрузкой, управляющие электроды которых соединены через терморезистор с положительным ТКС — позистор, например лампу накаливания 3. Две цепи: управляющий электрод — катод каждого тиристора 1 и 2 шунтированы терморезисторами с отрицательным ТКС 4 и 5, а параллельно им включены электролитические конденсаторы 6 и 7.

МИМ работает следующим образом.

При подаче напряжения в нагрузку, нить лампы 3 холодная и обладает малым внутренним сопротивлением, а сопротивление терморезисторов 4 и 5 наоборот достаточно большим, тиристоры 1 и 2 закрыты, так как в закрытом состоянии они обладают большим внутренним сопротивлением. Этот фактор позволяет току пройти по пути наименьшего сопротивления в нагрузку по пути, быстро заряжая конденсаторы 6 и 7 соответствующей полярностью, зависящей от полуволны и по экспоненциальному закону. Так как терморезисторы 4 и 5 шунтируют конденсаторы 6 и 7, то при прохождении через них даже незначительного тока, сопротивление их уменьшается и это позволяет им разряжать конденсаторы до определенной величины, как бы недозаряжая их до установленных значений, и эта величина зависит от тока потребления нагрузки. Эта способность терморезисторов в данной схеме позволяет стабилизировать ток и напряжение отпирания тиристоров, удерживая последние на определенном уровне угла отпирания, тем самым стабилизируя выходные характеристики тока и напряжения после МИМ на нагрузке. Один из тиристоров при положительной полуволне и достижении отпирающего тока и напряжения, открывается, при этом конденсаторы успевают зарядиться. Встречновключенные электролитические полярные конденсаторы являются аналогом конденсатора, рассчитанного на переменное напряжение, но обладают малыми размерами и заряжаются они не более величины амплитудного значения отпирающего напряжения управляющих электродов, поэтому легко переносят бросок сетевого напряжения при подаче последнего в нагрузку. После открытия тиристора, конденсаторы почти мгновенно разряжаются через него на лампу, при этом сопротивление нити лампы увеличивается, а конденсаторов уменьшается, и нить, достаточно долго остывая, сохраняя большое внутреннее сопротивление, препятствует току поступать на управляющие электроды тиристора сразу, в результате тиристор выключается шунтированием его конденсаторами и лампой, так как ток, идущий по пути наименьшего сопротивления, перестает проходить через тиристор, а идет в обход через разряженные конденсаторы, обладающие очень низким сопротивлением, и лампу, сопротивление которой в данный момент меньше, чем сопротивление перехода тиристора и зависит от общего сопротивления цепи схемы, включая нагрузку. В данном случае сопротивление нагрузки напрямую влияет на сопротивление лампы. Этот обходной ток вновь заряжает конденсаторы, их сопротивление увеличивается, сопротивление нити лампы в результате этого уменьшается, тиристор перестает быть шунтированным, ток вновь поступает в цепь управляющего электрода и тот вновь открывается. Процесс схож с реле напряжения, включенного последовательно с нагрузкой, и у которого обратно-замкнутые контакты последовательно соединены с катушкой, так называемый «зуммер», который позволяет делать питающий ток прерывистым. Такой же процесс повторяется при прохождении отрицательной полуволны. Подбором сопротивления цепи управляющих электродов можно добиться такого момента, когда тиристор будет выключаться и вновь включаться на гребне полуволны чуть ближе или чуть далее или несколько раз за все время прохождения полуволны, а не только при полном прохождении полуволны через ноль. Так как мощность нагрузки определяется колличеством энергии, в нее поступившей, от нуля, до вершины и чуть далее полуволны синусоиды, можем с уверенностью заявить, что убывающая энергия второй половины полуволны, той, что за вершиной, для работы не используется и теряется. Срезая, например, вершину полуволны синусоиды, МИМ позволяет отсекать частично, как фазовый регулятор, часть первой половины полуволны синусоиды и как МИМ, часть второй, убывающей полуволны синусоиды, экономя тем самым электроэнергию. А, принимая во внимание тот факт, что реально на нагрузку, в данном случае, подается повышенная частота, отличная от входящей, при снижении основной токовой составляющей и форма каждого импульса схожа с «пилой», например, где отсутствует ниспадающая часть, не участвующая в совершении полезной работы при сохранении общих контуров волны синусоиды, можем с уверенностью заявить о работоспособности и целесообразности такого процесса. Замеры приборами подтверждают эти выкладки. При включении индуктивной нагрузки, когда индуктивность сама генерирует свою реактивную энергию, МИМ за время прохождения каждой полуволны успевает выключиться раньше, уменьшив питающее напряжение на нагрузке и уменьшив тем самым величину реактивной энергии, стабилизируя баланс активной и реактивной энергии, повышая косинус фи. При включении емкостной нагрузки, конденсатора, мгновенно заряжающегося и разряжающегося и обладающего в разряженном состоянии очень низким сопротивлением, а в заряженном бесконечно большим, тиристор за время прохождения полуволн успевает многократно включиться и выключиться, тем самым повышая частоту питающего нагрузку напряжения, но так как конденсатор заряжается по экспоненциальному закону, по плавной, но остроконечной дуге, подобие синусоиды сохраняется и нагрузка не испытывает на себе негативного влияния, тем более запараллеленная нагрузке-конденсатору иная активная или реактивная нагрузка позволяет сглаживать всплески и автоматически регулировать повышенную частоту, за счет изменения общего сопротивления включаемых и выключаемых запараллеленных нагрузок. При перегреве тиристоров в результате эксплуатации мощной нагрузки, последние начинают перегреваться и из-за этого тиристор начинает «плыть» -позже выключаться, может выйти из строя. Резистор, устанавливаемый обычно между управляющим электродом и катодом, «смягчает» включающий фактор, чтобы не было резкого не произвольного включения при подаче отпирающего напряжения и тока, терморезисторы 4 и 5 тоже выполняют эту функцию, но кроме этого при перегреве, уменьшая свое внутреннее сопротивление, они увеличивают ток, проходящий через нить лампы, и сопротивление той увеличивается и тем самым уменьшает отпирающий ток и напряжение, подаваемое на управляющие электроды вплоть до минимального запирающего, повышая напряжение на лампе и при критической температуре, выключают тем самым тиристоры, защищая их от пробоя. Обладая достаточно быстрым временем реагирования на критическую температуру, нагрузка обесточивается плавно и безболезненно. При уменьшении общего тока потребления нагрузки, например, отключением запараллеленной нагрузки или обесточивании и остывании МИМ, все возвращается в исходное состояние.

