Аргументы автора, в том числе — результаты экспериментов, изложенные в предыдущем номере, показались недостаточно убедительными некоторым его оппонентам, которые в качестве контрдоводов приводили результаты своих экспериментов и наблюдений. Это побудило группу нижегородских специалистов продолжить исследования, итоги которых излагаются в данной статье.
Поскольку продавцы изделий SmartBoy категорически отказались предоставить их для независимых испытаний с публикованием результатов1, пришлось возобновить эксперименты2 с аналогичными изделиями EkoEnerji (Турция): однофазным — паспортной мощностью 40 кВт и трехфазным — 50 кВт.
Эксперимент № 1
Как одно из доказательств эффективности подобных изделий, на форуме был приведен результат эксперимента с прибором SmartBoy 45 кВт и асинхронным двигателем3. Но автор этого сообщения не ответил на запрос о дополнительных данных по методике испытаний и примененных измерительных приборах, из-за чего оценить их корректность не представилось возможным. Поэтому был организован аналогичный эксперимент4 с трехфазным асинхронным двигателем Рном = 2,2 кВт и испытуемым трехфазным прибором 50 кВт.
В качестве нагрузки использовался трехфазный синхронный генератор (СГ) с постоянными магнитами, нагруженный через выпрямительный мостна блок резисторов (рис. 1). Потребление активной мощности из сети измерялось методом двух ваттметров5 при поочередном подключении ваттметра к соответствующим фазам. Осциллограммы токов снимались осциллогра фом, подключенным к токовому шунту, поочередно включаемому в рассечку соответствующей линии.
Из результатов измерений (табл. 3) и осциллограмм токов двигателя, испытуемого прибора и их суммарного тока (рис. 5 а-д) видно, что взаимного влияния друг на друга двигатель и испытуемый прибор не оказали, и потребление активной мощности из сети никак не зависит от испытуемого прибора (ИП)6.
| Поз. | Наименование | Тип | Рпотр.ном, кВт | Uнорм, B | Iнорм, A | cos φ норм | КПД ном,% |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Двигатель асинхронный с к.з. ротором | АИР100L6У3 | 2,8 | 380 | 5,8 | 0,74 | 78 |
| 2 | Электроперфоратор | Skil AK1755 | 0,65 | 230 | 2,9 | 0,97 | — |
| 3 | Углошлифовальная машина | ELMOS EWS12-125E | 1,25 | 230 | 5,9 | 0,92 | — |
| 4 | Электроперфоратор | Kress 1050PXC | 1,05 | 230 | 4,7 | 0,97 | — |
| 5 | Электрокамин | — | 1,0 | 220 | 4,5 | 1 | — |
| Поз. | Наименование | Тип | Измеряемая величина | Пределы измерений | Класс точности (погрешность) | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Клещи-мультиметр | M266C | перем. ток | 0...20 А | (2%+50 мА) | ||
| перем. напряж. | 0...750 В | (1%+4 В) | |||||
| 2 | Мультиметр | ТЛ-4М | перем. ток | 0...3 А | 4 | ||
| перем. напряж. | 0...1000 В | 4 | |||||
| 3 | Амперметр | Э514 | перем. ток | 0...5...10 А | 0,5 | ||
| 4 | Амперметр | АСТ | перем. ток | 0...2,5...5 А | 0,5 | ||
| 5 | Вольтметр | АСТВ | перем. напряж. | 0...150... 300 В | 0,5 | ||
| 6 | Ваттметр ферродинамический | Д539 | мощность перем. тока | 0...600 В 0...5...10 А | 0,5 | ||
| 7 | Осциллограф электроннолучевой | ОМЛ-2М | форма сигнала | ||||
| 8 | Счетчик эл.энергии 1-фазный электронный (датчик тока — тр-р) | СЭБ-1ТМ. 02Д06 | активная эл. энергия | 230 (220) В 5...75 А | 1 | ||
| 9 | То же (датчик тока — шунт) | СЭБ-2А. 07.212 | то же | 230 (220) В 5...60 А | 1 | ||
| 10 | То же, 3-фазный (датчик тока — тр-р) | ПСЧ-3АРТ. 07.132 | активная и реактивная эл.энергия | 3×230/400 В 3х(5...7,5) А | 1 (акт.) 2 (реакт.) | ||
| 11 | Счетчик эл. энергии 3-фазный индукционный | СА4У-И672М | активная эл.энергия | 3×220/380 В 3×5 А 450 об/кВт*ч | 2 | ||
Эксперимент № 2
Поскольку в ранее проводившемся эксперименте7 при включении испытуемых изделий совместно с электроинструментом было отмечено некоторое снижение показаний ваттметра, измерявшего потребление активной мощности из сети, было принято решение провести аналогичные измерения более тщательно. Этот эксперимент проводился с однофазным прибором EkoEnerji 40 кВт, перфоратором и углошлифовальной машиной (УШМ) на холостом ходу — см. схему рис. 2 и табл. 4.
