Реле контроля нагрузки, контроля мощности и cos φ

Многофункциональный прибор

Ещё недавно высокой популярностью пользовался универсальный модуль XL4015. По своим характеристикам он подходит для подключения светодиодов с высокой мощностью (до 100 Ватт). Стандартный вариант его корпуса припаян к плате, выполняющей функции радиатора. Чтобы улучшить охлаждение XL4015, схема должна быть доработана с установкой радиатора на коробку устройства.

Многие пользователи просто ставят его сверху, однако, эффективность такой установки довольно низкая. Систему охлаждения желательно располагать внизу платы, напротив пайки микросхемы. Для оптимального качества её можно отпаять и установить на полноценный радиатор, используя термопасту. Провода потребуется удлинить. Дополнительное охлаждение можно монтировать и для диодов, что значительно повысит эффективность работы всей схемы.

Среди драйверов наиболее универсальным считается регулируемый. Обязательно устанавливается переменный резистор, который задаёт количество ампер. Эти характеристики обычно указываются в следующих документах:

• В сопроводительной документации к микросхеме.
• В datasheet.
• В стандартной схеме включения.

Без добавочного охлаждения микросхемы такие устройства выдерживают 1—3 А (в соответствии с моделью контроллера широтно-импульсной модуляции). Главный недостаток этих драйверов — чрезмерный нагрев диода и дросселя. Выше 3 А потребуется охлаждение мощного диода и контроллера. Дроссель заменяют более подходящим либо перематывают толстым проводом.

Организационные мероприятия

• Внутренний финансовый аудит и определение доли энергозатрат в структуре себестоимости;
• Энергетическое обследование предприятия;
• Составление энергетического паспорта предприятия и его отдельных объектов;
• Разработка мероприятий энергосбережения и повышения энергоэффективности применительно к технологическим условиям деятельности предприятия;
• Разработка положения о материальном стимулировании получения эффекта от проведения мероприятий повышения энергоэффективности и снижения издержек на приобретение энергоресурсов;
• Аудит договоров энергоснабжения предприятия и их оптимизация;
• Планирование и организация коммерческого учёта потребления энергии и энергоресурсов;
• Планирование и организация технологического учёта потребления энергии и энергоресурсов;
• Реализация незатратных организационных мероприятий по энергосбережению;
• Обучение персонала правилам энергосбережения и рационального использования энергоресурсов;
• Информационное обеспечение энергосбережения (регламент совещаний, распространения организационной и технической информации)
• Реализация малозатратной части мероприятий энергосбережения;
• Бизнеспланирование мероприятий повышения энергоэффективности и технического перевооружения со сроками окупаемости свыше 1 года;
• Реализация мероприятий повышеия энергоэффективности и технического перевооружения со сроками окупаемости свыше одного года;
• Мониторинг исполнения внутренних регламентов энергопользования;
• Мониторинг исполнения договоров на поставку энергетических ресурсов;
• Мониторинг технического состояния приборов учёта потребления энергии и энергоресурсов и системы коммерческих расчетов;
• Мониторинг исполнения мероприятий энергосбережения и повышения энергоэффективности;
• Организация финансового и бухгалтерского учёта при реализации мероприятий энегосбережения и повышения энергоэффективности;
• Материальное и моральное стимулирование участников энергосберегающих мероприятий.

Способ №2 – повышение эффективности искусственного освещения

Используя эффективные приборы искусственного освещения в производственных цехах и промышленных помещениях, удастся сэкономить до ½ от всех расходов энергии, регулярно затрачиваемой на освещение рабочих мест.

Рекомендации:

• Следите, чтобы светильники, лампы, плафоны и другие приборы искусственного освещения всегда находились в чистоте – постоянно стирайте с них пыль (количество уборок определяется спецификой производственной деятельности и обычно составляет от 3-х до 12 раз в сутки);
• Используйте локальное (местное) освещение – настольные лампы, торшеры и светильники. Отключив или снизив уровень общего освещения, удастся сократить расходы на потребление электроэнергии на предприятии от 30 до 50%;
• Выделите в производственном цеху световые зоны, подключив общее освещение группами. Этот способ обеспечивает экономию электричества от 20 до 50% от объема энергии, затрачиваемой на освещение предприятия.