В конкретном случае реализации в цепи управляющего электрода может стоять кулер — компьютерный вентилятор, частично выполняющий такую же, как и лампа функцию — оттягивания тока, поступающего на управляющие электроды тиристоров, а также для охлаждения тиристоров и быстрого восстановления работоспособности МИМ после перегрева тиристоров и их запирания путем уменьшения внутреннего сопротивления терморезисторов 4 и 5, реагирующих на перегрев. Кулер может быть запитан как через диодный мост, с фильтрующим конденсатором или без него, так и напрямую, схема кулера позволяет это делать. Переменный резистор или диммер — последовательный электронный регулятор напряжения в цепи управления, позволяет регулировать мощность нагрузки и выставлять оптимальную величину автоматической минимизации. Она находится, как правило, до 20 вольт ниже питающего напряжения. То есть если нагрузка питается от напряжения 220 вольт, а после МИМ от 200 вольт, то если это активная нагрузка, то МИМ автоматически прибавит питающее напряжение, в пределах номинального входящего; если реактивная нагрузка — уменьшит питающее напряжение; если емкостная, то напряжение вырастет выше номинального входящего, МИМ в этом случае будет работать как генератор, повышая частоту сети, при этом диммер тоже будет работать в режиме генератора, параллельно основным тиристорам, перекрывая диапазон при работе с малой мощностью нагрузки, в том числе заполняя паузы, когда основные тиристоры выключены, а электроэнергия еще подается.

