Может ли стабилизатор напряжения экономить электричество

Может ли реально стабилизатор дать экономию электрической энергии?
Вопрос на первый взгляд простой. Ответ напрашивается сам — «конечно нет», ведь закон сохранения энергии никто не отменял. Но давайте попробуем разобраться внимательней.

стабилизатор напряжения может экономить электроэнергию

Стабилизатор напряжения — прибор, предназначенный для стабилизации напряжения электрической сети.
Изучаем вопрос на основе «школьной» физике.
Рассмотрим различные ситуации с напряжением в сети.
Допустим в сети — ровно 220 Вольт. В этом случае стабилизатор работает как трансформатор с коэффициентом трансформации «единица». Но стабилизатор — прибор не идеальный, он имеет внутреннее сопротивление, а значит имеет небольшие потери энергии на выделяемое тепло.
Вывод: в случае нормального входного напряжения использование стабилизатора приводит к потери электроэнергии, дать экономию он не может.




Рассмотрим вариант, когда в сети пониженное напряжение, к примеру 190 Вольт. Мы включаем стабилизатор. И о чудо — на выходе 220 Вольт. Получили 190 Вольт, сделали 220 Вольт, все приборы в доме работают хорошо. Холодильник работает хорошо, чайник быстро греет воду. И все работает от 190 Вольт. Возможно мы получили экономию электричества? К сожалению нет. Для питания необходимой нагрузки стабилизатор использует большую силу тока на входе, работает закон сохранения энергии. Сила тока на входе будет больше номинальной мощности питаемых приборов пропорционально падению напряжения внешней сети. Сам стабилизатор будет так же потреблять небольшую часть энергии.
Вывод: в случае пониженного напряжения использование стабилизатора приводит к потери электроэнергии, дать экономию он не может.

Рассмотрим вариант, когда в сети повышенное напряжение, к примеру 250 Вольт. Мы включаем стабилизатор. На выходе прибора теперь 220 вольт. Все приборы в доме работают хорошо. Холодильник работает хорошо, чайник быстро греет воду. Но теперь все работает от 250 Вольт. Возможно мы получили большой перерасход электричества? К счастью, нет. Для питания необходимой нагрузки стабилизатор использует меньшую силу тока на входе, работает закон сохранения энергии . Сила тока на входе будет меньше номинальной мощности питаемых приборов пропорционально повышению напряжения внешней сети. Однако сам стабилизатор будет так же потреблять небольшую часть энергии.
Вывод: в случае повышенного напряжения использование стабилизатора приводит к потери электроэнергии, дать экономию он не может.

Мы рассмотрели все возможные случае значения напряжения в сети и пришли к выводу, что с точки зрения школьного курса физики экономии энергии быть не может, а значит экономии нет. То есть стабилизатор напряжения не может экономить электроэнергию.

Можно было бы закончить на этом свою статью, но я постараюсь изучить вопрос глубже.
Изучаем вопрос на основе «не школьной» физике.

Ясно, что стабилизатор не может дать больше электроэнергии, чем получает на входе. Оспаривать действие закона сохранения энергии я не буду.
Однако, на мой взгляд использование стабилизатора напряжения реально дает экономию электроэнергии. И вот почему.



Все дело в эффективности работы самих потребителей. Все электрические приборы проектируются для использования при нормальных значениях параметров тока. И именно при нормальном напряжении они имеют максимальный КПД (коэффициент полезного действия). При пониженном или повышенном напряжении КПД будет снижаться. А значит больше энергии пойдет на освещение, нагревание, охлаждение и другие виды работ.

Рассмотрим конкретные примеры.
Освещение. Все наблюдали, что при пониженном напряжении лампочки накаливания светя очень тускло. При напряжении в 180 Вольт яркость свечения лампы падает в два раза. Значит для освещения комнаты нужно будет включить еще одну лампу. При этом энергия конечно не пропадает, просто большая часть ее уйдет в выработку тепла.
Использование стабилизатора в этом случае дает реальную экономию электроэнергии на освещение.

Холодильник. При пониженном напряжении холодильник работает плохо, часто запускает компрессор, долго его не выключает. При очень низком напряжении может часто отключаться, так и не набрав «холода». При пониженном напряжении плохо работает электродвигатель компрессора. Как следствие давление хладагента не достаточно для эффективной теплоотдачи. Напряжение падает на 20 %, а компрессор вынужден работать в два раза дольше.
Использование стабилизатора в этом случае дает реальную экономию электроэнергии на охлаждение.

Чайник. Более простого устройства не найти. Но и чайник не любит пониженного напряжения. Хотя нет. Чайники в принципе «все ровно». Мы не любим, когда вода в чайнике греется пол часа, или вовсе не нагревается до нужной температуры. Пропадает ли здесь электроэнергия? Конечно нет. Просто при медленном нагреве чайник успевает отдать больше тепла окружающей среде. То есть чайник работает и как тепловой радиатор.
Использование стабилизатора в этом случае дает реальную экономию электроэнергии на нагревание.

Вибрационный насос. Повышенное напряжение приведет к тому, что с большей силой якорь магнита будет ударяться о корпус насоса. Да звук работы насоса станет громче, но будет ли он качать больше воды. Нет, частота работы будет та же, и объем поршня то же не вырастет. КПД насоса в этом случае упадет. При пониженном напряжении насос будет работать менее эффективно, возможно упадет производительность (вплоть до полной остановки). При пониженном напряжении увеличиться сила тока в обмотках электромагнита насоса, что приведет к его перегреву.

Использование стабилизатора в этом случае дает реальную экономию электроэнергии на прокачку воды.

Итак. Подведем общий итог рассуждений.

Может ли стабилизатор напряжения экономить электричество? Делаем вывод на основе «школьной» и «не школьной» физики.

С точки зрения простой физики стабилизатор не может дать экономию потребляемой электроэнергии. И это так.
Но с точки зрения необходимости выполнить полезную работу, использование стабилизатора напряжения может дать экономию электроэнергии, необходимой для выполнения единицы работы. Так в этом случае стабилизатор напряжения приводит к сокращению потерь питаемых электрических приборов.




Закончить статью хотелось бы эпизодом из мультфильма. «Холодильник, который мы на прокат берем, он наш или государственный? Холодильник — государственный. А холод, который он дает? А холод — наш, мы его ради холода и берем!»

Вот и с электроэнергией — так же. Для нас важнее сколько энергии пойдет на производство холода, а не сколько энергии потребит всего холодильник. Если в итоге на выработку единицы холода электроэнергии пошло меньше, значит стабилизатор напряжения может экономить электричество.