Какую мощность потребляет стабилизатор напряжения?

Входное напряжение равно 220 В

В этом идеальном случае стабилизатор не выполняет никакой полезной функции. Его можно рассматривать как трансформатор с коэффициентом трансформации 1:1. Входное и выходное напряжение составляет 220 вольт. Но при этом имеет собственное сопротивление, что приводит к потерям энергии. Лучшие модели устройств имеют КПД 95-97%. Таким образом, не менее 3-5% подводимой мощности пойдет на нагрев окружающего воздуха.

Особенности расчётов

Существует множество вариантов выбора устройств стабилизации. Одним из важнейших является полная мощность стабилизатора напряжения. Речь идет о вольт-амперных характеристиках, то есть о параметрах токового выхода, которые устройство может поддерживать в номинальном режиме работы. Однако первыми расчетными данными является потребляемая мощность устройств, которые будут подключены к устройству.

• Иногда к стабилизатору подключается дополнительное оборудование. В этом случае этот текущий показатель необходимо учитывать при расчете.
• Если планируется установка внешних циркуляционных насосов, необходимо учитывать и их мощность.
• При преобразовании напряжения в нужное значение всегда происходит потеря мощности. Чем больше отклонение от 220 вольт, тем выше эти потери. Поэтому перед расчетом желательно сделать проверку – измерить напряжение в сети днем, вечером, утром и в часы пик. Этот тест лучше всего сделать за несколько дней. В результате вы получите информацию, которая будет вам полезна для расчетов.
• Обычная сумма значений тока будет неточными данными, так как значительное количество устройств использует кроме полезного тока еще и реактивную составляющую. Он определяется по определенной формуле и добавляется к результатам расчета.

Стабилизатор напряжения и экономия электроэнергии

Стабилизатор напряжения использует электричество — так же, как и все другие электроприборы, входящие в состав электрической сети. Исходя из этого, ответ на вопрос «помогает ли стабилизатор экономить электроэнергию» кажется очевидным. На первый взгляд, ни о какой экономии не может быть и речи. Но чтобы досконально разобраться в этой проблеме, нужно вспомнить немного теории об электрической энергии. Рассмотрим три основных режима работы стабилизационного устройства в бытовой однофазной электрической сети 220 В.

Экономная стабильность

Стабилизаторы часто используются для улучшения качества электроэнергии и защиты электрических сетей от скачков напряжения. Поскольку любой электроприбор работает от электричества, при покупке нужно учитывать величину энергопотребления самого прибора. Обычно технический паспорт содержит информацию только о номинальных параметрах. Какую мощность потребляет стабилизатор напряжения? Как узнать? На что обратить внимание при выборе модели?

Дополнительные преимущества стабилизатора

В результате, хотя устройство не может нарушать законы физики и генерировать энергию из ниоткуда, оно способно обеспечить реальную экономию электроэнергии за счет повышения КПД электроприборов. Кроме того, устройство позволяет экономить деньги владельца за счет следующих процессов:

• Сглаживание колебаний. Это благотворно влияет на работу подключенного оборудования, снижает риск ошибок и продлевает срок службы оборудования.
• Защита от перегрузки. Если на объекте произойдет резкий скачок напряжения, например из-за обрыва нулевого провода, все, что подключено к устройству, может сгореть. Отличным решением этой проблемы станет современный стабилизатор, оснащенный встроенной защитой от критических перенапряжений. Устройство автоматически отключит нагрузку при высоком напряжении и включит ее, когда показатель упадет до безопасного уровня.

Способы расчёта

Стоимость электроэнергии постоянно растет, поэтому важно, чтобы стабильность электроснабжения была разумной. Говорить о том, сколько потребляет стабилизатор напряжения, можно только с учетом следующих факторов:

• тип устройства;
• режим работы;
• значения нагрузки.

Проще всего оценить расчет по коэффициенту полезного действия (КПД), который обычно указывается в техпаспорте. Легко рассчитать, какую мощность потребляет стабилизатор напряжения. Достаточно умножить мощность устройства на процент потерь. Эти параметры являются центральными и указаны в техпаспорте. Блоку мощностью один киловатт с КПД 97 % потребуется для преобразования 30 ватт в час (3%).

В расчетах необходимо учитывать ток блока управления и силовой части. Именно эта энергия используется для обогрева во время работы. По сути, это ток на холостом ходу. Обратите внимание, что этот метод позволяет установить уровень потребления только при полной нагрузке. Уменьшение его снижает ток, но автоматически и КПД.

Так сколько потребляет стабилизатор?