Простой импульсный БП для УМЗЧ

Представляю вашему вниманию испытанную мной схему достаточно простого импульсного сетевого блока питания УМЗЧ. Мощность блока составляет около 180Вт.

Входное напряжение – 220В;

Выходное напряжение – +-25В;

Частота преобразования – 27кГц;

Максимальный ток нагрузки – 3,5А.

Схема блока

достаточно проста:

Она представляет из себя полумостовой инвертор с переключающим насыщаюшимся трансформатором. Конденсаторы С1 и С2 образуют делитель напряжения для одной половины полумоста, а так же сглаживают пульсации сетевого напряжения.

Второй половиной полумоста являются транзисторы VT1 и VT2, управляемые переключающим трансформатором Т2.

В диагональ моста включена первичная обмотка силового трансформатора Т1, который рассчитан так что он не насыщается во время работы.

Кратко принцип его работы. Конденсатор С7 заряжается через резистор R3, при этом напряжение на коллекторе транзистора VT3 пилообразно растёт. При достижении этого напряжения примерно 50 – 70В, транзистор лавинообразно открывается, и конденсатор разряжается через транзистор VT3 на базу транзистора VT2 и обмотку III трансформатора Т2, тем самым запуская преобразователь.

Конструкция и детали

Блок питания собран на печатной плате из одностороннего стеклотекстолита. Чертёж платы не привожу, так как у каждого в заначке свои детали. Ограничусь лишь фото своей платы:

По моему, утюжить такую плату не имеет смысла, она не слишком сложная.

В качестве транзисторов VT1 и VT2 можно применить отечественные КТ812, КТ704, КТ838, КТ839, КТ840, то есть с граничным напряжением коллектор-эмиттер не менее 300В, из импортных знаю только J13007 и J13009, они применяются в компьютерных БП. Диоды можно заменить любыми другими мощными импульсными или с барьером шоттки, я, например, использовал импортные FR302.

Трансформатор Т1 намотан на двух сложенных кольцах К32Х19Х7 из феррита марки М2000НМ, первичная обмотка намотана равномерно по всему кольцу и составляет 82 витка провода ПЭВ-1 0,56.

Перед намоткой необходимо скруглить острые кромки колец алмазным надфилем или мелкой наждачной бумагой и обмотать слоем фторопластовой ленты, толщиной 0,2 мм, так же нужно обмотать и первичную обмотку.

Трансформатор Т2 намотан на кольце К10Х6Х5 из феррита той же марки. Все обмотки намотаны проводом МГТФ 0,05. Обмотка I состоит из десяти витков, а обмотки II и III намотаны одновременно в два провода и составляют шесть витков.

Наладка БП

ВНИМАНИЕ!!! ПЕРВИЧНЫЕ ЦЕПИ БП НАХОДЯТСЯ ПОД СЕТЕВЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ, ПОЭТОМУ НУЖНО СОБЛЮДАТЬ МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ ПРИ НАЛАДКЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ. Первый запуск блока желательно производить подключив его через токоограничивающий резистор, представляющий из себя лампу накаливания мощностью 200Вт и напряжением 220В

Первый запуск блока желательно производить подключив его через токоограничивающий резистор, представляющий из себя лампу накаливания мощностью 200Вт и напряжением 220В.

Как правило, правильно собранный БП в наладке не нуждается, исключение составляет лишь транзистор VT3. Проверить релаксатор можно подключив эмиттер транзистора к минусовому полюсу.

После включения блока, на коллекторе транзистора должны наблюдаться пилообразные импульсы частотой около 5Гц.

Функциональная схема и принцип работы импульсного блока питания телевизора ЗУСЦТ

Рис. 1. Функциональная схема импульсного блока питания телевизора ЗУСЦТ:

1 — сетевой выпрямитель; 2 — формирователь импульсов запуска; 3 — транзистор импульсного генератора, 4 — каскад управления; 5 — устройство стабилизации; 6 — устройство защиты; 7 — импульсный трансформатор блока питания телевизоров 3усцт; 8 — выпрямитель; 9 — нагрузка

