Описание
Область применения
В настоящее время перед промышленными предприятиями, офисными и торговыми центрами стоит задача сокращения затрат на освещение, которые составляют 25–35% общих затрат на электроэнергию. При этом переход на энергосберегающие системы освещения нового поколения, такие как светодиодные светильники, является очень затратным и имеет длительный срок окупаемости. Поэтому для решения задачи сокращения энергопотребления на освещение группа «РУСЭЛТ» разработала стабилизаторы напряжения СТЭМ-3 следующих исполнений (табл. 1):
- ЭКОномЪ;
- ЭКОномЪ+;
- ЭКОномЪ Профи.
| Функции | СТЭМ-3 ЭКОномЪ | СТЭМ-3 ЭКОномЪ+ | СТЭМ-3 ЭКОномЪ Профи |
| Система автоматической стабилизации выходного напряжения с защитой от низкого и высокого напряжения в диапазоне 165–275 В | + | + | + |
| Система ручного переключения выходного напряжения 230–190 В с шагом 10 В | + | – | – |
| Система удаленного мониторинга по RS-485 по протоколу Modbus | + | + | + |
| Система ручного и автоматического (по заданному алгоритму) переключения выходного напряжения 230–180 В с шагом 5 В | – | + | + |
| Система автоматической компенсации реактивной мощности на 150 кВАр | – | – | + |
Внешний вид стабилизатора напряжения СТЭМ-3 ЭКОномЪ мощностью 100 кВА показан на рис. 1.
Рис. 1. Внешний вид стабилизатора напряжения СТЭМ-3 ЭКОномЪ
Реализация функции ЭКОномЪ предназначена для газонаполненных источников света, таких как люминесцентные, металлогалогенные, натриевые лампы.
Немного теории
Любая газоразрядная лампа, в отличие от лампы накаливания, не может быть включена напрямую в электрическую сеть. Причин для этого две:
- В «холодном» состоянии люминесцентная лампа обладает высоким сопротивлением, и для зажигания в ней разряда требуется импульс высокого напряжения.
- Люминесцентная лампа после возникновения в ней разряда имеет отрицательное дифференциальное сопротивление, поэтому, если в цепь не будет включено сопротивление, возникнет короткое замыкание, и лампа выйдет из строя.
Таким образом, после пуска газонаполненной лампы можно понизить напряжение питания лампы, и при этом также понизится потребляемый ток, что приведет к значительной экономии электроэнергии.
Рис. 2. СТЭМ-3 ЭКОномЪ мощностью 100 кВА (внешний вид силовых элементов)
Стабилизатор напряжения трехфазный серии СТЭМ-3 электромеханический нового поколения обеспечивает одновременную стабилизацию линейного (380 В) и фазного (220 В) напряжения сети в неустойчивых электросетях в непрерывном режиме электроснабжения для потребителей с высоким уровнем требований к электроснабжению. На рис. 2 изображен внешний вид силовых элементов стабилизатора СТЭМ-3 ЭКОномЪ. Основные технические характеристики стабилизаторов напряжения СТЭМ-3 линии ЭКОномЪ указаны в таблице 2. Данные по результатам исследований на примере люминесцентной лампы дневного света PHILIPS TLD 36W/840 при изменении входного напряжения от 240 до 175 В со снятием характеристики фактического тока нагрузки приведены в таблице 3.
| Входные параметры | |
| Тип сети | трехфазная четырехпроводная |
| Номинальное входное напряжение (фазное/линейное), В | 220/380 |
| Рабочий диапазон входных напряжений (фазное/линейное), В | 165–275/285–475 |
| Предельный диапазон входных напряжений (фазное/линейное), В | 154–286/266–494 |
| Частота входного напряжения, Гц | 50 ±5 |
| Выходные параметры | |
| Номинальная мощность, кВА | 100 |
| Номинальное выходное напряжение (фазное/линейное), В | 220/380 |
| Рабочий диапазон выходных напряжений (фазное/линейное), В | 209–231/361–399 |
| Предельный диапазон выходных напряжений (фазное/линейное), В | 198–242/342–418 |
| Частота выходного напряжения, Гц | 50 |
| Форма выходного напряжения | синусоида |
| КПД, не менее, % | 98 |
| Диапазон изменения нагрузки, % | 0–100 |
| Перегрузка | до 150 в течение 5 мин |
| Время отключения нагрузки при перенапряжении, с | 4–7 |
| Время отключения нагрузки при значительном понижении входного напряжения, с | 4–7 |
| Быстродействие, с | 0,2–1,5 |
| Принцип регулирования напряжения | электродинамический автотрансформатор |
| Тип ключей | электропривод |
| Сервисные функции | |