Отсчет показаний осуществлялся после того, как электроинструмент некоторое время прогревался потребляемым током, когда тот становился достаточно стабильным. Как следует из таблицы 4, испытуемый прибор не оказал влияния на потребление активной мощности из сети. Одновременно снимались осциллограммы тока электроинструмента; их изменений при включении-отключении испытуемого прибора также отмечено не было (рис. 5 е-к). Из этого был сделан вывод, что в предыдущем аналогичном эксперименте снижение показаний ваттметра могло быть вызвано постепенным нагревом обмоток двигателей, что привело к увеличению их сопротивления и, соответственно, к уменьшению потребляемой мощности (около 4%).
Кроме того, в экспериментах № 1 и 2 испытуемые приборы не оказали заметного влияния на погрешность ваттметра ферродинамической системы. Следовательно, применение таких приборов в подобных экспериментах, как и приборов электродинамической системы, вполне допустимо.
Эксперимент № 3
На сайтах продавцов исследуемых изделий зачастую указывается, что те обладают свойствами стабилизации напряжения сети. Однако стабилизатор напряжения, включаемый параллельно нагрузке, должен иметь обратно-зависимую вольт-амперную характеристику (ВАХ). Но у однофазного прибора 40 кВт в диапазоне 200–250 В8 она оказалась практически линейной (рис. 3), поэтому указанного эффекта от таких изделий ожидать не следует даже в слабых сетях.
Эксперимент № 4
Для определения влияния на средства учета электроэнергии9 испытуемые приборы подключались к электрической сети совместно с другой нагрузкой; при этом параметры режима контролировались одновременно несколькими счетчиками электроэнергии различной конструкции, в том числе — электронными с фиксацией текущего профиля нагрузки. Схему и результаты испытаний — см. рис. 4 и табл. 5. Из последней видно, что ни один из электронных счетчиков, участвовавших в эксперименте, не дал различий показаний в вариантах с включенным и отключенным испытуемым прибором. Было установлено лишь значимое влияние на индукционные измерительные механизмы: отрицательная погрешность счетчика СА4У-И672М составила около 10% при несинусоидальной активно-индуктивной нагрузке (табл. 5, поз. 3). Подробный анализ этого эффекта — отдельная задача10, актуальность которой подтверждается, в частности, тем, что в литературе имеются сведения об искажении гармониками показаний не только индукционных, но и электронных счетчиков11.
| Измерительный прибор | ТЛ-4М | М266С | Д539 | Э514 | М266С | АСВТ | М266С | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Поз. | Вариант нагрузки двигателя | ИП 50 кВт | Цепь двигателя | Цепь нагрузки | |||||||
| U1, В | I1, А | Рпотр, Вт | I2, А | I3, А | U2, В | I4, А | |||||
| 1 | Генератор на х.х. | откл. | 397 | 5,55 | 720 | 5,5 | — | 136 | 0,03 | ||
| 2 | вкл. | 397 | 3,82 | 720 | 5,5 | 1,52 | 136 | 0,03 | |||
| 3 | Генератор спост. нагрузкой | откл. | 395 | 9,48 | 5080 | 9,5 | — | 112 | 17,32 | ||
| 4 | вкл. | 395 | 8,64 | 5080 | 9,5 | 1,51 | 112 | 17,34 | |||
| Измерительный прибор | АСВТ | АСТ | Д539 | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Поз. | Вариант нагрузки | ИП 40 кВт | U, В | I1, А | Рпотр, Вт |
| 1 | Перфоратор Skil AK1755 | откл. | 240 | 1,68 | 400 |
| 2 | вкл. | 240 | 2,4 | 400 | |
| 3 | УШМ ELMOS EWS12-125E | откл. | 238 | 2,19 | 420 |
| 4 | вкл. | 238 | 2,38 | 420 | |
| 5 | Перфоратор вместе с УШМ | откл. | 236 | 3,7 | 820 |
| 6 | вкл. | 236 | 3,7 | 820 | |
| 7 | Без эл. инструм. | вкл. | 242 | 1,8 | <10 |
| Поз. | Вариантнагрузки | Измер. величина | СЭБ-1ТМ | СЭБ-2А. 07 | ПСЧ-3АРТ | СА4У-И672М | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| без ИП | 1-ф ИП 40 кВт | без ИП | 1-ф ИП 40 кВт | без ИП | 1-ф ИП 40 кВт | 3-ф ИП 50 кВт | без ИП | 1-ф ИП 40 кВт | |||
| 1 | Нет | U, В | — | — | — | — | — | — | 211 | — | — |
| P, кВт | — | — | — | 0 | — | 0 | 0 | — | 0 | ||
| 2 | Эл.камин 1 кВт | U, В | 218 | 219 | 218 | 219 | 217 | 219 | — | — | — |
| P, кВт | 1,103 | 1,1 | 1,1 | 1,1 | 1,209 | 1,205 | — | 1,14 | 1,14 | ||
| 3 | Перфоратор Kress 1050 PXC на х.х | U, В | 222 | 222 | 222 | 222 | 222 | 222 | — | — | — |
| P, кВт | 0,288 | 0,287 | 0,28 | 0,28 | 0,311 | 0,31 | — | 0,296 | 0,267 | ||
| 4 | Перфоратор Kress 1050 PXC на х.х. + эл.камин 1000 Вт | U, В | 217 | 218 | 217 | 218 | 217 | 218 | — | — | — |
| Р, кВт | 1, 380 | 1, 370 | 1, 370 | 1, 377 | 1, 495 | 1, 500 | — | — | — | ||
Выводы
1. Утверждение о том, что испытывавшиеся изделия и их функциональные аналоги способны снижать электропотребление без снижения производительности оборудования, не нашло подтверждения в эксперименте. Несмотря на неоднократные просьбы12, ни по одному контрдоводу не было представлено необходимой информации для проверки корректности, поэтому все сведения о якобы наблюдавшемся таком эффекте следует признать либо следствием некорректных экспериментов, либо умышленным искажением истины. Аналогичный вывод может быть сделан и в отношении стабилизирующего (регулирующего) влияния этих изделий на уровень напряжения в точке их подключения.
