В школе я увлекался астрономией, физикой, математикой и собирался поступать на специальность "Прикладная математика" в ИжГТУ. Но по стечению обстоятельств поступил на другой факультет - приборостроительный, выбрав специальность "Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений".

Во время учебы меня заинтересовали вопросы качества электрической энергии - под качеством электроэнергии понимается соответствие величины и формы напряжения сети параметрам ГОСТ. Из любопытства я решил понаблюдать за тем, что же на самом деле представляет собой форма напряжения в моей квартире. На мое удивление, форма напряжения сети лишь отдаленно напоминала идеальную синусоиду и представляла собой трапецию.

Причины возникновения несинусоидальной формы напряжения

Развитие техники привело к большому распространению и использованию электронных устройств (электропотребителей), к которым относятся компьютеры, принтеры, источники бесперебойного питания, телевизоры, всевозможные зарядные устройства, источники питания с фильтрами, газоразрядные лампы, преобразователи частоты и так далее. Работа электронных устройств приводит к искажению формы напряжения сети. Ток, протекающий в сети при их работе, имеет форму короткого импульса. Импульсный характер тока вызывает падение напряжения на элементах сети и приводит к искажению формы напряжения сети.

С ростом количества электронных устройств, подключенных к сети, искажение формы питающего напряжения становится повсеместно распространенным явлением.

Чем опасно несинусоидальное напряжение

Искажение формы напряжения отрицательно сказывается на работе многих потребителей электроэнергии и приводит к дополнительным потерям электроэнергии. Наличие несинусоидального напряжения приводит к перегреву и уменьшению срока службы электронных устройств и других электропотребителей. Так же происходит перегрев и разрушение проводов, что может привести к аварии (возгоранию).

Что делать?

Для восстановления формы питающего напряжения необходимо применять устройства коррекции. Не всегда имеется возможность воспользоваться тем или иным устройством для восстановления формы питающего напряжения: одни из них требуют больших затрат, другие имеют очень сложное техническое решение.

Есть идея!

Таким образом, необходимо создать устройство коррекции, которое имеет низкую стоимость, элементарно в эксплуатации, способно максимально эффективно корректировать работу электронных устройств.

Для реализации поставленной задачи был разработан способ, основанный на распределении потребления электроэнергии между электропотребителями в течение полуволны питающего напряжения. То есть, в те моменты времени, когда электронные устройства потребляют электроэнергию, происходит отключение определенных потребителей от сети. И наоборот, когда электронные устройства не потребляют электроэнергию, происходит подключение потребителей к сети. К сети подключаются или отключаются от нее электропотребители, некритичные к форме напряжения сети (лампы накаливания, энергосберегающие лампы, нагревательные устройства и т.д.).

Представьте себе, человек приходит домой, включает приборы (энергосберегающие лампы, телевизор, компьютер,...) и, не подразумевая ни о чем, тем самым искажает форму напряжения сети и уменьшает срок службы оборудования. И с каждым вновь подключенным потребителем он все более и более искажает форму напряжения. Но от искажения можно избавиться следующим образом. При включенном компьютере (и искаженной форме напряжения) приборы освещения можно включить через устройство коррекции - в результате воздействие компьютера на форму напряжения понизится. При определенном
соотношении потребителей, искажающих форму напряжения сети, и потребителей, работающих через устройство коррекции, для восстановления формы напряжения происходит восстановление напряжения до необходимой синусоидальной формы или близкой к ней.

Конечно, для более широкой реализации разработанного способа необходимо проводить дальнейшие исследовательские работы.

Дмитрий Ушаков