Стоит ли приобретать энергосберегающие устройства?

Многие из нас в последнее время стараются сэкономить на оплате коммунальных услуг. В условиях современного кризиса мы готовы выложить энную сумму на приобретение устройств, которые что-либо экономят в быту. На этом стремлении построен маркетинг ряда фирм, торгующих «энергосберегающими» устройствами (в кавычки взял умышленно).
Брать или не брать эти устройства ? Обоснованный ответ на этот почти шекспировский вопрос можно найти в этой статье.

Уже много лет на телевидении и в сети Интернет широко рекламируют, так называемые, «статические преобразователи» и другие «энергосберегающие» устройства. В настоящее время активно рекламируется устройство G-NER-G.

Одно из таких «энергосберегающих» устройств SmartBoy SP-001 было приобретено моим товарищем в конце 2009 года за 299 кровных грн. (приблизительно 75 дол.)- После безуспешной попытки в течение нескольких месяцев сэкономить, как написано в паспорте, от 5 до 30% ежемесячных расходов по оплате электроэнергии, SmartBoy SP-001 был отдан мне на «растерзание» с естественным вопросом «Что это такое, и стоит ли оно этих денег?».

Знакомство с устройством я начал с паспорта. Из него следует, что производитель из КНР выпускает кроме SP-001 еще четыре модели однофазных «статических преобразователей» под маркой SmartBoy, что в переводе с английского означает умный (или остроумный) мальчик. Все эти аппараты рассчитаны на сеть переменного тока частотой 50. 60 Гц и напряжением 90. 240 В. Рабочая температура -50. +60″С при влажности не более 85%. Настораживает, что рабочая высота (над уровнем моря) не более 2000 м. Мы живем заметно ниже. Все из представленных в паспорте приборов различаются только максимальной допустимой нагрузкой, которая выражена почему-то в ваттах (Вт). Так, SP-001 имеет «максимальную допустимую нагрузку» 5000 Вт, SP-002 — 8000 Вт, SP-003 — 12000 Вт, SP-004 — 15000 Вт a SD-001 -19000 Вт.

Из всего этого у нас есть в наличии самый маломощный прибор SP-001 (рис.1). Его и будем изучать.

Главная маркетинговая ложь в том, что практически все подобные устройства называются «интеллектуальными электронными энергосберегающими устройствами, позволяющие любому потребителю электричества экономить от 5 до 30% ежемесячных расходов по оплате электроэнергии». Интеллектуальными их называют только для оправдания крайне завышенной цены. А вот что-либо сэкономить подобным устройствам не дадут всем нам известные законы физики. Разговоры о «нормализации структуры электрического потока» и прочая околонаучная терминология — это не более чем рекламная «замануха».
Единственная правда, которая есть в рекламе и паспортах на все эти устройства, — это то, что они осуществляют некоторую компенсацию реактивной мощности, но насколько эффективно? Сэкономит ли хотя бы копейку даже качественная компенсация реактивной мощности?
В паспорте SP-001 написано: «Для рационального использования данною оборудования его необходимо установить в первую (ближайшую) розетку от счетчика. Это позволяет определить все напряжение до счетчиков и соответственно регулировать коэффициенты мощности. При включении прибора светятся светодиоды».

Так и сделаем. Два зеленных светодиода диаметром 3 мм действительно светятся.

Перед испытанием SP-001 было решено прибор вскрыть (рис.2) и срисовать его принцимиальную схему. Она оказалась довольно проста. Несколько смущал нас черный не разбирающийся параллелепипед без надписей с двумя выходящими из него проводниками черного цвета. Уж очень он напоминает конденсатор. Тем более включен он через предохранитель параллельно сетевой вилке. Мы решили измерить его емкость с помощью прибора UT603 UNI-T. Оказалось, что это и есть конденсатор емкостью 5 мкФ. Скорее всего, его рабочее напряжение 400. 450 В. В этом конденсаторе и вся суть этого устройства. По монтажу была восстановлена принципиальная схема SP-001. Она показана на рис.3.

Конденсатор, о котором шла речь выше, имеет позиционный номер СЗ. Параллельно ему включен разрядный резистор R1 и защитный Bаристоp YVR. Конденсатор С2 работает как ограничивающий для выпрямительного моста D1-D4. С1 — конденсатор фильтра питания. R2 — ограничивающий резистор в цепи питания светодиодов LED1 и LED2.

Проведем простейшее исследование работы устройства SP-001. Для этого вооружимся мультиметрами MY-64, DT-830B. токоизмерительными клещами DE-3103, а для измерения активной потребленной энергии будем использовать установленные квартирные счетчики типа СОЕ-5028МНВ (производство киевской фирмы «Росток») и старый советский С0-И449. Проведем несколько экспериментов.