Пусть в начальный момент времени в устройстве 2 будет сформирован импульс, который откроет транзистор импульсного генератора 3. При этом через обмотку импульсного трансформатора с выводами 19, 1 начнет протекать линейно нарастающий пилообразный ток. Одновременно в магнитном поле сердечника трансформатора будет накапливаться энергия, значение которой определяется временем открытого состояния транзистора импульсного генератора. Вторичная обмотка (выводы 6, 12) импульсного трансформатора намотана и подключена таким образом, что в период накопления магнитной энергии к аноду диода VD приложен отрицательный потенциал и он закрыт. Спустя некоторое время каскад управления 4 закрывает транзистор импульсного генератора. Так как ток в обмотке трансформатора 7 из-за накопленной магнитной энергии не может мгновенно измениться, возникает ЭДС самоиндукции обратного знака. Диод VD открывается, и ток вторичной обмотки (выводы 6, 12) резко возрастает. Таким образом, если в начальный период времени магнитное поле было связано с током, который протекал через обмотку 1, 19, то теперь оно создается током обмотки 6, 12. Когда вся энергия, накопленная за время замкнутого состояния ключа 3, перейдет в нагрузку, то во вторичной обмотке достигнет нулевого значения.

Из приведенного примера можно сделать вывод, что, регулируя длительность открытого состояния транзистора в импульсном генераторе, можно управлять количеством энергии, которое поступает в нагрузку. Такая регулировка осуществляется с помощью каскада управления 4 по сигналу обратной связи — напряжению на выводах обмотки 7, 13 импульсного трансформатора. Сигнал обратной связи на выводах этой обмотки пропорционален напряжению на нагрузке 9.

Если напряжение на нагрузке по каким-либо причинам уменьшится, то уменьшится и напряжение, которое поступает в устройство стабилизации 5. В свою очередь, устройство стабилизации через каскад управления начнет закрывать транзистор импульсного генератора позже. Это увеличит время, в течение которого через обмотку 1, 19 будет течь ток, и соответственно возрастет количество энергии, передаваемой в нагрузку.

Момент очередного открывания транзистора 3 определяется устройством стабилизации, где анализируется сигнал, поступающий с обмотки 13, 7, что позволяет автоматически поддерживать среднее значение выходного постоянного напряжения.

Применение импульсного трансформатора дает возможность получить различные по амплитуде напряжения в обмотках и устраняет гальваническую связь между цепями вторичных выпрямленных напряжений и питающей электрической сетью. Каскад управления 4 определяет размах импульсов, создаваемых генератором, и при необходимости отключает его. Отключение генератора осуществляется при уменьшении напряжения сети ниже 150 В и понижении потребляемой мощности до 20 Вт, когда каскад стабилизации перестает функционировать. При неработающем каскаде стабилизации, импульсный генератор оказывается неуправляемым, что может привести к возникновению в нем больших импульсов тока и к выходу из строя транзистора импульсного генератора.

Способ №5 – применение специального оборудования

Выбирая для промышленного предприятия энергоэффективную технику и оборудование, удается экономить от 15 до 80% общего объема электроэнергии. Например, рекомендовано использование электрических плит, оснащенных функциями индукционного нагрева, контроллерной системы управления и т.д.

Оптимизируйте работу производственного оборудования через установку частотно-регулируемых проводов для управления двигателей. Применение этого способа позволяет сэкономить до 20% от затрат на электроэнергию, расходуемую на работу электродвигателей.

Планомерная замена всей старой техники, включая:

• персональные компьютеры,
• аудиоаппаратуру,
• видеоаппаратуру,
• силовые части оборудования.

Используйте для замены инновационную и экономичную технику. Разовые затраты на её приобретение быстро компенсируются существенным уменьшением энергопотребления. Например, КПД лампы с 20-летним стажем – 65%, а КПД новой лампы – 95%. Итоговая экономия – от 25 до 80%.

Сборка стабилизатора тока из двух транзисторов

В этой схеме функции датчика выполняет резистор R2. Его номинал при подключении светодиодов выбирают с помощью формулы:

0,6/ Iн (ток в нагрузке).

Увеличение Iн открывает VT2, который, в свою очередь, запирает переход транзистора VT1.

Недостатком схемы специалисты считают существенное падение напряжения на основном транзисторе. При подключении нескольких светодиодов проблемы не возникают. Однако по мере увеличения нагрузки приходится ставить VT1 на крупный радиатор, обеспечивать эффективную вентиляцию рабочего объема. Подобные решения используют для создания мощных зарядных устройств.

