Представляем очередную статью «Конкурса статей», который проводится в блоге «СамЭлектрик».ру. Автор — Алексей Филиппов из Львова. Его предыдущая работа — здесь. В «Конкурсе зима 2017-2018» — это его вторая статья.
О чём статья? Алексей всесторонне рассматривает и справедливо критикует патент на изобретение и реальный прибор, который якобы позволяет экономить электроэнергию. Однако экономить электроэнергию и экономить деньги — две большие разницы, о чем я подробно пишу в своей статье про «Способы экономии электроэнергии».
Прибор продается в интернете, стоит очень недёшево, и данная статья — отзыв об этом приборе.
Итак, статья автора.
Можно ли законно обмануть электросчетчик?
Кажется, не так давно повсюду активно продавали некую коробочку, не помню название, которая экономит электричество. Я как то сразу заподозрил подвох, но было любопытно, а потом мои подозрения подтвердились, когда я увидел вскрытие такой коробочки, а в ней оказалось установлен обычный конденсатор и пара индикаторных светодиодов со схемой для их питания. Не скажу, что это устройство совсем бесполезное или фейк, но и толку от него мало.
Устройство энергосбережения. Работает и приносит выгоду далеко не всегда!
В рекламе на видео демонстрировали люминесцентный светильник, потребление тока которым уменьшалось при подключении «волшебного и очень нужного» устройства. После того как я увидел что внутри, то понял как это работает, устройство попросту компенсирует реактивную нагрузку, светильник использованный в рекламе имел дроссельный балласт.
Если нагрузка будет иметь резистивный или емкостной характер, или слабо индуктивный (cos φ > 0,9), то влияния прибора на потребление электроэнергии практически не будет. Однако, в некоторых случаях, прибор позволяет действительно немного реально сэкономить, без обмана. Что не скажешь о приборе, который будет рассмотрен ниже.
Устройство энергосбережения разобрано. Внутренности
Вопросов несколько, почему это устройство продавали нам так дорого, что будет если устройство включено в сеть, а реактивной, то-есть именно индуктивной нагрузки нет... зачем оно вообще нужно, если наши счетчики вообще не учитывают реактивную нагрузку...
Какая-то экономия конечно будет, но мизерная, за счет снижения потерь на сопротивлении проводов идущих от счётчика, до той розетки где включен прибор и то только при идеальных условиях как в рекламе — индуктивная реактивная нагрузка! Одним словом выброшенные деньги за покупку!
Потери и виды нагрузок
Немного теории, но без заумных формул, так сказать для чайников. Те кто изучал электро физику знают, что существуют потери при передаче электроэнергии, а в сетях с переменным током всё намного сложнее чем для случая с постоянным током, кроме закона Ома работают ещё куча всяких законов и эффектов, от которых растут потери.
Весомый вклад в потери, кроме всех прочих, которые мы рассматривать не будем, имеет коэффициент мощности (cos φ), чем он выше, тем меньше потери. Идеальная нагрузка — активная, с точки зрения минимальных потерь в проводах, например электронагреватель с ТЭНом, его коэффициент мощности равен 1.
Индуктивное и ёмкостное сопротивление по отдельности, это два вида реактивного сопротивления, но с противоположным сдвигом фаз, если они соединены параллельно, то при правильном расчёте номиналов компенсируют друг друга. Любое из двух видов реактивных сопротивлений вредно, так как вызывает ток в сетях. Работа не совершается, (cos φ < 1), потери при этом присутствуют.
Реактивные нагрузки — индуктивная и емкостная
Для примера можно подсчитать потери, которые должен учесть бытовой счётчик, если включена реактивная нагрузка. Считал всё в программе ElectroDroid.
Если включить реактивную нагрузку в сеть — конденсатор ёмкостью 5 мкф, такой как в приборе описанном выше, то в сети потечёт ток примерно 0.5 А.
Допустим для медной проводки длинной 10 м и сечением 2.5 мм кв, от счётчика до розетки где включено устройство, потери составят аж 0.07 В и 0.035 Ватт! При всех благоприятных условиях, выходит это максимум что сможет сэкономить подобное устройство, если компенсирует индуктивную нагрузку на 100%! Внушительные цифры.
Это было давно, сейчас маркетологи вроде успокоились с этой штуковиной, а может люди поумнели, что не берут больше мифический прибор...
Прибор для экономии на основе тиристоров
Подходим к основной теме статьи. Наткнулся я как то на изобретателя, который изобрёл прибор для «экономии».
В начале я решил, что устройство для экономии как то должно бороться с реактивным (вредным) сопротивлением, желательно чтобы это еще и происходило автоматически, для максимального эффекта. Теоретически убрав реактивную составляющую, прибор всё равно не сможет дать такую большую экономию как обещает автор изобретения, стал разбираться...