Чем выше КПД, тем, вроде бы, экономичнее должно быть устройство.
Но есть понятие тока холостого хода, или то, что использует регулятор напряжения, когда нет нагрузки. Об этом производители стараются не писать. В стабилизаторе напряжения постоянная работа, схема управления и трансформатор. Вот они главный потребитель, тем лучше он выполнен с технологической точки зрения, тем меньше расход стабилизатора.

Потеря которые происходят на работе трансформатор, напрямую зависит от качества. Существует прямая зависимость от:

• на каком проводе он собран, на алюминиевом или медном.
• качество металлического сплава, из которого изготовлен провод, его электропроводность.
• какой магнитопровод используется в конструкции.
• по какой технологии собрана магнитопровод.

Есть данные по расходу на холостом ходу для стабилизаторов напряжения. Управляющий делами. В старших моделях она варьируется от 30 до 40 Вт. Инверторные стабилизаторы имеют еще большее потребление, используют 120-200 Вт, что уже достаточно много.

В последнее время они значительно вырвались вперед по эффективности электронные стабилизаторы напряжения, собранные на транзисторных ключах с кольцевыми трансформаторами, заявленный КПД 98%, что реально проверено при работе под нагрузкой.

За счёт чего стабилизатор действительно поможет сэкономить?

Во-первых, установка стабилизатора напряжения продлевает срок службы всех бытовых электроприборов. Вам не придется тратить деньги на регулярный ремонт оборудования и покупку нового в случае серьезной поломки. Сэкономленная сумма будет в несколько раз выше стоимости роковых 5% силы, которую мы теряем.

Но вернемся к основной теме нашей статьи — экономии электроэнергии. Взять все те же лампочки накаливания. Если местные электросети будут подавать низковольтную электроэнергию, как мы говорили выше, они будут выделять больше тепла, а свет в силу некоторых конструктивных особенностей будет тусклым. Если вы все-таки пренебрегаете покупкой хорошего стабилизатора мощности, вам необходимо купить более мощные лампочки или установить больше, чтобы обеспечить нормальный уровень освещенности. Несложно догадаться, что в этом случае ваш дом будет потреблять гораздо больше энергии.

В качестве другого примера возьмем бытовой чайник. В процессе работы вода не только нагревается, но и при взаимодействии с окружающей средой постепенно остывает. Другими словами, часть тепла, выделяемого нагревательным элементом, уходит в окружающее пространство. Таким образом, если чайник нагревает воду до 100 градусов за пять минут вместо положенных двух, в окружающее пространство выделяется гораздо больше тепла, а значит, затраты на электроэнергию несколько превышают номинальные значения.

Хуже всего ведет себя у низковольтных холодильников. Современные холодильники оснащены чувствительными элементами, которые очень болезненно работают в нестандартных условиях. При низком напряжении компрессор холодильника работает на износ: либо отключается надолго, либо наоборот, не может отключиться, либо не может выдать достаточный ток для нормальной циркуляции хладагента.

Из-за недостаточного давления хладагента эффективность теплопередачи серьезно снижается, в результате чего увеличивается общее время работы двигателя компрессора. В результате, как вы уже, наверное, догадались, это приводит к потреблению большего количества электроэнергии.

На загородных участках следует обратить внимание на работу вибрационного насоса. Из-за низкого напряжения производительность устройства заметно снизится, а в некоторых случаях может и вовсе остановиться, так как слишком большой ток может привести к перегреву обмоток электромагнита. Насос не лучшим образом поведет себя при повышенном напряжении.

В таких условиях якорь приводного магнита будет сильно ударяться о корпус агрегата. В этом случае вы почувствуете заметное усиление звука при работе насоса. Но дело не в этом. Дело в том, что при высоком напряжении насос не будет перекачивать больше воды в силу заложенной конструкции и ТТХ: частота колебаний останется, так как она не зависит от напряжения подводимого электричества, объем поршня естественно тоже останется неизменным , но КПД устройства может снизиться на 5-10%.

Отсюда делаем вывод, что при любом напряжении, отличном от номинального, вибрационный насос потребляет больший ток.

Разделение стабилизаторов на группы по мощности

От 500 Ватт до 2 кВт

Стабилизаторы этой мощности применяются для защиты от некачественного напряжения отдельных бытовых электроприборов:

• автоматизация отопительных котлов;
• циркуляционные насосы;
• холодильник;
• телевидение;
• Микроволновая печь.

В качестве примера можно рассмотреть устройство Energy Voltron 2000.

От 3-х до 5 кВт

Чаще всего устройства с такой мощностью используются для работы с мощным оборудованием:

• глубинный насос;
• стиральная машина;
• компрессор септика;
• мойка высокого давления.