Простой стабилизатор тока на транзисторе

Параметры компонентов и рабочие характеристики схемы:

• R1 выбирают 1-15 Ом;
• R2 – от 150 до 250 Ом;
• D1 – стабилитрон или резистор подходящего номинала;
• Q1 – КТ 818 или аналог;
• напряжение источника питания – от 8 до 40 V;
• ток на выходе – 0,5-4,5А.

Пояснения:

• R2 и D2 формируют стандартный делитель напряжения;
• изменением потенциала на базе корректируется ток в цепи коллектора;
• при подключении мощной нагрузки R1 сильно нагревается;
• для точной регулировки выходных параметров устанавливают переменное сопротивление R2 (изменяют порог насыщения на соответствующем полупроводниковом переходе);
• при необходимости увеличивают выходной ток с применением составного транзистора.

Если расчет сделан точно, в рабочем диапазоне стабилизация тока выполняется с минимальными потерями. Простую схему несложно изготовить собственными руками даже без предыдущего опыта сборки.

Получение и увеличение выделенной нагрузки до 15 квт

Заявитель, который подает заявку на подключение разрешенной мощности до 15 кВт, с учетом уже присоединенной нагрузки, оплачивает электромонтажные работы по льготной цене 550 рублей с НДС.

На стоимость 1 кВт влияют следующие факторы:

• величина заявленной нагрузки;
• местоположение подключаемого к сети объекта;
• технические ресурсы для присоединения;
• категория электроснабжения.

Заявку на выдачу ТУ для увеличения разрешенной мощности до 15 кВт по льготному тарифу для ранее построенных зданий надо подавать только, если не удается доказать своё право на дополнительную электрическую нагрузку.

Увеличение электрической мощности с помощью инвертора.

Влияние колебаний напряжения

К числу ЭП, чувствительных к колебаниям напряжения относятся осветительные приборы, особенно лампы накаливания и электронная техника.
Стандартом определяется воздействие колебаний напряжения на осветительные установки, влияющие на зрение человека. Мигание источников освещения (фликер-эффект) вызывает неприятный психологический эффект, утомление зрения и организма в целом. Это ведет к снижению производительности труда, а в ряде случаев и к травматизму. Наиболее сильное воздействие на глаз человека оказывают мигания с частотой 3—10 Гц, поэтому допустимые колебания напряжения в этом диапазоне минимальны — менее 0,5 %.
При одинаковых колебаниях напряжения отрицательное влияние ламп накаливания проявляется в значительно большей мере, чем газоразрядных ламп. Колебания напряжения более 10 % могут привести к погасанию газоразрядных ламп.
Колебания напряжения нарушают нормальную работу и уменьшают срок службы электронной аппаратуры, радиоприемников, телевизоров, телефонно-теле1рафной связи, компьютерной техники, рентгеновских установок, радиостанций, телевизионных станций и т. д.
При значительных колебаниях напряжения (более 15 %) мо- iyr быть нарушены условия нормальной работы электродвигателей, возможно отпадание контактов магнитных пускателей с соответствующим отключением работающих двигателей.
Колебания напряжения с размахом 10—15 % могут привести к выходу из строя батарей конденсаторов, а также вентильных преобразователей.

Описание элементов схемы

Почти все элементы можно найти в блоке питания ATX. Диоды D26-D29 с напряжением пробоя 400 В, но лучше взять немного выше, по меньшей мере 600 В. Готовый выпрямитель можно найти в блоке питания ATX. Диодные мосты для питания контроллера также целесообразно применять не менее 600 В. Но они могут быть дешевыми и популярными 1N4007 или похожими.

Стабилитрон, ограничивающий напряжение питания контроллера, должен выдерживать мощность 0,7 Вт, поэтому его номинальная мощность должна составлять 1 Вт или более.

Конденсаторы C18 и C19 могут использоваться с другой емкостью, но не менее 220 мкФ. Емкость более 470 мкФ также не должна использоваться из-за излишне увеличенного тока при включении инвертора в сеть и больших размеров — они могут просто не влезть на плату. Конденсаторы C18 и C19 также находятся в каждом блоке питания ATX.