Схема прибора МИМ для «снижения энергопотребления»
Внешний вид энергосберегающего прибора МИМ
Принцип действия «прибора для экономии» оказался немного иным.
Ссылка на патент: freepatent. ru
Сайт с подробным описанием, где можно заказать прибор для экономии электроэнергии МИМ elektromb. ru:
Приборы для энергосбережения МИМ. Обратите внимание на цену
Всё серьёзно и должно внушать доверие, это вам не просто видео на YouTube!
Схема, указанная в патенте, может работать как обычный диммер собранный на двух мощных тиристорах. Экономия должна происходить за счёт снижения напряжения в электросети непосредственно там, где будет включатся нагрузка. Эта идея мне кажется абсурдной, так как это попросту снизит мощность электроприборов, соответственно снизит их эффективность — нагреватели станут меньше греть, лампочки слабее светить и т. д.
Всё сложнее, истину не видно на первый взгляд. Автор предлагает в комплект купить неполярный конденсатор 100 мкф (а он стоит немало!), включить его после своего прибора (МИМ) и вот тут происходит настоящее чудо, а точнее магия!
Конденсатор для работы МИМ. Такой же применяется для запуска электродвигателей
Чудо — не что иное как обман прибора учёта! Просто, счетчик сходит с ума и начинает меньше считать!
Любой тиристор является наполовину управляемым полупроводниковым прибором, то-есть можно управлять его открыванием, подав на управляющий электрод импульс, причем происходит открывание тиристора моментально (лавинообразно) — это ключевой момент, так как тиристор создаёт импульсную помеху, а вот закрывается тиристор только когда ток через анод и катод тиристора станет меньше тока удержания, когда синусоида будет проходить через 0. Вот здесь в описании работы я нашёл ошибку.
Цитата описание работы из текста патента минимизатора мощности МИМ:
«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 количеством 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».
Нельзя подбором сопротивления в цепи управляющего электрода добиться выключения тиристора в принципе! Ошибка в описании работы совсем не влияет на работу прибора, прибор работает! Но именно как генератор мощных импульсных помех в электросети!
На самом деле происходит всё вот как: тиристор открывается (лавинообразно), происходит мгновенное подключение конденсатора внушительной ёмкости к сети, что вызывает большой скачок тока и просадку напряжения, форма синусоиды искажается. Разрядка конденсатора 100 мкф происходит через нагрузку. При следующей полуволне конденсатор снова заряжается, процесс повторяется. Автор попросту подобрал номиналы конденсатора и схемы так, чтобы схема генерировала помехи в сетевое напряжение, достаточные, чтобы несинусоидальность сетевого напряжения вносила погрешность в работу счётчика.
Появляется высокочастотная составляющая (большая скорость нарастания сигнала), простыми словами счётчик «не успевает» считать цикл заряда конденсатора. Гениально и просто, браво! Ничего общего с коррекцией реактивной мощности в работе прибора нет.
Помехи, которые создает прибор
Такая форма сигнала приходит на счётчик, чётко видно импульсы от заряда конденсатора огромной амплитуды, почти во весь размах синусоиды!
Форма напряжения на нагрузке при включении в сеть прибора МИМ
А это форма сигнала на выходе после МИМа, то-есть этим сигналом питается нагрузка. Можно представить каково электронным приборам нелегко, каков будет гул в дросселях фильтров на входе различных бытовой электроники, а электродвигатели будут шуметь громче остальных приборов!
Описание работа энергосберегающего прибора МИМ
Внешний вид подключения устройства «экономии электроэнергии» МИМ
Ресурс работы МИМа вызывает сомнения, для примера конденсатор которым снабжается прибор будет расходным материалом, который придётся менять спустя 3 месяца непрерывной работы. Производитель конденсаторов указывает ресурс 3000 часов конденсатора СВВ60 серии с маркировкой «С», а если учесть импульсный характер тока через него, ресурс ещё снизится.
Представьте ситуацию, купив этот прибор, конденсатор ещё «свежий» экономия в начале заметна, так как всё работает как задумано, затем спустя какое то время конденсатор утратил частично свою ёмкость, это уже не так заметно, не будешь же всё время проверять работает прибор как нужно или нет, просто веришь что он работает и всё, а на самом деле это уже плацебо.«Экономия» уже под вопросом, конденсатор стоит не дёшево.
Последствия работы такой схемы: это возможность выхода из строя счётчика, о чём Юрий Тарасов предупреждает, а также отгорание контактов везде, где только возможно из-за больших коротких всплесков тока (от десятков до сотни ампер!) Можно сказать со 100% уверенностью, что пользу такое устройство генерирующее помехи не приносит!