В этом диапазоне мощностей стоит рассмотреть агрегат Energy Classic 5000.

От 8 до 20 кВт

Устройства с такой мощностью используются для охраны дома, дачи или квартиры. Стабилизатор устанавливается сразу после автоматических выключателей. Через клеммник проводится вода в сеть, а также подключается нагрузка.

Наиболее популярной мощностью для загородных домов являются стабилизаторы мощностью 10000 ВА, например, модель Voltron 10000.

Читайте также: Закон Ампера простыми словами: определение, формула, применение

Входное напряжение ниже 220 В

Пониженное напряжение – распространенная проблема в российских электросетях. Общий износ инфраструктуры, проводка, не рассчитанная на большую нагрузку, значительное увеличение количества электроприборов и мощности потребителей в доме приводят к тому, что вместо положенных 220 вольт сеть выдает в среднем 180-200 вольт. Установка стабилизатора значительно улучшает ситуацию и обеспечивает эффективную работу машин и оборудования.

При этом общая потребляемая мощность не меняется. Это связано с тем, что регулировка возможна только за счет пропорционального изменения силы тока. А так как сила равна произведению напряжения на силу электрического тока, то она остается стабильной. Если сделать расчет, учитывающий, какую мощность потребляет стабилизатор напряжения, то получается, что потребление должно увеличиться на те самые 3-5%, что и является потерями тепла в устройстве из-за неидеального КПД.

Расчет по техническим характеристикам

Каждая единица в комплекте имеет паспорт, в котором указаны все характеристики работы. Это указывает на мощность устройства. Все значения единиц должны быть просуммированы. Это значение будет приблизительным.

К этому необходимо добавить запас по мощности примерно 30% для пусковых токов, а также 50% для устройств китайского производства.

Выбор устройства

Из вышеизложенного видно, что чем мощнее устройство, тем больше энергии потребуется на преобразование для поддержания стабильности параметра. Чтобы учесть при покупке, какую мощность потребляет стабилизатор напряжения, нужно учитывать следующие показатели:

• сила;
• эффективность;
• ток холостого хода.

Сколько потребляет стабилизатор напряжения, не является решающим фактором при выборе, но позволяет понять, насколько дорого вам обойдется эксплуатация устройства. Важно понимать, что назначение данного вида оборудования не экономия, а обеспечение надежности работы блока питания. Необходимо выбирать устройство с запасом по мощности, но не более 25-30%.

Обратите внимание, что многие производители указывают его не в киловаттах, а в вольт-амперах. Преобразование простое. Достаточно использовать коэффициент 0,7. Другими словами, 10 кВА соответствует 7 кВт, а 10 кВт соответствует 14 кВА. При выборе стоит ориентироваться на товары известных брендов, которые гарантированно имеют заявленные значения параметров.

Потребляемая мощность в режиме холостого хода

Как правило, все виды стабилизаторов напряжения очень экономичны. Собственный ток в спящем режиме редко превышает 15 — 30 Вт.

Потребляемая мощность в режиме 100% нагрузки

При работе под нагрузкой стабилизатор потребляет такой же ток, как и при работе в холостом режиме. Но при этом стоит учитывать потери, которые могут достигать 2 – 7% в зависимости от качества устройства. На примере устройства мощностью 7 кВт при 100% нагрузке с КПД 96% потери составят 4% или 280 Вт. Современные стабилизаторы имеют КПД до 98%, что сводит потери к минимуму. Кроме того, стоит учитывать стабильную работу оборудования и значительное улучшение технических характеристик в нестабильной электрической сети.

Рекомендуем прочитать статью «Когда нужен стабилизатор напряжения», в которой описаны все преимущества устройства и преимущества, которые получает владелец после установки.

Стабилизатор напряжения использует электричество — так же, как и все другие электроприборы, входящие в состав электрической сети. Исходя из этого, ответ на вопрос «помогает ли стабилизатор экономить электроэнергию» кажется очевидным. На первый взгляд, ни о какой экономии не может быть и речи. Но чтобы досконально разобраться в этой проблеме, нужно вспомнить немного теории об электрической энергии. Рассмотрим три основных режима работы стабилизационного устройства в бытовой однофазной электрической сети 220 В.

Входное напряжение выше 220 В

Эта ситуация принципиально не отличается от предыдущей. При повышенном значении (240-260 В) стабилизация выполняется за счет снижения входного тока. Эффект снова остается стабильным как на входе, так и на выходе. Опять же, когда мы вспоминаем, какой ток потребляет стабилизатор напряжения, мы обнаруживаем, что вместо экономии потребление энергии должно даже немного увеличиться.