Силовые транзисторы Q8 и Q9 — очень популярные IRF840, доступные в большинстве электронных магазинов по 30 рублей. В принципе, вы можете использовать другие МОП-транзисторы на 500 В, но это повлечет изменение резисторов R12 и R13. Установленные на 75 Ом обеспечивают время открытия / закрытия затвора около 1 мкс. В качестве альтернативы, их можно заменить либо на 68 — 82 Ома.

Буферы перед входами MOSFET и управляющим трансформатором I, на транзисторах BD135 / 136. Здесь могут использоваться любые другие транзисторы с напряжением пробоя выше 40 В, такие как BC639 / BC640 или 2SC945 / 2SA1015. Последний может быть выдран из блоков питания ATX, мониторов и т. д. Очень важным элементом инвертора является конденсатор C10. Это должен быть полипропиленовый конденсатор, адаптированный к большим импульсным токам. Такой конденсатор находится в блоках питания ATX. К сожалению, иногда он является причиной отказа источника питания, поэтому нужно тщательно его проверить прежде чем паять в схему.

Диоды D22-D25, которые выпрямляют напряжение +/- 35 В, использованы UF5408, подключенные параллельно, но лучшим решением было бы использовать одиночные диоды BY500 / 600, которые имеют более низкое напряжение падения и более высокий номинальный ток. Если возможно, эти диоды должны быть спаяны на длинных проводах — это улучшит их охлаждение.

Дроссели L3 и L4 намотаны на тороидальные порошковые сердечники из источников питания ATX — они характеризуются преобладающим желтым цветом и белой окраской. Достаточны сердечники диаметром 23 мм, 15-20 витков на каждом из них. Однако испытания показали, что они не нужны — инвертор работает и без них, достигает своей мощности, но транзисторы, диоды и конденсатор C10 становятся более горячие из-за импульсных токов. Дроссели L3 и L4 повышают эффективность инвертора и снижают частоту отказов.

Ограничители напряжения R22 и R23 могут состоять из серии силовых резисторов, соединенных последовательно или параллельно, чтобы получить один резистор с более высокой мощностью и соответствующее сопротивление.

Структурная и принципиальная схема основных частей блока

Обобщенная структурная схема импульсного БП.

На входе блока питания устанавливается сетевой фильтр. Принципиально на работу самодельного или промышленного импульсного блока питания он не влияет – все будет функционировать без него. Но отказываться от схемы фильтрации нельзя – из-за крайне нелинейной формы потребляемого тока импульсные источники интенсивно «сыплют» помехами в бытовую сеть 220 вольт. По этой причине работающие от этой же сети устройства на микропроцессорах и микроконтроллерах – от электронных часов до компьютеров – будут работать со сбоями.

Схема сетевого фильтра.

Назначение входного устройства — защита от двух видов помех:

• синфазной (несимметричной) – возникает между любым проводом и землей (корпусом) БП;
• дифференциальной (симметричной) – между проводами (полюсами) питания.

Фильтр, как и весь блок питания, на входе защищен предохранителем F (плавким или самовосстанавливающимся). После предохранителя стоит варистор – резистор, сопротивление которого зависит от приложенного напряжения. Пока входное напряжение в норме, сопротивление варистора велико и он не оказывает никакого действия на работу схемы. Если напряжение повышается, сопротивление варистора резко просаживается, что вызывает увеличение тока и сгорание предохранителя.

Статья по теме: Из чего состоит блок питания компьютера

Конденсаторы Cx блокируют дифференциальные помехи на входе и выходе фильтра в диапазоне до 30 МГц. На частоте 50 Гц их сопротивление велико, поэтому влияния на сетевое напряжение они не оказывают. Их емкость может быть выбрана от 10 до 330 нФ. Резистор Rd устанавливается для безопасности – через него разряжаются конденсаторы после отключения питания.

Синфазные помехи подавляет фильтр на Cy и L. Их значения для частоты среза f связаны формулой Томпсона:

f=1/(2*π*√L*C), где:

• f – частота среза в кГц (берется частота преобразования импульсника);
• L – индуктивность дросселя, мкГн;
• С – емкость Cy, мкФ.

Синфазный дроссель наматывается на ферритовом кольце. Обмотки одинаковые, мотаются на противоположных сторонах.

Конструктив синфазного дросселя.

