Автор Тема: Потребление электроэнергии у бытовых приборов с режимом включения-отключения  (Прочитано 2164 раз)

Оффлайн Tivr

  • Никто не забыт, ничто не забыто!
  • Помним тебя.
  • *****
  • Topic Author
  • Сообщений: 1020
  • Поблагодарили: 33 раз(а)
  • Пол: Мужской
Как уже говорилось, приборы с этим режимом работают с постоянным включением-отключением за счет терморегулятора или термостата. Чтобы показать, как они работают и почему реальная мощность меньше паспортной, взял масляный обогреватель, утюг и холодильник.
Возьмем масляный радиатор SUPRA ORS-11F-2N.

Это самый мощный обогреватель в линейке SUPRA. Здесь два тэна мощностью 1000 и 1500 Вт,  и встроенный тепловентилятор 400 Вт. Суммарная паспортная мощность 2900 Вт. Логично предположить, что если включить все тэны и тепловентилятор, он будет потреблять 2900 Вт в течение часа (2,9 кВтч). И многие так думают, и… заблуждаются. Картину маслом «портит» термостат.
Внешне термостат выглядит так
и работает за счет свойств биметаллической пластинки. Само название говорит о том, что пластинка состоит из двух металлов (би-металл), но с разным температурным расширением. Раньше это было соединение меди и стали, сейчас различные композиции сплавов и металлов. Когда ток проходит через пластинку, она нагревается и за счет различного теплового расширения изгибается. Контакты размыкаются, обогреватель отключается. Когда пластинка охлаждается, она возвращается в исходное положение и замыкает контакты, обогреватель включается.
В термостате есть регулировочный стержень, который изменяет угол биметаллической пластины, позволяющий чаще или реже включаться термостату. Когда зазор между биметаллом и размыкающими контактами минимальный,  биметаллическая пластина чаще включает обогреватель и, следовательно, больше потребляет. Такой принцип включения-выключения применяется практически во всех обогревателях.
Так сколько же потребляет масляный обогреватель? Для этого подготовил таблицу.

В обогревателе 7 режимов мощности. Исходя из таблицы, мы видим, что чем больше включаем радиатор (два тэна + тепловентилятор), тем меньше потребление обогревателя – 650 Вт в час. И чем меньше нагрузка (например, тэн 1000 Вт), тем больше потребление – 750 Вт в час. Самое максимальное потребление, когда включены одновременно тэн 1500 Вт и тепловентилятор 400 Вт – 950 Вт в час. Это в три раза меньше паспортной мощности – 2900 Вт. А если включить оба тэна и тепловентилятор, то в 4,5 раза меньше паспортной.  Чтобы определить среднее потребление масляного обогревателя, я суммировал показания и разделил на количество режимов, и получилось 765 Вт (в нижней графе).

А что будет, если убрать термостат? Тогда мощность потребления значительно увеличивается. Чтобы убедиться в этом использовал  масляный обогреватель Delta D181-9.

Терморегулятор в свое время вышел из строя, и пришлось подключить тэны напрямую к переключателю режимов. У радиатора  два тэна, общая мощность 2000 Вт. Данных о мощности каждого тэна в паспорте нет, поэтому пришлось определить с помощью расчета. Мощность определил по формуле P=U²/R
Мощность первого тэна 800 Вт, второго 1200 Вт.
В таблице 2  показаны результаты.

Из таблицы видно,  что тэны потребляют свою реальную мощность, и заметили, что при включении двух тэнов одновременно мощность не равна 2000 Вт. Объясняется это тем, что при подключении двух  тэнов с разным сопротивлением (тэн №1=57 Ом, тэн №2=40 Ом), общее сопротивление складывается несимметрично и падает до  23 Ом, что ведет к увеличению тока. Если бы сопротивление тэнов было 1000 Вт, общее сопротивление складывалось параллельно и было 2000 Вт. Далее, при длительном нагревании общее сопротивление  несколько возрастает, ток незначительно падает, напряжение сети может падать и увеличиваться.  Счетчик улавливает эти изменения и выдает конечный результат. В таблице  показаны результаты первых часов  масляного обогревателя.

Стоит отметить, что обогреватель SUPRA  с терморегулятором  нагревается до 65°С (имеются ввиду рёбра радиатора). Радиатор Delta без терморегулятора нагревается до 90°С. Согласно  ГОСТ Р МЭК 60335-2-30-99 температура внешней поверхности не должна превышать 85°С. В первом случае теплоэффективность Supra сильно снижена, чему способствует материал и конструкция терморегулятора, во втором (Delta без регулятора) немного завышена, зато нагрев комнаты намного эффективнее.

Примерно также работает терморегулятор  в электрическом утюге, только биметаллическая пластина изгибается не за счет тока, а за счет нагрева подошвы. Пластина крепится непосредственно на внутренней стороне подошвы утюга, и когда она нагревается до определенной температуры,  изгибается и размыкает контакты питания. Утюг отключается.


