Optimizarea tensiunii Cum funcționează - Explicați lucrurile
de Chris Woodford. Ultima actualizare: 28 februarie 2020.
Ai auzit vreodată oameni vorbind despre utilizarea unui baros pentru a sparge o piuliță? Folosirea unei forțe prea mari acolo unde ar face doar puțin este evident o risipă de energie - dar este ceva ce facem cu toții, tot timpul, în ceea ce privește electricitatea. În linii mari, tensiunea este echivalentul electric al forței și deseori alimentăm aparatele și dispozitivele electrice cu mult mai mulți volți decât au nevoie de fapt. Folosirea unui „baros electric” pentru a sparge o piuliță electrică risipește bani, precum și energie și poate scurta dramatic durata de viață a echipamentelor scumpe. Dacă conduceți ceva de genul unei fabrici cu o mulțime de mașini uriașe alimentate de motoare electrice, utilizarea unei tensiuni prea mari ar putea adăuga un 10-20 la sută inutil la factura dvs. de energie electrică; înmulțiți acest lucru în întreaga lume industrială și veți obține o mare problemă care este rău pentru economie și rău pentru planetă. O soluție este utilizarea echipamentelor de optimizare a tensiunii (cunoscută și sub numele de corectare, stabilizare, reglare sau reducere a tensiunii), care vă reglează în mod constant alimentarea cu energie electrică, astfel încât să obțineți exact tensiunea de care aveți nevoie. Să aruncăm o privire mai atentă asupra modului în care funcționează!
Foto: Conceptul de optimizare a tensiunii: convertește undele de linie electrică de diferite forme și dimensiuni în cele de doar forma și dimensiunea potrivite pentru a vă rula echipamentul mai eficient.
Cuprins
De ce tensiunea poate fi o problemă
Soiul de tensiune
Ai observat vreodată că toate gadgeturile și dispozitivele mici pe care le ai prin casă folosesc tensiuni de electricitate ușor diferite? Aparatele dvs. mari sunt toate proiectate să curgă consumul de uz casnic, de obicei 110 volți sau 230 volți, în funcție de locul în care vă aflați. Dar gadgeturile mai mici vor folosi tot felul de tensiuni diferite. O lanternă va folosi aproximativ 3 volți, o cameră digitală de 4 volți, un telefon mobil sau CD player de 6 volți, un laptop de aproximativ 20 de volți și așa mai departe. Te-ai întrebat vreodată de ce aparatele mai mari au nevoie de mai mult? Gândiți-vă la tensiune, gândiți-vă la forță: în linii mari, aveți nevoie de o tensiune mai mare pentru a forța un curent electric prin ceva de genul motorului electric într-un frigider sau într-un aspirator decât prin mica lampă cu incandescență dintr-o lanternă sau microcipurile din laptop. Ai nevoie de un baros mai mare pentru a sparge o piuliță mai mare.
Un alt mod de a gândi acest lucru este să ne amintim că cantitatea de putere pe care o folosește electric este proporțională cu tensiunea sa. Dacă aveți nevoie de un aparat electric pentru a vă ușura viața, făcând ceva care necesită multă energie (cum ar fi tăierea gardului viu sau uscarea în blugi a blugilor), va trebui, de asemenea, o mulțime de energie în fiecare secundă - și asta înseamnă mult de tensiune. În teorie, ai putea alimenta un uscător cu o baterie de 1,5 volți, dar tensiunea sa mică ar produce energie mult prea lent pentru a evapora apa din hainele tale și un astfel de pachet complet de energie pur și simplu nu conține suficientă energie pentru a face toată treaba. . Un uscător de 110 volți (sau 220 de volți) va face treaba corect și mult mai repede, dar nu va face neapărat nicio diferență dacă puterea gospodăriei dvs. este de fapt de 130 de volți (sau 250 de volți)
Foto: centralele electrice sunt proiectate pentru a produce tensiuni rezonabile constante cu regulatoare de tensiune, ampermetre, wattmetre, sincroscopuri (care mențin generatoarele de energie sincronizate între ele și rețeaua electrică la care se conectează) și multe altele. Fotografie a echipamentului de reglare a energiei electrice într-o cameră de control la White River Hydroelectric Project de Jet Lowe, prin amabilitatea Bibliotecii Congresului SUA, Divizia de Imagini și Fotografii, Historic American Engineering Record.