В отличие от выходного фильтра, на расчет элементов фильтра защиты от помех номинальный ток БП не влияет, за исключением провода, которым наматывается дроссель.

После фильтра сетевое напряжение выпрямляется. В большинстве случаев используется стандартный двухполупериодный мостовой выпрямитель.

ИБП на микросхеме

Выпускается множество микросхем с функцией ШИМ-контроллера. Далее рассматривается несколько схем с использованием самых популярных из них.

TL494

Поскольку встроенные ключи данной микросхемы не обладают мощностью, достаточной для непосредственного управления силовыми транзисторами инвертора (T3 и T4), вводится промежуточное звено из трансформатора TR1 (управляющего) и транзисторов T1, T2.

Схема на микросхеме TL494

Если в наличии есть старый БП от компьютера, управляющий трансформатор можно взять оттуда. Состав обмоток оставляют без изменений. В качестве силовых рекомендуется использовать биполярные транзисторы MJT13009 — схема окажется более надежной. При использовании транзисторов MJE13007, рассчитанных на меньший ток, схема будет рабочей, но слишком чувствительной к перегрузкам.

Дроссели L5, L6 также извлекаются из поломанного компьютерного БП. Первый перематывают, поскольку в оригинальном исполнении он рассчитан на несколько уровней напряжения. На желтый магнитопровод (другие не подойдут) в виде кольца наматывают около 50 витков медного провода диаметром 1,5 мм. Силовые транзисторы T3, T4 и диод D15 в процессе работы сильно греются, потому устанавливаются на радиаторы.

IR2153

Из всех микросхем эта стоит дешевле всего, потому многие предпочитают собирать БП на ней. Здесь драйвер подключен не к шине +310 В, а через резистор к сети. При таком подключении снижена выделяемая на резисторе мощность.

Схема на микросхеме IR2153

В схеме предусмотрены:

1. ограничение пускового тока (мягкий старт или софт-старт). Компонент запитан от сети через гасящий конденсатор С2;
2. защита от короткого замыкания и перегрузки. Сопротивление R11 используется как датчик тока. Ток срабатывания защиты регулируется подстроечным сопротивлением R10.

О срабатывании защиты сообщает светодиод HL1. Напряжение на выходе — до 70 В, с двоякой полярностью. Число витков на первичной обмотке импульсного трансформатора — 50, на каждой из 4-х вторичных — 23. Выбор сечения проводов в обмотках и типа сердечника зависит от желаемой мощности.

UC3842

Еще одна недорогая микросхема, при этом весьма надежная и потому очень популярная. При включении ток, заряжающий конденсатор С2, ограничивается терморезистором R1.

Схема на микросхеме UC3842

Сопротивление последнего в этот момент составляет 4,7 Ом, затем по мере разогрева оно снижается на порядок, после чего данный элемент из схемы как бы «выключается». Стабилизация выходного напряжения — за счет обратной связи (петля «вторичная обмотка трансформатора Т1 – диод VD6 – конденсатор С8 – резистор R6 – диод VD5»).

Напряжение петли задается резистивным делителем R2 – R3. Цепочка «R4 – C5» — таймер для внутреннего генератора импульсов UC3842. ШИМ-контроллер и прочие микросхемы устанавливаются на пластинчатые радиаторы с площадью не менее 5 кв. см.

Установка двухтарифного счетчика

Установите у себя в квартире двухтарифный счетчик. Дело в том, что ночной тариф действителен с 23:00 до 7:00. Цена на электричество в данный период в 2 раза дешевле по сравнению с дневной стоимостью. Обычные счетчики считывают всю израсходованную электроэнергию на один баланс. Поэтому неясно, сколько именно потратилось за день, а сколько за время ночи. Чтобы разделить использование на два разных баланса, необходимо купить двухтарифный счетчик. Жильцы, которые используют такой прибор, заявляют, что потраченные на установку средства окупились уже через 2–3 года использования. Чтобы еще эффективней пользоваться данным счетчиком, хорошо иметь на домашней технике режим отложенного старта – сегодня такая функция отнюдь не редкость. Существует множество стиральных машин, мультиварок, хлебопечек и пр. Подобную технику можно запрограммировать еще с вечера, а утром развешать постиранные вещи, завтракать кашей и выпечкой. Причем вся использованная на это электроэнергия обойдется вам в два раза дешевле, чем обычно. Но и это еще не все, что стоит знать о том, как экономить на электроэнергии.