Эксперимент 1. Отключаем в квартире все потребители и измеряем напряжение сети. Результат 224 В. Теперь включаем в первую розетку от счетчика исследуемое устройство SP-001. Напряжение сети увеличилось почти на 2 В. Повторное выключение и включение дало тот же результат. Объяснение этого феномена см. ниже.

Эксперимент 2. Отключив SP-001, включим конфорку кухонной электроплиты мощностью 2 кВт и дадим ей прогреться. С помощью токоизмерительных клещей измеряем ток возле счетчика. Показание амперметра 8,92 А. Младший четвертый разряд показаний прибора, «прыгающий» в пределах 0. 4, не учитывали. Подключаем SP-001. Показания амперметра и скорость вращения диска счетчика С0-И449 не изменились. Экономии электроэнергии нет. Увеличим нагрузку вдвое, включив вторую 2-киловаттную конфорку. Ток и скорость вращения диска счетчика увеличились вдвое и при включении-отключении SP-001 не меняются.

Эксперимент 3. Хотелось бы проверить, как SP-001 работает с индуктивной нагрузкой. Для этого выключаем плиту, отключаем SP-001 и включаем стиральную машину ARDO-1000 в режиме отжима. Ток, измеряемый цифровыми клещами, равен 3,12 А. Подключаем SP-001, и ток снижается почти в 2 раза, до 1,65 А. Наблюдавшие за нашей возней, женщины громко радуются: «Вот она ЭКОНОМИЯ». Но диск счетчика никак не отреагировал на наши манипуляции с подключением-отключением SP-001, он вращается с одинаковой скоростью, а значит, потребление электроэнергии не уменьшилось.
Что за фокус? Ток в цепи заметно уменьшился, а потребление электроэнергии не изменилось.
Для ответа на этот и предыдущие вопросы вспомним, что основой SP-001 является конденсатор емкостью 5 мкФ.

Рассмотрим сначала, как ведет себя этот конденсатор, если включить его в розетку при отключенных потребителях в квартире (эксперимент 1). Из курса электротехники известно, что ток в цепи с емкостью (l_c) опережает напряжение (U_сети) на 90° (рис.4). На проводах внутренней проводки от счетчика к первой розетке, в которую включен SP-001, этот ток создает маленькое падение напряжения (U_провод), которое совпадает с ним по фазе. Оно векторно складывается с напряжением сети, увеличивая показание прибора (U_общ).

Перейдем теперь к третьему эксперименту. Он состоит из двух опытов. В первом из них в сеть включена только стиральная машина, двигатель которой имеет как активное, так и индуктивное сопротивление. Ток через активное сопротивление ( I _активн) совпадает по фазе с напряжением сети (рис.5), а ток через индуктивное ( I _L) сопротивление отстает от него на 90°. Векторную сумму этих токов ( I _общ) и показывают токоизмсрительные клещи.

При подключении SP-001 в цепи дополнительно появляется емкостное сопротивление (см. векторную диаграмму рис.6).

Ток через емкость этого устройства опережает напряжение сети на 90° и находится в противофазе току через индуктивное сопротивление стиральной машины. Результирующий реактивный ток ( I _{L_C}) заметно уменьшается. Общий ток в цепи ( I _общ), который показывают клещи, — это векторная сумма активной (I_активн) и реактивной составляющих ( I _{L_C}) тока в цепи. Сравните результаты двух последних опытов по рис.5 и рис.6, из которых следует, что общий ток в цепи с индуктивностью при добавлении компенсирующей емкости заметно уменьшается. Почему же счетчик не фиксирует уменьшение потребления электроэнергии?

Ответ прост. Счетчик СОИ449 фиксирует нам потребление только активной энергии, а реактивная составляющая — это просто перераспределение энергии. Суть его в том, что в какую-то часть периода идет потребление энергии от сети, а затем полный ее возврат.

Эти эксперименты были повторены в другой квартире с бездисковым электронным счетчиком электроэнергии СОЕ-5028МНВ (фирмы «Росток»). Результат тот же. Да это и понятно. Все бытовые счетчики показывают только активную (реально потребленную) энергию.

Зачем же проводились эксперименты во второй квартире с современным счетчиком?
Дело в том, что существует версия, что «энергосберегающие» устройства — это, среди прочего, «отматыватели» показаний счетчика. Все проведенные эксперименты показали, что SP-001 таковым не является. Ни старые советские, ни современные электронные счетчики на реактивную энергию просто не реагируют.

Интереса ради, автором статьи была собрана батарея из пяти конденсаторов KNB1530 1 мкФ ±10% на 275 В переменного напряжения, которые оказались под рукой. Подключая ее вместо SP-001, провели те же эксперименты. Результат аналогичный, а цена комплектующих менее 15 грн.