Supratensiune
Odată ce electricitatea părăsește o centrală electrică, companiile de utilități nu prea au sau nu au idee despre ce facem de fapt cu ea. Ei ne oferă tuturor aceeași aprovizionare de bază și ne permit să continuăm. În practică, utilizatorii industriali vor obține surse de tensiune mult mai mari decât casele, astfel încât să poată conduce mașini puternice din fabrică, dar, chiar și așa, există doar o legătură relativ brută între tensiunea furnizată și tensiunile pe care le folosim de fapt. Dezechilibrul dintre aceste două lucruri poate fi o mare problemă și o risipă uriașă de energie și bani.
Majoritatea mașinilor electrice sunt fabricate și vândute la nivel internațional și trebuie să funcționeze la tensiuni diferite în diferite țări. Un strung electric (mașină de tăiat din fabrică) ar putea fi fabricat în Germania pentru a funcționa chiar în întreaga Europă (o bandă uriașă din lume) la tensiuni cuprinse între 200-250 volți: în Germania, va funcționa fericit pe 230 volți; în Marea Britanie, va funcționa la fel (nu mai repede sau mai bine) la o sursă națională care uneori este mai aproape de 240 volți - dar tensiunea mai mare îl va face să irosească cu aproximativ 10% mai multă energie prin încălzirea considerabilă (reducând potențialul său util viața destul de semnificativ). Dacă utilizați mașina respectivă în Marea Britanie, ați putea dori ca alimentarea cu energie electrică să fie de 230 volți în loc de 240. Această problemă este adesea denumită supratensiune. .
Diagramă: Tensiunile din întreaga lume: După cum știu toți călătorii, tensiunile de alimentare cu energie electrică variază în întreaga lume, deși, în general, există doar două benzi comune: aproximativ 100–130 volți pentru America de Nord și Pacific și 220–240 volți în altă parte. Aceasta este în mod evident o problemă pentru producătorii care doresc să producă produse pentru piața globală, dar mai puțin o problemă pe un singur continent, cum ar fi Europa, unde tensiunile au fost standardizate. Sursa: energie electrică în funcție de țară (verificată de două ori cu a doua sursă).
Tranzitori și armonici
Există și alte probleme de care să vă faceți griji. Tensiunea pe care o primește clădirea dvs. poate crește și scădea destul de dramatic de la oră la oră (chiar și de la minut la minut sau de la secundă la secundă) din cauza fluctuațiilor cererii și ofertei. Dacă o fabrică pornește și oprește mașini electrice mari în cartierul dvs., de exemplu, aceasta poate duce la tranzitorii (vârfuri scurte) de putere care pot afecta alte clădiri din apropiere. Piroanele (uneori numite supratensiuni) și căderile (uneori numite scufundări) pot fi, de asemenea, cauzate de trăsnet, de echipamente de generare a energiei care pornesc sau deconectează și de o mulțime de oameni care folosesc electricitatea simultan (gătind în același timp în fiecare seară, de exemplu ). În practică, o alimentare care se presupune a fi de 230 de volți ar putea fluctua în mod regulat cu până la 10% sau mai mult, oferindu-vă o tensiune reală de aproximativ 210-250 de volți.
Și nu doar tensiunea poate varia. În teorie, cea mai mare parte a energiei electrice este furnizată ca o undă sinusoidală de curent alternativ (AC), care crește, coboară și inversează direcția lin, ceva de genul a 50-60 de ori pe secundă (frecvența de alimentare obișnuită). În practică, sursele de curent alternativ pot include, de asemenea, forme de undă neregulate, de frecvență mai mare, numite armonice, care pot deteriora echipamentele delicate (cauzând supraîncălzire) și care trebuie într-adevăr filtrate.
Foto: În mod ideal, curentul alternativ ar trebui să varieze ușor în acest model de undă sinusoidală în sus și în jos. În practică, se poate schimba mai drastic și mai neregulat, afectându-vă echipamentul.
Cât de rea este problema?
Ca gospodari, nu ne deranjează prea mult toate acestea; majoritatea dintre noi nici măcar nu sunt conștienți de această problemă. La fel ca mine, probabil că sunteți obișnuit să aveți o mulțime de gadgeturi mici (laptopuri, telefoane mobile, periuțe de dinți electrice și așa mai departe), toate cu transformatoare încorporate care convertesc sursa de alimentare obișnuită (nominal