Системы водоснабжения

Следует отметить, что потребление водных ресурсов в промышленности достигает всего 22-25%. Для сельского хозяйства эта цифра больше примерно в три раза. Но это не значит, что к водопроводной системе на предприятиях можно относиться халатно.

   Энергосбережение на предприятии с помощью экономии воды

Экономия воды, прежде всего, включает не только снижение объёмов потребления, но и обеспечение безопасности предприятия для окружающей среды. Все хорошо знают, насколько часто промышленные отходы попадают в грунтовые воды, а оттуда проникают в городские водопроводы, колодцы и скважины с питьевой водой. Изношенность сетей водоснабжения — настоящая катастрофа для окружающей среды.

На эту проблему и нужно ориентироваться в первую очередь при внедрении энергосберегающих технологий.

Простые методы

• своевременный ремонт и реконструкция трубопроводов — 20-30% экономии водных ресурсов
• установка современного сантехнического оборудования (кранов, смесителей, замен устаревших труб) в подсобных помещениях — от 20% экономии

Продвинутые методы

• установка приборов учёта — счётчики сокращают потребление до 40%
• специальные смесители с инфракрасными датчиками. Доказали свою незаменимость во всем мире. Экономия от 30-45%
• внедрение систем оборотного водоснабжения, в которых вода используется для охлаждения оборудования повторно — до 30-40%

использование безводных или маловодных технологий, которые требуют немалых капиталовложений в модернизацию производства, но при этом отличаются максимальной экономией — в некоторых случаях до 60-70%

Вы здесь

Главная › Инженеру-конструктору › 3. Электрооборудование, электроустановки › 3. Раздел 3.

        Для получения более постоянного напряжения на нагрузке при изменении потребляемого тока к выходу выпрямителя подключают стабилизатор, который может быть выполнен по схеме, приведенной на рис. 1. В таком устройстве работают стабилитрон V5 и регулирующий транзистор V6. Расчет позволит выбрать все элементы стабилизатора, исходя из заданного выходного напряжения U_н и максимального тока нагрузки I_н. Однако оба эти параметра не должны превышать параметры уже рассчитанного выпрямителя. А если это условие нарушается, тогда сначала рассчитывают стабилизатор, а затем – выпрямитель и трансформатор питания. Расчет стабилизатора ведут в следующем порядке.

1. Определяют необходимое для работы стабилизатора входное напряжение (U_вып) при заданном выходном (U_н):

U_вып = U_н + 3,

Здесь цифра 3, характеризующая минимальное напряжение между коллектором и эмиттером транзистора, взята в расчете на использование как кремниевых, так и германиевых транзисторов. Если стабилизатор будет подключаться к готовому или уже рассчитанному выпрямителю, в дальнейших расчетах необходимо использовать реальное значение выпрямленного напряжения U_вып.

2. Рассчитывают максимально рассеиваемую транзистором мощность:

Р_mах = 1,3 (U_вып – U_н) I_н,

3. Выбирают регулирующий транзистор. Его предельно допустимая рассеиваемая мощность должна быть больше значения Р_max, предельно допустимое напряжение между эмиттером и коллектором – больше U_вып, а максимально допустимый ток коллектора – больше I_н.

4. Определяют максимальный ток базы регулирующего транзистора:

I_б.макс = I_н / h_{21Э min},

где: h_21Эmin – минимальный коэффициент передачи тока выбранного (по справочнику) транзистора..

5. Подбирают подходящий стабилитрон. Его напряжение стабилизации должно быть равно выходному напряжению стабилизатора, а значение максимального тока стабилизации превышать максимальный ток базы I_{б max}.

6. Подсчитывают сопротивление резистора R1:

R1 = (U_вып – U_ст) / (I_{б max} + I_{ст min}),

Здесь R1 – сопротивление резистора R1, Ом; U_ст – напряжение стабилизации стабилитрона, В; I_б.max – вычисленное значение максимального тока базы транзистора, мА; I_ст.min – минимальный ток стабилизации для данного стабилитрона, указанный в справочнике (обычно 3…5 мА). .