Судя по проведенным экспериментам, «интеллектуальные электронные энергосберегающие устройства» представляют собой примитивные емкостные компенсаторы реактивной мощности. Красивый корпус и светодиоды — это антураж для непосвященных. Никакой выгоды от их применения в быту нет.

Ссылки
1. Игорь Безверхний, г. Киев Радиоаматор №12 2012г стр. 35-37

Энергосберегающий прибор: миф или реальность?

Несколько последних лет во всем мире и в России идет борьба за экономию электричества: холодильники класса А++, энергосберегающие лампы, светодиодики везде, прочее. А стоимость электричества, соответственно, растет как на дрожжах даже с дешевыми ГЭС, АЭС. В западных странах стоимость «зеленой электроэнергетики» еще дороже, так что проблема энергосбережения перезрела. На волне «политики партии» появились красиво оформленные приборы, якобы сберегающие электроэнергию. Для этого его надо лишь вставить в розетку. Так это или нет, стоит покупать или лучше посмеяться — разберемся в нашей статье.

Что представляет собой энергосберегающий прибор

Прибор может быть любой формы, главное, что в названии обязательно будут фигурировать сочетания слов: сберегать, сохранять, экономить. Например: SberBox, Экономыч или что-нибудь подобное.

Чаще всего видом напоминает зарядное устройство для гаджетов с парой светодиодов, обозначающих включение прибора.

Внутри — тоже ничего хитрого. Обычное наполнение: электронная плата, пленочный конденсатор, ИП для светодиодов, вульгарный диодный мост.

Эффективность энергосберегающего прибора

Изготовители обещают при втыкании в розетку экономию до 50 % «съедаемой» электроэнергии.

Стоимость красиво оформленного прибора, в зависимости от жадности производителя, колеблется от 10 до 80 $.В простом исполнении он рассчитан на среднюю нагрузку квартиры 15 кВт электроэнергии. При этом размеры чуть превышают коробок спичек. Для трехфазной сети, при нагрузке 48 кВт, размер чуть больше — с пачку сигарет. Тоже гигантизмом, мощностью не пахнет. Да еще с пленочным конденсатором.

Что же экономит прибор? Мощность электричества бывает активная и реактивная. Счетчик электроэнергии показывает потребление активной энергии. Именно ее надеется сохранить пользователь.

Реактивная вырабатывается индукционной системой, создает паразитные токи, помехи, ухудшает качество работы электросистемы.

На крупных производствах количество реактивной мощности велико. На электростанциях ее учитывают, устанавливают отдельные счетчики. Дома реактивная мощность ничтожно мала. Прибор снижает реактивную мощность, а за счет этого должна повышаться энергоэффективность электроконтура.

С низкомощными пленочными конденсаторами, при бытовом использовании, какой-то эффективности добиться невозможно. А содержимое коробочки едва ли превышает 5 $ по стоимости.

Знакомство с перечнем улучшений может вызвать у электрика ощущение некомпетентности. Эти приборы:

1. Фильтруют помехи высокой частоты.
2. Защищают от скачков напряжения электросети.
3. Увеличивают выход активной энергии.
4. Защищают от перекоса фаз.

Просто мечта энергетика всего за 50 долларов.

Аналогичные конденсаторные компенсаторы стоят в десятки раз дороже. Это не говоря о стабилизаторах, фильтрах гармоник, громоздких и дорогих. Так может быть, инновационное устройство должно стоить тоже подороже? Можно ли реализовать все заявленные возможности таким маломощным прибором?

На предприятиях компенсаторы реактивной мощности (КРМ) — это громоздкие устройства, рассчитанные под определенную нагрузку. В быту сэкономить можно только теоретически при строго определенной нагрузке, которую подсчитать невозможно.

Стоит ли покупать

Современные приборы уже имеют встроенные КРМ для снижения потребления электричества на 5—10 %. Например, компьютерные БП. Использование дорогих, тяжелых КРМ на производствах позволяет снижать потребление энергии на 10—15 %, ввиду исключения перекоса фаз с равномерным распределением энергии. Но это при постоянных нагрузках, под которые тщательно просчитываются номиналы дросселя, емкости и прочего железа. В быту это сделать нереально.

Маломощные устройства со стоимостью начинки 3—5 $ не могут что-то реально сэкономить ни в быту, ни на производстве с его огромными мощностями. Афера энергосбережения развилась на реальной основе снижения реактивной мощности, но реально бесполезна.

Компании-продавцы размахивают сертификатами с якобы подтвержденными свойствами. Но все основывается на незнании процедуры сертификации пользователями. Проверка производится только по параметрам безопасности, а реальные свойства потребительского учета не рассматриваются. То есть прибор вполне безопасен. Но никто не говорит, что он будет работать.