При расчёте мощности следует упомянуть о таких важных определениях, как «cos φ» и «пусковые токи»

Так что же такое «cos φ»?

Этот показатель отражает соотношение между активной мощностью и полной мощностью. В названии любой модели стабилизатора напряжения есть цифры, например ENERGY Ultra 20000, они показывают мощность в Вольтах/Амперах (20000 В/А). Все привыкли измерять потребляемую мощность в Ваттах, вот тут-то и возникает необходимость использовать значение cosφ.

Если стабилизатор работает в основном с ТЭНами, электроплитой, чайником, ТЭНом, источниками света (только активная нагрузка), то значение угла cosφ равно 1. Формула преобразования: Ватт = V/A x cosφ (1) . На практике рассмотрим блок Energy ASN 8000:

8000 ВА x 1 = 8 кВт.

Если к стабилизатору в основном подключено оборудование с электродвигателями, насосами и компрессорами (активная/реактивная нагрузка), то cosφ в этом случае будет равен 0,8 или 0,7. Это зависит от конкретного случая (лучше использовать показатель 0,7).

Energy HYBRID START 5000 имеет общую мощность 5000 В/А. Чтобы понять, сколько может выдать эта модель, вам нужно 5000 (В/А) x 0,7 = 3,5 кВт. Если у вас подключены приборы, как с нагревательными элементами, так и с двигателями, cosφ следует принимать равным 0,8.

А, что такое пусковые токи?

Если в конструкции оборудования имеется электродвигатель, насос или компрессор (холодильник, стиральная машина, микроволновая печь, циркуляционный и погружной насос, пылесос), то при включении такого оборудования эти устройства потребляют электроэнергии в 3-7 раз больше, чем их номинальная стоимость. Как только электродвигатель выйдет на рабочие обороты, ток потребления будет равен номинальному значению.

Пусковые токи длятся максимум несколько секунд, но ими нельзя пренебрегать при расчете суммарной мощности оборудования в помещении. Например, холодильник при работе потребляет 300 Вт, а при запуске компрессора мощность возрастает до 1 кВт.

Это означает, что необходимо рассчитывать мощность холодильника не по номинальному значению, а с учетом пусковых токов.

Собственная мощность стабилизатора напряжения

Все электрические потребители в процессе работы используют ток, стабилизаторы напряжения не исключение. Стабилизатор содержит различные электронные компоненты, трансформатор напряжения, электронный дисплей и так далее, естественно все они имеют свой ток и используют электрическую энергию при работе. Регулятор напряжения также имеет КПД, который является важным показателем потерь при работе под нагрузкой.

Как же можно экономить с помощью стабилизатора?

Итак, по закону сохранения энергии стабилизатор не может обеспечить энергосбережение. Означает ли это, что устройство бесполезно и не приносит реальной пользы владельцу? Давай выясним. Возьмем в качестве примера светильники. При работе в низковольтной сети они светят тускло и неэффективно. В итоге, чтобы осветить комнату, например, нужно не 2, а 3 лампы. Следовательно, потребление электроэнергии в доме увеличится.

Другой пример. Холодильное оборудование и кондиционеры очень плохо работают при низком напряжении. Для нормального охлаждения им часто приходится включать компрессор, заставлять его работать в рваном темпе. Из-за этого возникает недостаточное давление теплоносителя в системе, снижаются показатели теплоотдачи, увеличивается общее время работы электродвигателя. В результате энергопотребление снова возрастает.

Существует ли экономия электроэнергии с точки зрения законов физики?

Не секрет, что напряжение в наших сетях отличается от номинального, и часто невозможно предсказать, будет оно сегодня высоким или низким. Поэтому, чтобы углубиться в проблему, нам необходимо рассмотреть два случая: работу стабилизатора при пониженном входном напряжении и при повышенном.

Напряжение меньше 220V

Предположим, что ваша квартира, загородный дом или дача подключены к устаревшим электрическим сетям, которые не в состоянии передать то количество энергии, которое необходимо потребителям. При этом входное напряжение должно быть на уровне 180-200В (в некоторых случаях может быть и меньше). Последствия такого дисбаланса очевидны: тусклый свет в комнатах, самопроизвольный перезапуск бытовой техники, а когда соседи приходят с работы, техника может вообще отказаться включаться.

И вот, наконец, у вас есть новый стабилизатор. После установки прибора интерьер вашего дома моментально преображается: комнаты вдруг становятся светлыми, техника работает как часы, а чтобы вскипятить воду, оказывается, нужно подождать всего минуту, вместо привычных пяти. Но через неделю-две, когда эйфория прошла, счастливый обладатель стабилизатора вспоминает, как пару месяцев назад друг сказал, что стабилизаторы напряжения экономят электроэнергию.

