淺談?wù)彰鞴?jié)電設(shè)備原理和應(yīng)用范圍

石洪潤(rùn)

摘 要：在配電設(shè)備內(nèi)安裝節(jié)電設(shè)備，電力能夠得到多方位的管理，供電質(zhì)量得以改善，而且電壓穩(wěn)定，使電器設(shè)備得到保護(hù)，延長(zhǎng)設(shè)備壽命，能降低供電變壓器的負(fù)荷，同時(shí)可以減少用電系統(tǒng)不平衡、抑制高次諧波，能起到去除電路污染、凈化電源的作用。

關(guān)鍵詞：節(jié)電設(shè)備原理 應(yīng)用范圍 照明

中圖分類(lèi)號(hào)：TM923.03 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）06（c）-0079-01

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各種能源資源短缺的問(wèn)題逐漸突顯，因此，做好節(jié)能減排工作是當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中的一項(xiàng)重要工作，也是加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的迫切需要。針對(duì)資源短缺的問(wèn)題，很多國(guó)家已經(jīng)不斷開(kāi)發(fā)及應(yīng)用一些大自然的能量代替開(kāi)采地球資源，例如風(fēng)力發(fā)電、水力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電等。同時(shí)也開(kāi)發(fā)出一些節(jié)能產(chǎn)品，例如：節(jié)電器、節(jié)能燈等。

1 節(jié)電利害分析

目前，中國(guó)各地電壓高低參差不齊，因此各類(lèi)燈具在設(shè)計(jì)時(shí)，為了滿足其自身在不同情況下均能正常啟動(dòng)與發(fā)光，其設(shè)計(jì)電壓一般低于標(biāo)準(zhǔn)相電壓220 V；而電力系統(tǒng)為方便電能輸送往往提高輸送電壓，造成照明燈具實(shí)際工作電壓偏高。這些超額的電壓不僅不能讓燈具更有效率地工作，還存在兩大負(fù)面影響：浪費(fèi)電能與縮短燈具壽命。

針對(duì)目前現(xiàn)有照明電路這個(gè)缺陷，照明節(jié)電器是以電磁感應(yīng)方式將供電系統(tǒng)的輸入電壓予以優(yōu)化，采用AC-AC直接變換技術(shù)調(diào)整電壓，輸給照明負(fù)載的電壓為燈具設(shè)計(jì)電壓的最佳值，這樣既節(jié)省用電，照明節(jié)電器又延長(zhǎng)燈具的壽命，同時(shí)也保證了照明標(biāo)準(zhǔn)的要求。

根據(jù)電工基本原理P=U2/R，假設(shè)燈具上施加的電壓為U，燈光的阻抗設(shè)為定值電阻R，那么它在原電壓U0下消耗的功率為P0，適當(dāng)降低電壓至U1后，這時(shí)消耗的功率P1將隨電壓的平方關(guān)系下降。其有功節(jié)電率表示為：ε=1-（U1/U0）2×100%。就熒光燈管而言，僅在啟動(dòng)時(shí)需要足夠的額定電壓激發(fā)熒光物質(zhì)，使燈管發(fā)光。在預(yù)置時(shí)間內(nèi)，照明節(jié)電器感應(yīng)到燈管的功率已完全發(fā)揮后，即自動(dòng)調(diào)整負(fù)載電壓，燈管便可轉(zhuǎn)入節(jié)電模式工作，照明節(jié)電器同時(shí)進(jìn)入自動(dòng)在線檢測(cè)狀態(tài)。

2 GOLDSAVER節(jié)電設(shè)備原理剖析

該文以新建玉林至鐵山港鐵路博白站站房工程應(yīng)用的GOLDSAVER節(jié)電設(shè)備為例，對(duì)節(jié)電設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)單的剖析。

2.1 GOLDSAVER簡(jiǎn)介

GOLDSAVER是一套適合所有類(lèi)型用電設(shè)備的綜合節(jié)電裝置，它基于電磁平衡原理，通過(guò)提高電力的質(zhì)量及用電效率，使大部分電器設(shè)備的電力損耗得以減少，從而將浪費(fèi)了的電費(fèi)節(jié)省回來(lái)，GOLDSAVER的內(nèi)部材料是采用進(jìn)口優(yōu)質(zhì)的材料制成，選用H級(jí)絕緣標(biāo)準(zhǔn)，耐用性高。主回路沒(méi)有電子零件，在通常情況下不會(huì)受溫度及濕度影響，可靠性極高，更不會(huì)影響任何電器設(shè)備運(yùn)作。

2.2 GOLDSAVER結(jié)構(gòu)及節(jié)電原理

GOLDSAVER節(jié)電器的主機(jī)內(nèi)部由一系列特殊設(shè)計(jì)的線圈按一定規(guī)則連接后固定在一個(gè)三柱式鐵芯上制成，同時(shí)主機(jī)內(nèi)部附有高次諧波分量（主要是3、5、7次）的阻波、陷波回路及相位調(diào)整線圈。