Во всех видео и описаниях работы прибора под названием МИМ, Юрий Тарасов оперирует около научными терминами — ловкие трюки фокусника, чтобы отвлечь зрителя.
К чему приводит импульсная помеха в сети. Коррекция реактивной составляющей
Аналогично реактивной нагрузке, импульсный ток тоже увеличивает потери в проводах, снижает отдачу от трансформаторов.
В любой схеме где есть выпрямительный диодный мост и фильтрующий конденсатор, при работе под нагрузкой происходит «откусывание» верхушки синусоиды.
Синус реальный и идеальный на выходе выпрямителя
В сетевых проводах ток потребления идёт импульсами, амплитудой в 3-10 раз больше тока нагрузки! Соответственно раз ток больше, то и сумма всех потерь в проводах больше. В схемах где используются выпрямители борются с импульсным характером потребления, при помощи пассивных и активных корректоров (англ. PFC, Power Factor Corrector), задача которых растянуть пики максимально по длительности, уменьшить таким способом амплитуду всплесков тока.
На рисунке показана эффективность PFC блоков питания компьютеров по уменьшению импульсов тока в сетевых проводах:
Работа корректора реактивной мощности
Красный луч показывает импульсы тока в схеме без PFC, жёлтый с пассивным, а зеленый с активным PFC.
Импульсы тока в схемах без PFC часто приводят к отгоранию контактов, иногда при большом количестве таких потребителей на одной ветви питающей сети, срабатывают защитные автоматы.
Электрики знают, что случается подгорают контакты выключателя, в люстре с энергосберегающими лампами (PF=0,5), контакты реле в датчике движения, что доказывает вред импульсного тока потребления нагрузкой.
Классическая схема диодного выпрямителя и осциллограмма на его выходе
Ток через диод двухполупериодного выпрямителя
Другие известные способы обмана
Встречал прибор для обмана счётчика, который генерирует помехи высокой интенсивности и напряжённости поля, которые распространяются как радиоволны. Думаю радио Попова имело бы такое же воздействие на электрический счетчик:). Антенну излучатель располагают в близости от счётчика, проводники схемы счётчика как антенны принимают импульсы, которые вносят погрешность в измерения. Принцип устройства построен на работе генератора Маркса.
Это не законно, к тому же распространяет помехи в радиоэфире в большом радиусе, их будет слышно в виде треска в радиоприемнике, соседи точно пожалуются в частотнадзор, те добавят к штрафу за воровство электроэнергии штраф за радиопомехи.
Схема генератора Маркса
Стоит упомянуть о совсем откровенном способе воровства — это мощный неодимовый магнит, но для борьбы с этим явлением давно применяются наклейки индикаторы магнитного поля.
Магнит. К сожалению, самый популярный способ остановки счетчика
Антимагнитная пломба
Но производители счетчиков не дремлют. Современные электронные счётчики регистрируют (загорается светодиод «авария»), на попытку обхода способом подсоединения вместо «0» собственного заземления, либо при отсутствии такого индикатора попросту продолжают считать.
Более хитрый способ обхода, просверлив с соседом стену и соединив с одним из его проводов «0» или фазой один из своих проводов,"0″ или фазу, в новых образцах счётчиков тоже не проходит.
Отмотка с помощью трансформатора
Ниже еще одна схема которая не работает на современных счётчиках, по той же причине. В этой схеме нужен мощный трансформатор.
Старая схема, с новыми счетчиками не работает
Работает схема при условии что фазы в доме нагружены неравномерно, в таком случае возникает перекос фаз, или это частный дом с длинной линией. Из за падения напряжения на сопротивлении нулевого провода возникает небольшой потенциал относительно заземления, напряжение которого можно повысить трансформатором и подать в розетку, таким образом старый дисковый счётчик даже мог мотать в обратную сторону!
Но даже если использовать такую схему к примеру не для отмотки счётчика, а в мирных целях — для питания небольшой нагрузки, например светодиодной лампочки. Этот способ мог бы использовать энергию, которая и так рассеется в «0» проводе в виде потерь, но современные счётчики просекут что ток течёт только по «0» проводу.
Питание лампочки без учета электроэнергии
Подводя итог, зачем нормальному человеку всё это нужно?! Известны много способов экономить электроэнергию, без этих «изобретений»! Нужно понимать, что покупая сомнительный прибор для экономии, даём заработать и стимул псевдоизобретателям и фокусникам!
Те, кто ездит в трамвае зайцем, снижает доход от перевозки пассажиров, получается ворует не только у транспортной компании, но и у честных пассажиров, так как транспорт медленнее развивается и обновляется, качество услуг падает.
От Администратора блога «СамЭлектрик»:
Ещё раз призываю всех честно жить и платить за потребляемые услуги.
Источник: ©Алексей Филиппов (г. Львов), Александр/СамЭлектрик.ру