Когда пластина охлаждается, она выпрямляется, контакты замыкаются, утюг включается и нагревает подошву. Стержневой регулятор регулирует температуру посредством уменьшения зазора между пластиной и электрическими контактами. С уменьшением зазора потребление электроэнергии увеличивается.  Обычно в утюгах три положения нагрева. И каждому положению соответствующая температура.
В качестве эксперимента взял утюг c парогенератором Zass А-0,2 мощностью 1200 Вт.

Это турецкий утюг, сделанный по немецкой технологии. В этой таблице  даны все показания.


На 3-м максимальном режиме утюг потребляет всего 75 Вт в час. Это в 16 раз меньше как бы положенного. Можно сказать и другими словами –  чтобы он потребил 1200 Вт, нужно 16 часов гладить не выключая из розетки. Получается утюг довольно-таки экономный потребитель.

Если обогреватели и утюги нужны для обогрева и нагрева поверхности, и терморегулятор следит за температурным уровнем с помощью биметаллической пластины, то в устройствах создающих холод  используется сильфон – металлический баллон с гофрированными стенками. Конструкция такого терморегулятора выглядит несколько иначе, и предназначен для поддержания низкой температуры путем автоматического включения и выключения электродвигателя компрессора. Такие терморегуляторы используются в холодильниках, морозильных ларях, кондиционерах.
Внутренняя конструкция и внешний вид показан на рисунке. Слева в разрезе, справа внешний вид.

Это электромеханический терморегулятор холодильника, и регулирует температуру в камерах в зависимости от температуры на испарителе. Механическое управление приводится в действие простым поворотом ручки термостата. При таком управлении нет возможности установить точную температуру. Тем не менее, механическое управление  простое и надежное.

В последние годы все больше набирают темпы холодильники с электронным терморегулятором – с электромеханическим управлением и электронным датчиком температуры. В качестве датчика используется терморезистор (вместо биметалла и сильфона).

Электронное управление обеспечивает регулирование температуры до одного градуса и высвечиванием на табло. Наиболее совершенные системы управления регулируют влажность воздуха, предупреждают об авариях внутри, проводят диагностику неисправностей, имеют интернет и встроенный телевизор.
Холодильники с электронным и электромеханическим управлением выпускают  все бренды-производители, в том числе и России. Согласно Яндекс.Маркет объем холодильников с электронным управлением 60%, с электромеханическим 40%.

Энергопотребление зависит от объема внутренних камер холодильника (холодильной и морозильной). Чем больше объем, тем больше потребление. Параметр, определяющий расход электроэнергии – потребление мощности в сутки (кВт/сутки). В импортных холодильниках указывают кВт/год. В среднем этот показатель колеблется от 230 до 430 кВт в год.
Современные холодильники благодаря применению новых энергосберегающих технологий значительно уменьшили энергопотребление. По сравнению с советскими холодильниками они потребляют в 2-3 раза меньше. Для сравнения  советский  Орск-8 и немецкий Liebherr CTP 2521.

Отсюда видно, что немецкий холодильник имеет несколько больший общий объем, при этом значительно легче и в 2,8 раза экономичнее. 

Холодильник  в какой-то степени сезонный агрегат, зависящий от времени года. То есть, в зимнее время потребляет меньше, в летнее больше. Объясняется тем, что  холодильники рассчитываются под температуру окружающего воздуха +25°С (некоторые импортные модели до +32°С и выше, зависит от климатического класса). При этом средняя температура в холодильной камере должна быть не выше +5°С. Если температура окружающего воздуха выше 25°С, то для поддержания +5°С в холодильной камере, терморегулятор включает компрессор чаще, электропотребление увеличивается. Если внешняя температура ниже +25°С,  компрессор включается реже.
К примеру, Орск-8 в зимнее время потребляет 40 кВтч в месяц, в летнее  50-55 кВтч. Объясняется это тем, что зимой цикл работы компрессора 10-15 мин, летом увеличивается до 18 мин. Среднее годовое потребление несколько больше, и если считать расход электроэнергии в сутки, то получится 1,45 кВт. Но благодаря терморегулятору энергопотребление не превышает 50% нагрузки компрессора.
Для упрощения картины  перевел киловатты в рубли. Взял условный тариф 3,60 руб/кВтч, выставил максимальные режимы, и вот что получилось.
« Последнее редактирование: 03 Сентябрь 2016, 15:58:11 от Кampanella »
 
Пользователи, которые поблагодарили этот пост: Кampanella, Krezza

Оффлайн Krezza

  • Каждому своё небо.
  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 1569
  • Поблагодарили: 54 раз(а)
  • Пол: Мужской
Какие ещё термостаты бывают? Биметалловские пластины кажутся мне ненадёжными из-за усталости металла.
« Последнее редактирование: 03 Сентябрь 2016, 15:55:17 от Кampanella »
 