由于各線圈所產(chǎn)生的磁通是由各相勵(lì)磁線圈所產(chǎn)生的磁通交匯在同一個(gè)鐵芯上，使得三相磁勢(shì)得到平衡，因而輸出電壓得到平衡，且穩(wěn)定在所設(shè)定的工作電壓上，實(shí)現(xiàn)電壓整形，這樣，節(jié)電裝置除能通過(guò)上述原理達(dá)到顯著的節(jié)電效果外，同時(shí)減輕主供電回路的負(fù)擔(dān)，增大變壓器容量的寬裕度，并增加用戶的負(fù)荷使用容量。具體如下。

2.2.1 調(diào)壓節(jié)電

根據(jù)負(fù)載調(diào)整電壓穩(wěn)定性及幅值所取得的節(jié)電效應(yīng)。

如果將用電設(shè)備的運(yùn)行電壓從U1調(diào)整為U2時(shí)，按公式P=U2/R可得在純電阻的照明、電熱負(fù)荷中的節(jié)電率η為：

η=ΔP/P1=（P1-P2）/P1=1-P2/P1=1-（U2/U1）

如：U2=0.98U1，則η=4%；U2=0.96U1，則η=7.8%；U2=0.94U1，則η=11.6%；U2=0.92U1，則η=15.4%。

因此，可視各地用戶的具體供電電壓幅值大小及負(fù)載情況來(lái)調(diào)整到合適的電壓值以取得最佳的節(jié)電效果。

2.2.2 抑制瞬變浪涌節(jié)電

瞬變和浪涌是正弦交流波電路上電流與電壓的一種瞬時(shí)態(tài)的畸變。浪涌、諧波為主要的表現(xiàn)形式。瞬變最主要的特點(diǎn)有三個(gè)：超高壓，瞬時(shí)態(tài)，高頻次。瞬流會(huì)使用戶的用電成本增加；同時(shí)，瞬流會(huì)破壞設(shè)備的安全運(yùn)行。大量的科學(xué)研究已經(jīng)證明，瞬流使一個(gè)用電系統(tǒng)的電耗增加的方式有三種：

（1）系統(tǒng)效率下降。來(lái)自這樣一個(gè)研究結(jié)果。在一條120 V的電路中，電流為1.5 A/小時(shí)，瞬流導(dǎo)致了8.05%的線路損耗增加。

（2）電機(jī)溫度升高。電機(jī)的溫升還由于瞬流使電感性負(fù)載電流損失增加和銅損提高而造成。實(shí)驗(yàn)表明，一個(gè)800周的振蕩型瞬流會(huì)使鐵芯材料的能耗由0.04 W/lb，能耗增加的幅度為67%。

（3）電表轉(zhuǎn)速加快。由于瞬流是突發(fā)式的過(guò)壓，它會(huì)導(dǎo)致作用于電度盤(pán)上的同時(shí)性力矩突然發(fā)生變化，從而導(dǎo)致電表轉(zhuǎn)速加快。

安裝GOLDSAVER節(jié)電器后可消減高次諧波分量，起到一定程度的節(jié)電效果。同時(shí)可以基本平穩(wěn)電壓的波動(dòng)，這是由于GOLDSAVER節(jié)電器的磁性材料和特殊結(jié)線來(lái)平穩(wěn)了電流或電壓的瞬間變動(dòng)。這對(duì)用電設(shè)備起到一定的保護(hù)作用，使用電設(shè)備免受系統(tǒng)中浪涌電壓的損害。

2.3 GOLDSAVER性能特點(diǎn)

（1）具備短路、過(guò)流、過(guò)載、過(guò)壓、欠壓等完備的保護(hù)功能，故障自動(dòng)旁路。

（2）對(duì)負(fù)載提供穩(wěn)定的工作電壓，提升供電品質(zhì)，輸出電壓穩(wěn)定精度+/-2%。

（3）抑制瞬變浪涌，減少機(jī)器設(shè)備發(fā)熱，延長(zhǎng)用電設(shè)備使用壽命，減少維修成本。

2.4 適用范圍

2.4.1 照明工程

節(jié)電率20%～40%左右，大幅度降低用電量，串聯(lián)于負(fù)載與電源間，不改變用戶用電習(xí)慣，改善電壓，使正弦波穩(wěn)定、延長(zhǎng)燈具使用壽命1.5～2倍，降低更換維修成本及人工成本60%。

2.4.2 動(dòng)力工程

節(jié)電率10%～20%左右，提高系統(tǒng)供電容量，改善用電效率，減輕變壓器負(fù)擔(dān) 有效抑制尖峰電壓浪涌電流，減少線損保護(hù)設(shè)備。

2.4.3 主要應(yīng)用場(chǎng)所

（1）城市道路照明系統(tǒng)和亮燈工程；（2）車(chē)站、地鐵、機(jī)場(chǎng)、高速公路、鐵路隧道。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，在配電設(shè)備內(nèi)安裝節(jié)電設(shè)備，電力能夠得到多方位的管理，供電質(zhì)量得以改善，而且電壓穩(wěn)定，使電器設(shè)備得到保護(hù)，延長(zhǎng)設(shè)備壽命。另外通過(guò)節(jié)電，能降低供電變壓器的負(fù)荷，并可增加更多的電器設(shè)備，同時(shí)可以減少用電系統(tǒng)不平衡、抑制高次諧波，也可起到去除電路污染、凈化電源的作用。endprint