Бедняга начинает сравнивать показания счетчика до и после покупки и, не получив от такого сравнения заметных результатов, утешает себя тем, что экономия все-таки есть, но она настолько мала, что заметить ее очень сложно.

На самом деле к этой проблеме можно подойти и с другой стороны. Если вспомнить школьный курс физики, то легко понять, что энергию нельзя брать из воздуха, а значит, как только стабилизатор поднимает напряжение до дорогих 220В, сила тока возрастает прямо пропорционально размеру регулировка напряжения. Чтобы научно обосновать это утверждение, вспомним простейшую формулу: «Потребляемый ток равен произведению тока на величину его напряжения».

Если представить себе, что купленный стабилизатор — это идеальное устройство, преобразующее ток без малейших потерь энергии (КПД = 100%, но об этом мы поговорим ниже), то вполне логично, что выходная мощность должна быть равна потребляемая мощность. Таким образом, скорректированное за счет работы стабилизатора напряжение может быть компенсировано только увеличением потребляемого тока. Увы, другого выхода нет.

Напряжение больше 220V

Аналогичная ситуация возникает, когда входное напряжение немного завышено. Хотя именно эту ситуацию любят описывать сторонники псевдотеории экономии электроэнергии. Как правило, в большинстве российских электросетей повышенное напряжение не превышает 240-250В, поэтому для данного примера возьмем именно этот параметр. Во время работы электростабилизатор снижает напряжение до номинального 220В.

По той же формуле «Потребляемый ток равен произведению тока на его напряжение» легко понять, что после установки стабилизатора входной ток будет уменьшаться пропорционально степени снижения напряжения. И именно в этот момент большинство постоянных покупателей попадаются на удочку.

Хуторские сплетники, а иногда и солидные консультанты в магазинах с пеной у рта говорят, что с уменьшением потребления электроэнергии уменьшатся и ежемесячные показания электросчетчика. Покупатель, открыв рот от удивления, забывает, что счетчик измеряет потребляемую мощность, а не мощность.

В противном случае показания будут измеряться в амперах, а не в киловаттах/часах. В итоге, если вернуться к родной формуле, то простыми вычислениями получаем, что мощность на входе равна мощности на выходе. Другими словами, никакой экономии нет.

Приведем другой пример, более близкий к жизни. Обычные лампы накаливания, используемые в большинстве домов, прекрасно сигнализируют о перепадах напряжения: так, если они горят очень тускло, напряжение низкое, а если слишком яркое, то соответственно повышается. Что касается потребляемой энергии, то вне зависимости от напряжения лампы потребляют одинаковое количество электроэнергии.

То есть, если у вас лампа мощностью сто ватт, она будет потреблять установленный ток как при напряжении 180В, так и при напряжении 240В. «Почему такая разница в яркости освещения? Не означает ли это, что лампы потребляют меньше энергии при низком напряжении? Конечно нет! Дело в том, что вольфрамовая нить в лампе рассчитана на определенный диапазон напряжений.

Для бытового света Для ламп накаливания оно обычно составляет 220-240 В. При работе такой лампы с более низким напряжением нить накала из-за своей толщины дает больше тепловой энергии, чем световой.С другой стороны, повышенное напряжение, особенно когда оно превышает допустимые пределы , приводит к чрезмерному нагреву нити, что приводит к ее быстрому износу.

Немного о КПД и потерях энергии при использовании стабилизатора напряжения

Представим, что отечественные электрические сети вдруг модернизировали и напряжение в сети теперь стабильно 220В.

Несмотря на то, что стабилизатор сейчас в принципе не нужен, выключать его не хочется. В этом режиме он будет работать как трансформатор с коэффициентом трансформации 1. И теперь, когда стабилизатор фактически не работает, а только «гоняет» через себя электричество, возникает вопрос: за счет какой энергии он греется?

Здесь нет секретов. Вспоминая известную аксиому из того же школьного курса физики о том, что устройств со 100% КПД (без потерь энергии при работе) в природе не существует, несложно догадаться, что часть электричества просто превращается в тепло.

Это связано с тем, что катушка, которая содержится в стабилизаторе, имеет относительно небольшое, но все же ненулевое сопротивление. Большинство высококачественных устройств имеют КПД около 95%. Из этого можно сделать вывод, что при использовании стабилизатора напряжения вы будете потреблять на 5% больше электроэнергии, которая пойдет на обогрев окружающей среды или, если вам удобнее, вашего дома. Этот вывод актуален как для «холостого хода», так и для регулировки токовых характеристик.