Оффлайн Tivr

  • Никто не забыт, ничто не забыто!
  • Помним тебя.
  • *****
  • Topic Author
  • Сообщений: 1020
  • Поблагодарили: 33 раз(а)
  • Пол: Мужской
Krezza, термостаты знаю только с биметаллом. А насчет ненадежности не могу согласиться. Все автоматы, тепловые реле за счет них и работают. Сам биметалл надежен, а вот контакты - там где провод соединяется с контактом терморегулятора, часто обгорает.
« Последнее редактирование: 03 Сентябрь 2016, 15:55:01 от Кampanella »
 

Оффлайн Krezza

  • Каждому своё небо.
  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 1569
  • Поблагодарили: 54 раз(а)
  • Пол: Мужской
Tivr,на работе стоят тепловухи с биметаллом от двигателя 12 кВт. При долгой работе двигателя срабатывает тепловуха (хотя не должна), я её отсоединяю и работаю дальше, в наглую. Реле с более высокой температурой срабатывания совсем иной формы и не вылезает в коробку. Вот как быть?)
« Последнее редактирование: 03 Сентябрь 2016, 15:54:46 от Кampanella »
 

Оффлайн Tivr

  • Никто не забыт, ничто не забыто!
  • Помним тебя.
  • *****
  • Topic Author
  • Сообщений: 1020
  • Поблагодарили: 33 раз(а)
  • Пол: Мужской
Krezza, а ты контакты все проверил - все зажаты? Это частая причина сгорания автоматов, термореле и термостатов. Причина может быть не в самом биметалле, а в окислении контактных площадок, из-за чего контакт ухудшается, нагревается, нагревается и биметалл, и срабатывает на отключение. А может и сам материал биметалла некачественный, сейчас же штампуют из разных сплавов, поди уследи, что там делают.
Двигатель на 12 кВт, если это трехфазный асинхронный двигатель, то тепловая уставка на 25А. Следующий номинал на 32А, многовато.. Из моего опыта, сам биметалл был не при чем, а вот контакты.. из-за них все проблемы.
 

Оффлайн Krezza

  • Каждому своё небо.
  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 1569
  • Поблагодарили: 54 раз(а)
  • Пол: Мужской
Tivr, срабатывал сразу после покупки, через 2 -3 дня, поэтому даже не заморачивался с контакткми. Понял, посмотрю.
 

Оффлайн Tivr

  • Никто не забыт, ничто не забыто!
  • Помним тебя.
  • *****
  • Topic Author
  • Сообщений: 1020
  • Поблагодарили: 33 раз(а)
  • Пол: Мужской
Krezza, если новый, может и брак. Но я бы в первую очередь смотрел на ток, понятие мощности  для меня размытое понятие (в некоторых случаях).
Два вопроса, на которые ответ может быть очевиден:
1. Какой номинальный ток двигателя?
2. При каком токе срабатывает тепловое реле?
 

Оффлайн Krezza

  • Каждому своё небо.
  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 1569
  • Поблагодарили: 54 раз(а)
  • Пол: Мужской
 

Оффлайн Tivr

  • Никто не забыт, ничто не забыто!
  • Помним тебя.
  • *****
  • Topic Author
  • Сообщений: 1020
  • Поблагодарили: 33 раз(а)
  • Пол: Мужской
Krezza, да там не надо считать ) берешь токовые клещи и замеряешь ток, и сравниваешь замеры )
 

Оффлайн Krezza

  • Каждому своё небо.
  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 1569
  • Поблагодарили: 54 раз(а)
  • Пол: Мужской
 

Оффлайн Кampanella

  • Кто к нам с чем за чем, тот от того и того.
  • Администратор
  • *****
  • Сообщений: 4439
  • Поблагодарили: 78 раз(а)
 

Оффлайн Krezza

  • Каждому своё небо.
  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 1569
  • Поблагодарили: 54 раз(а)
  • Пол: Мужской
Tivr, а, ну да..  :идиот
У меня только мультик. Им не получится?
 

Оффлайн Tivr

  • Никто не забыт, ничто не забыто!
  • Помним тебя.
  • *****
  • Topic Author
  • Сообщений: 1020
  • Поблагодарили: 33 раз(а)
  • Пол: Мужской
Krezza, вот такие  Электроизмерительные клещи. Функции и возможности. Мультик не пойдет, во-первых, не все они меряют переменный ток, во-вторых, есть мультики, где максимальный ток замера 20 А (у тебя больше), и в третьих, надо собирать схему, чтобы замерить ток. Про трехфазные двигатели уже молчу ) Сейчас самые дешевые электроизмерительные клещи стоят под 1000 руб. Старые советские клещи мне больше нравятся, у них стрелка не дергается, как у китайских электронных - вечно цифры дергаются.
« Последнее редактирование: 17 Сентябрь 2016, 11:42:34 от Tivr »
 

Теги: