Инвертор реактивной мощности

На этой странице будет представлено описание и предложена принципиальная схема несложного устройства для экономии электроэнергии, так называемый инвертор реактивной мощности. Устройство полезно при использовании, например, таких часто употребимых бытовых электроприборов, как бойлер, электродуховка, электрочайник и других, в том числе не нагревательных электронных устройств, телевизор, компьютер и др. Устройство может использоваться с любыми счетчиками, в том числе и сэлектронными, даже имеющими в качестве датчика шунт или воздушный трансформатор. Устройство просто вставляется в розетку 220 В 50 Гц и от него питается нагрузка, при этом вся электропроводка остается нетронутой. Заземление не требуется. Счетчик при этом будет учитывать примерно четверть потребленной электроэнергии.

Увеличить     (Скачать)

Инвертор реактивной мощности, принципиальная схема для ознакомительных целей

Получить рабочую схему данного устройства с указанием номиналов элементов и подробной инструкцией по сборке и настройке можно здесь.

Немного теории. При питании активной нагрузки фазы напряжения и тока совпадают. Функция мощности, представляющая собой произведение мгновенных значений напряжения и тока, имеет вид синусоиды, расположенной только в области положительных значений. Счетчик электрической энергии вычисляет интеграл от функции мощности и регистрирует его на своем индикаторе. Если к электрической сети вместо нагрузки подключить емкость, то ток по фазе будет опережать напряжение на 90 градусов. Это приведет к тому, что функция мощности будет расположена симметрично относительно положительных и отрицательных значений. Следовательно интеграл, от нее будет иметь нулевое значение, и счетчик ничего не будет считать. Иными словами попробуйте включить любой неполярный конденсатор после счетчика. Вы увидите, что на него счетчик никак не реагирует. Причем, независимо от емкости. Принцип работы инвертора, простой, как двери и состоит в использовании 2-х конденсаторов, первый из которых заряжают от сети в течение первого полупериода сетевого напряжения, а в течение второго - разряжают через нагрузку потребителя. Пока нагрузка питается от первого конденсатора второй также заряжают от сети без подключения нагрузки. После этого цикл повторяется.

Таким образом, нагрузка получает питание, по форме в виде пилообразных импульсов, а ток потребляемый от сети- почти синусоидальный, только его апроксимирующая функция опережает по фазе напряжение. Следовательно счетчик учитывает не всю потребленную электроэнергию. Достичь смещения фаз 90 градусов не возможно, так, как заряд каждого конденсатора завершается за четверть периода сетевого напряжения, но апроксимирующая функция тока через электрощетчик при правильно подобранных параметрах емкости конденсаторов и нагрузки может опережать напряжение до 70 градусов, что позволяет счетчику учитывать всего четверть от фактически потребленной электроэнергии. Для питания нагрузки, чувствительной к форме напряжения, на выходе устройства можно установить фильтр, чтобы приблизить форму питающего напряжения к правильной синусоиде.

Проще говоря инвертор представляет собой несложное электронное устройство, преобразующее реактивную мощность в активную (полезную). Устройство включается в любую розетку, а от него питается мощный потребитель (или группа потребителей). Оно сделано таким образом, что потребляемый им ток по фазе опережает напряжение на 45..70 градусов. Поэтому счетчик воспринимает устройство как емкостную нагрузку и не учитывает большую часть фактически потребленной энергии. Устройство, в свою очередь, инвертируя полученную неучтенную энергию, питает потребители переменным током. Инвертор рассчитан на номинальное напряжение 220 В и мощность потребителей до 5 кВт. При желании мощность может быть увеличена. Главным достоинством устройства является то, что оно одинаково хорошо работает с любыми счетчиками, в том числе с электронными, электронно-механическими и даже новейшими, которые имеют в качестве датчика тока шунт или воздушный трансформатор. Вся электропроводка остается нетронутой. Заземление не нужно. Схема представляет собой мост на базе четырех тиристоров с несложной схемой управления. Собрать и настроить устройство можно самостоятельно, имея даже небольшой радиолюбительский опыт.