Происходит ли экономия электроэнергии при использовании стабилизаторов напряжения?

Происходит ли экономия электроэнергии при использовании стабилизаторов напряжения?

Источник: www.aes.ru
Автор: Сапожников А. А.
Опубликовано: 08.12.2009

Стабилизатор напряжения играет существенную роль в защите оборудования от всевозможных отклонений параметров электрической сети. Но можно ли еще и экономить электроэнергию, используя стабилизатор напряжения? Разберемся с этим вопросом.

По разным причинам в наших (только в наших, к сожалению) электрических сетях напряжение может существенно отличаться от номинального напряжения, причем как в одну, так и в другую сторону.

Допустим, напряжение в сети равно 220V. Все нагрузки, включенные в электрическую розетку, чувствуют себя комфортно и работают в соответствии с их техническими характеристиками. Стабилизатор напряжения в этом идеальном случае (наверное, не существующем в нашей природе) не нужен. Попробуем все-таки подключить стабилизатор напряжения и убедимся, что он представляет собой трансформатор с коэффициентом трансформации 1:1; на выходе стабилизатора (также как и на входе) напряжение равно 220V. Ничего не изменилось. Счетчик электроэнергии «не заметит» присутствия идеального стабилизатора напряжения. Однако, стабилизатор напряжения обладает небольшим, но конечным внутренним сопротивлением, определяющим потери в рассматриваемом устройстве. У хороших стабилизаторов КПД составляет около 95%, при этом 5% мощности — прямые потери самого устройства. Для стабилизатора напряжения мощностью в 12кВт (распространенная модель) потери составляют 600Вт. Для трехфазного стабилизатора 36кВт — соответственно 1800 вт. По своей сути потери — это нагрев окружающей среды. Этот «обогреватель» почти в 2 киловатта (в последнем примере) пользователь не покупал, но должен знать о его существовании. Работа этого «обогревателя» обусловлена физическими законами, которые пока никто не смог отменить. Поэтому даже в идеальном случае (напряжение в сети равняется точно 220V) экономии энергии не получается.

Теперь другой пример: напряжение в сети меньше (а иногда существенно меньше) 220V, например 180V. Весьма распространенное явление в загородных домах и дачах. Картина печальная. Тусклый свет осветительных приборов. Компрессоры холодильника страшно гудят, греются и никак не хотят запускаться, грозя устроить пожар. Кондиционеры не работают. Насос не подает воду из скважины. Охранная система переходит на резервное питание. Электрический чайник закипает через час. При такой обстановке природа за окном уже не радует. Что делать? Хозяин покупает стабилизатор напряжения, устанавливает его и получает то, что хотел: во всех розетках дома — заветные 220V, техника вздыхает с благодарностью и начинает исправно выполнять свои функции. Но как дело обстоит с экономией электроэнергии? Мы будем платить меньше по сравнению с описанным выше случаем 180V? Нет. Ровно столько же, как и в случае 220V. Когда стабилизатор поднимет напряжение на нагрузке до 220V, ток на входе стабилизатора увеличится пропорционально увеличению напряжения. Почему? Потому что работает закон сохранения энергии. Если допустить, что стабилизатор — идеальный и сам ничего не потребляет, закон сохранения энергии гласит, что мощность (произведение тока на напряжение) на входе стабилизатора должна быть равна мощности на выходе. В произведении тока на напряжение первый сомножитель увеличится ровно настолько же, насколько уменьшится второй. То есть пониженное напряжение в сети будет скомпенсировано увеличением потребляемого тока. Счетчик будет работать так, как если бы напряжение в сети было 220V. Экономии энергии в рассматриваемом случае нет (более того, по сравнению с ситуацией до установки стабилизатора мы будем платить больше).

Аналогичные рассуждения можно провести для случая, когда напряжение в сети больше 220V, например 260V. Тоже бывает сплошь и рядом. Картина в доме другая, но не менее печальная, чем первая. Из источников вторичного питания сыплются искры, автоматы на вводном щитке постоянно выбивает, на свалке оказывается дорогой плазменный телевизор, и к нему быстро перебирается остальная бытовая техника. Но почему-то именно этот случай очень любят те, которые говорят о снижении энергопотребления при установке стабилизатора напряжения. Как в этом случае дело обстоит с экономией электроэнергии? Мы будем платить меньше по сравнению с описанным выше случаем 260V? Когда стабилизатор опустит напряжение на нагрузке до 220V, ток на входе стабилизатора уменьшится пропорционально уменьшению напряжения, согласно упомянутому выше закону сохранения энергии. Мощность (произведение тока на напряжение) на входе стабилизатора будет равна мощности на его выходе. В произведении тока на напряжение первый сомножитель уменьшится ровно настолько же, насколько увеличится второй. То есть повышенное напряжение в сети будет скомпенсировано уменьшением потребляемого тока. Счетчик будет работать так, как если бы напряжение в сети было 220V. Конечно, в данном случае мы будем платить меньше, чем без стабилизатора.

Два слова об освещении. Если в доме применяются обычные лампы накаливания, то они являются наиболее заметным индикатором того, что напряжение в сети не соответствует норме: либо тусклый свет, либо очень яркий, либо неприятное мерцание. Другую картину мы видим при использовании современных энергосберегающих ламп: любой наблюдательный человек заметит, что такие лампы горят одинаково практически при любом напряжении. Это связано с тем, что они выполнены на источниках питания с двойным преобразованием. Поэтому при изменении напряжения питания потребляемая мощность от сети не меняется, что при 220V — 20Вт, что при 160V — 20Вт. «Сэкономить» здесь не получится.

Все вышесказанное относится к случаю правильного выбора места подключения стабилизатора напряжения, а именно после счетчика электроэнергии. Подключение стабилизатора напряжения, как и любой нагрузки, до счетчика мы не рассматриваем, поскольку оно является незаконным и чревато штрафами от органов Энергосбыта. Возможно, при некоторых режимах работы стабилизатора, включенных до счетчика, возможно получение «экономии», но это тема для обсуждения в кругу умельцев, заставляющих вращаться электрический счетчик в обратную сторону.

И последнее. Описанные выше два случая постоянно пониженного и постоянно повышенного напряжения сети в чистом виде встречаются, но редко. Чаще бывают плавные или скачкообразные отклонения напряжения то в одну, то в другую сторону от 220V. При этом в интернете много ссылок на данные о том, что в подавляющем числе случаев (87% всех происшествий в электросети) происходят именно кратковременные понижения напряжения.

Подведем итоги. В большинстве случаев не можем рассчитывать на экономию электроэнергии при помощи стабилизаторов напряжения. Строго говоря, наоборот: сам стабилизатор напряжения является еще одним потребителем энергии наряду с остальными электроприборами в доме. Стабилизатор нужен совсем для другого: для долгой жизни и правильной работы всего того, что включается в розетку. Это главная задача, с которой хорошие модели стабилизаторов напряжения (например, отечественные марки «Штиль » или «Progress ») прекрасно справляются.