Таким образом, при минимуме схемных элементов устройством решается поставленная задача по обслуживанию вторичных элементов, в частности регулирования мощности нагрузки, заряда накопителей электрической энергии, связанных зависимостью количества заряда, накопленного на элементе, обратно пропорционально его внутреннему сопротивлению, например, аккумуляторов и конденсаторов, при установке его в первичную цепь зарядного устройства перед трансформатором; автоматической минимизации мощности, т.е. автоматическому регулированию мощности к минимальному значению, при котором обеспечивается эффективная работа с минимальным электропотреблением нагрузки — энергосберегающий режим; защите от пробоя, в том числе в результате повышения температуры корпуса, повышению стабильности работы тиристоров при перегреве, в роли элемента последовательного генератора при работе с емкостной нагрузкой.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Универсальное автоматическое энергосберегающее устройство, используемое для регулирования мощности нагрузки, заряда накопителей электрической энергии (НЭЭ), связанных зависимостью: количество заряда, накопленного на элементе, обратно пропорционально его внутреннему сопротивлению, например аккумуляторов и конденсаторов, при установке его в первичную цепь зарядного устройства перед трансформатором; автоматической минимизации мощности, т.е. автоматического регулирования мощности к минимальному значению, при котором обеспечивается эффективная работа с минимальным электропотреблением нагрузки — энергосберегающий режим; защиты от пробоя, в том числе в результате повышения температуры корпуса, повышения стабильности работы тиристоров при перегреве, в том числе стабилизации тока нагрузки; в роли элемента последовательного генератора при работе с емкостной нагрузкой, состоящее из двух встречно-параллельно включенных тиристоров, подключенных последовательно с нагрузкой, отличающееся тем, что управляющие электроды тиристоров соединены через терморезистор с положительным ТКС-позистор — лампу накаливания, две цепи: управляющий электрод-катод каждого тиристора шунтированы терморезисторами с отрицательным ТКС, с параллельно им включенными электролитическими конденсаторами.

Энергосберегающие лампы устройство и принцип действия

Устройство энергосберегающих ламп

Конструкция энергосберегающей лампы похожа на люминесцентные лампы, они также имеют газовую трубку и электронную  пускорегулирующую аппаратуру. Такая же газовая колба с люминофором излучает свет. Внутри трубки по краям впаяны нити накала. Сама люминесцентная трубка наполнена парами ртути и инертным газом, а внутренние стенки покрыты слоями люминофора, излучающий видимый свет.

Устройство энергосберегающей лампы

Газоразрядная трубка скручена в спираль для уменьшения размера и встроена в термостойкий пластиковый корпус, содержащий электронную пускорегулирующую схему с источником питание (электронный балласт). Энергосберегающие лампы выпускаются со стандартными типами цоколя. Самыми распространенными из которых является цоколи типа E27 с диаметром резьбы 27 мм, E14 c резьбой 14 мм и 40мм для мощных ламп с диаметром резьбы 40 мм.

Типы цоколей энергосберегающих ламп

В корпусе лампы экономки установлена круглая электронная печатная плата, трансформатор, транзисторы, диоды, а также предохранитель. Предохранитель может быть заменен на низкоомный резистор в изоляционной трубке, и идущий от цоколя лампы.

Такой низкоомный резистор работает также, как и предохранитель, при превышении тока потребления в аварийных случаях, он перегорает. На плате имеются штыри, к которым прикручены вывода от нитей накала, без пайки.

Принцип действия энергосберегающей лампы

При подаче напряжения на экономку, нити накала нагреваются до 1000°C и создают поток электронов, который сталкиваясь с молекулами инертного газа и парами ртути, разогревает их, пары ртути начинают светиться в ультрафиолете, невидимом для человека.

В свою очередь излучение ультрафиолета вызывает свечение люминофора, но уже в видимым для человека диапазоне. Цвет свечения лампы зависит от типа люминофора.

Электронная плата экономки

Колба лампы содержит опасные пары ртути, поэтому осколки лампы и место ее падения нужно тщательно убрать и утилизировать все остатки лампы. Энергосберегающие лампы могут загораться сразу после включения или разгораться в течении нескольких секунд.

Такой тип включения экономок зависит от электронной схемы. Вариант плавного включения накала предпочтителен, так при постепенном разогреве нити накала, она меньше разрушается и срок эксплуатации лампы увеличивается.

Обычные люминесцентные лампы с дроссельным запуском моргают с частотой 100 Гц. Человеку такое мигание незаметно, потому что зрение имеет инерционность. Однако это мигание света с частотой 100 Гц вызывает усталость глаз, слезоточивость.

Принцип действия энергосберегающей лампы

У лампы экономки на накал подается напряжение с преобразователя, частотой 30 — 100 кГц, что не является вредным для глаз. На нить накала энергосберегающих ламп поступает переменное напряжение, что значительно увеличивает их срок службы.

При постоянном напряжении накала за счет эмиссии происходит истощение оксидного слоя катода и его разрушение. Поэтому выбрано переменное напряжение питания нити накала, когда полярность накала меняется с частотой преобразователя и срок эксплуатации ламп значительно увеличивается.

Тоже интересные статьи