2. Утверждение о фильтрации исследуемыми изделиями высших гармоник тока также не нашло подтверждения. Напротив, как следует из приведенных осциллограмм, они могут существенно увеличить несинусоидальность тока в сети, повысить опасность резонансных явлений и дополнительно ухудшить качество электроэнергии у потребителей.
3. Единственным подтвержденным положительным эффектом применения исследуемых изделий является нерегулируемая компенсация реактивной мощности, однако стоимость 1 кВАр этих изделий — даже самых дешевых китайских — в 4— 40 раз выше, чем современных конденсаторных установок. Поэтому применение таких изделий для компенсации реактивной мощности экономически нецелесообразно. Кроме того, их надежность вызывает серьезные сомнения13.
4. Исследуемые изделия способны негативно влиять на счетчики электроэнергии, поэтому могут служить техническим средством хищения последней за счет искажения учета. Это может стать дополнительным стимулом к ускорению замены морально устаревших счетчиков на отвечающие требованиям ГОСТ Р 52320-2005, ГОСТ Р 52322-2005, ГОСТ Р 52323-2005.
5. Поскольку на рынке представлено множество торговых марок аналогичных изделий, и появляются все новые, встает задача их своевременной идентификации для защиты прав потребителей, пресечения недобросовестной рекламы и профилактики правонарушений в сфере электропотребления. С этой целью представляется целесообразным внести необходимые изменения в систему сертификации электротехнических изделий и разработать соответствующую методику тестирования.
1 См. дискуссию на форуме [7]. Там же приведены фото обсуждаемых изделий некоторых торговых марок, по которым можно установить их аналогичность, результаты различных экспериментов, а также ссылки на некоторые другие интернет-ресурсы по данной теме.
2 См. [4].
3 [7]/page7.html, пост 1.
4 Проводился на кафедре «Электрооборудование судов» факультета автоматики и электромеханики НГТУ им. Р. Е. Алексеева под руководством зав. кафедрой проф. д.т.н. В. Г. Титова.
5 [2], с. 130–131.
6 Данный результат, в принципе, корреспондируется с [1], с. 25–26.
7 [4].
8 Измерения проводились вольтметром АСТВ и амперметром АСТ. Напряжение регулировалось автотрансформатором ЛАТР-9.
9 Проводилось на специализированном стенде сотрудниками отдела приборов учета СКБ ОАО «Нижегородский завод им. М. В. Фрунзе» под руководством начальника отдела Ю. Д. Губанова.
10 См., например: [1] с. 29–33, [3], [5], [6].
11 [1], с. 31–32.
12 [7].
13 См., например: [7] /page13.html, пост
Литература и источники
1. Жежеленко И. В. Высшие гармоники в системе электроснабжения промпредприятий. Изд. 5-е, перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 2004.
2. Электрические измерения / Под ред. А. В. Фремке и Е. М. Душина. — Л.: Энергия, 1980.
3. Вагин Г. Я., Иванов В. Б., Смигиринов С. А. Влияние высших гармоник тока и напряжения на погрешность электрочетчиков //Промышленная энергетика, № 4, 1976, с. 13.
4. Лерман Л. И. Осторожно — «энергосберегатели»! — «Электротехнический рынок», 2010, № 1—2 (31–32), с. 50–54.
5. Попов А. П., Чугулев А. О., Горшенков А. А., Клеванский С. М. Влияние широтно-импульсной модуляции на погрешность индукционных счетчиков электроэнергии и на потери в асинхронном двигателе // Журнал радиоэлектроники, № 7, 2003.
6. Иванов Э. А., Бозжанова Р. Н., Рыспаев М. Т. Погрешности приборов учета расхода электрической энергии на проышленной преобразовательной подстанции // Тезисы доклада на II-й Международной научно-технической конференции, Алматы, 21-22.09.2000.
7. https://www.elec.ru/forum/forum8/thread1695/
Л. ЛЕРМАН, инженер-электрик
Нижний Новгород
lerman56@yandex.ru