7. Определяют мощность рассеяния резистора R1:

P_R1 = (U_вып – U_ст)2 / R1,

        Может случиться, что маломощный стабилитрон не подойдет по максимальному току стабилизации и придется выбирать стабилитрон значительно большей мощности – такое случается при больших токах потребления и использовании транзистора с малым коэффициентом h_21Э. В таком случае целесообразно ввести в стабилизатор дополнительный транзистор V7 малой мощности (рис. 2), который позволит снизить максимальный ток нагрузки для стабилитрона (а значит, и ток стабилизации) примерно в h_21Э раз и применить, соответственно, маломощный стабилитрон.

        В приведенных здесь расчетах отсутствует поправка на изменение сетевого напряжения, а также опущены некоторые другие уточнения, усложняющие расчеты. Проще испытать собранный стабилизатор в действии, изменяя его входное напряжение (или сетевое) на ± 10 % и точнее подобрать резистор R1 по наибольшей стабильности выходного напряжения при максимальном токе нагрузки.

Разновидности блоков питания

Применение нашли несколько типов инверторов, которые отличаются схемой построения:

• бестрансформаторные;
• трансформаторные.

Первые отличаются тем, что импульсная последовательность поступает непосредственно на выходной выпрямитель и сглаживающий фильтр устройства. Такая схема имеет минимум комплектующих. Простой инвертор включает в себя специализированную интегральную микросхему — широтно-импульсный генератор.

Из недостатков бестрансформаторных устройств главным является то, что они не имеют гальванической развязки с питающей сетью и могут представлять опасность удара электрическим током. Также они обычно имеют небольшую мощность и выдают только 1 значение выходного напряжения.

Более распространены трансформаторные устройства, в которых высокочастотная последовательность импульсов поступает на первичную обмотку трансформатора. Вторичных обмоток может быть сколько угодно много, что позволяет формировать несколько выходных напряжений. Каждая вторичная обмотка нагружена на собственный выпрямитель и сглаживающий фильтр.

Мощный импульсный блок питания любого компьютера построен по такой схеме, которая имеет высокую надежность и безопасность. Для сигнала обратной связи здесь используется напряжение 5 или 12 Вольт, поскольку эти значения требуют максимально точной стабилизации.

Использование трансформаторов для преобразования напряжения высокой частоты (десятки килогерц вместо 50 Гц) позволило многократно снизить их габариты и массу и использовать в качестве материала сердечника (магнитопровода) не электротехническое железо, а ферромагнитные материалы с высокой коэрцитивной силой.

На основе широтно-импульсной модуляции построены также преобразователи постоянного тока. Без использования инверторных схем преобразование было связано с большими трудностями.

Какие бывают виды и где применяются

Разделить импульсники можно по разным признакам. По выходному напряжению они делятся на:

• однополярные с одним уровнем напряжения;
• ондополярные с несколькими уровнями напряжения;
• двухполярные.

Эти типы можно комбинировать как угодно – принципиальных ограничений нет. Можно создать блок питания, например, с несколькими однополярными напряжениями (+5 В, +24 В) и с двуполярным (±12 В), или с двумя двуполярными выходами (±12 В, ±5 В). Все зависит от области применения.

Более интересной является информация о типе стабилизации. Здесь ИИП можно разделить на категории:

1. Нестабилизированные источники. У них выходное напряжение зависит от нагрузки. Могут быть применены для питания оконечных устройств аудиоаппаратуры (усилители и т.п.).
2. Стабилизированные источники. У таких устройств от нагрузки могут не зависеть напряжение, ток или и то, и другое. Источники со стабилизированным напряжением используются, например, в качестве БП для компьютеров и серверов, или для заряжания кислотно-свинцовых аккумуляторов. Стабилизированный ток подойдет для зарядных устройств для других типов АКБ.
3. Регулируемые источники. У них уровень выходного напряжения и тока можно выставлять в определенных пределах в зависимости от потребности. Такие устройства используются в качестве лабораторных источников питания.Схема и сборка самодельного блока питания с регулировкой напряжения и тока

Описать все области использования импульсников невозможно. Они применяются там, где надо получить большой ток от легкого и компактного источника.

Также можно разделить ИИП по схемотехнике:

• с импульсным трансформатором;
• с накопительной индуктивностью.

В схемотехнику можно углубляться и дальше и классифицировать БП по другим критериям, но это принципиального значения не имеет.