| Защита от перегрузки и КЗ | + |
| Фильтр | + |
| Байпас | + |
| Индикация основных режимов работы/вид индикации | + |
| Конструктивное исполнение | |
| Подключение к сети | четырехпроводное, клеммные зажимы |
| Подключение нагрузки | четырехпроводное, клеммные зажимы |
| Сечение проводов на входе/выходе стабилизатора, не менее, мм2 | провод медный в резиновой и ПВХ изоляции, проложенный открыто, 50/35 |
| Время непрерывной работы | не ограничено |
| Гарантийный срок эксплуатации | 24 мес. |
| Климатическое исполнение (ГОСТ 15150) | У3 |
| Температура окружающей среды, °С | 0…+45 |
| Относительная влажность воздуха при температуре +25 °С, не более, % | 90 |
| Степень защиты (по ГОСТ 14254) | IP20 |
| Механические воздействия (ГОСТ 17516.1) | М1 |
| Охлаждение | естественное |
| Масса, не более, кг | 500 |
| Габариты (Ш×В×Г), мм | 1600×1609×626 |
| Сертификаты | № РОСС RU.АЮ64.В14815 |
| Технические условия | ТУ 3411-002-55978767-07 |
| Питающее напряжение, В | Ток нагрузки, А | Полная мощность, Рпол, кВт | Активная мощность, Ракт, кВт | Реактивная мощность, Рреак, кВАр | Ракт/Рпол cos(f) | Рпол, % | Ракт, % | Сокращения Рпол, % | Сокращения Ракт, % |
| 240 | 0,36 | 0,0864 | 0,0440 | 0,0720 | 0,5093 | 135 | 122 | +35 | +22 |
| 235 | 0,34 | 0,0799 | 0,0420 | 0,0670 | 0,5257 | 125 | 117 | +25 | +17 |
| 230 | 0,32 | 0,0736 | 0,0400 | 0,0610 | 0,5435 | 115 | 111 | +15 | +11 |
| 225 | 0,30 | 0,0675 | 0,0360 | 0,0560 | 0,5333 | 106 | 100 | +6 | 0 |
| 220 | 0,29 | 0,0638 | 0,0360 | 0,0520 | 0,5643 | 100 | 100 | 0 | 0 |
| 215 | 0,28 | 0,0602 | 0,0340 | 0,0480 | 0,5648 | 94 | 94 | –6 | –6 |
| 210 | 0,26 | 0,0546 | 0,0320 | 0,0440 | 0,5861 | 86 | 89 | –14 | –11 |
| 205 | 0,25 | 0,0513 | 0,0300 | 0,0400 | 0,5854 | 80 | 83 | –20 | –17 |
| 200 | 0,23 | 0,0460 | 0,0280 | 0,0470 | 0,6087 | 72 | 78 | –28 | –22 |
| 195 | 0,22 | 0,0429 | 0,0260 | 0,0370 | 0,6061 | 67 | 72 | –33 | –28 |
| 190 | 0,21 | 0,0399 | 0,0240 | 0,0330 | 0,6015 | 63 | 67 | –37 | –33 |
| 185 | 0,19 | 0,0352 | 0,0220 | 0,0300 | 0,6259 | 55 | 61 | –45 | –39 |
| 180 | 0,17 | 0,0306 | 0,0200 | 0,0270 | 0,6536 | 48 | 56 | –52 | –44 |
| 175 | 0,16 | 0,0280 | 0,0180 | 0,0200 | 0,6429 | 44 | 50 | –56 | –50 |
Рабочая зона стабилизации напряжения лежит в диапазоне 220–190 В, при этом световой поток соответствует нормативам освещенности. Экономически целесообразно снижать напряжение дискретно ступенями: 210, 200, 190 В, что реализовано в стабилизаторе напряжения СТЭМ-3 ЭКОномЪ. Также имеются ступени 230, 220 В для начального пуска газонаполненных ламп.
Понижение рабочего напряжения питания газонаполненных ламп до 190 В позволит сэкономить до 37% от полной мощности и до 33% от активной мощности потребления ламп соответственно, а также незначительно увеличить значение cos(f). Дополнительным эффектом является увеличение срока службы газонаполненных ламп за счет уменьшения напряжения питания.
Рис. 3. Экономический эффект от внедрения СТЭМ-3 мощностью 100 кВА за 12 месяцев
На каждом конкретном объекте можно подобрать оптимальное сочетание уровня напряжения питания газонаполненных ламп и светового потока и настроить систему стабилизации напряжения СТЭМ-3 ЭКОномЪ.
Экономический эффект от внедрения
В таблице 4 приведен расчет потребления и экономии электроэнергии за 1 год при использовании стабилизатора напряжения СТЭМ-3 ЭКОномЪ с функцией энергосбережения мощностью 100 кВА.
| Напряжение питания ламп, В | 220 | 215 | 210 | 205 | 200 | 195 | 190 |
| Мощность потребления, кВА | 100 | 94 | 86 | 80 | 72 | 67 | 63 |
| Стоимость 1 кВт/ч по тарифу в г. Москве с 14.11.2014, руб. | 4,68 | ||||||
| Время работы в день, ч | 14 | ||||||
| Потребляемая мощность за день, кВт·ч | 1 400 | 1 316 | 1 204 | 1 120 | 1 008 | 938 | 882 |
| Потребляемая мощность за год, кВт·ч | 511 000 | 480 340 | 439 460 | 408 800 | 367 920 | 342 370 | 321 930 |
| Сумма затрат на электроэнергию за год, руб. | 2 391 480 | 2 247 991 | 2 056 673 | 1 913 184 | 1 721 866 | 1 602 292 | 1 506 632 |
| Экономия за год, руб. | 0 | 143 489 | 334 807 | 478 296 | 669 614 | 789 188 | 884 848 |
Увеличение мощности потребления и, соответственно, применяемых энергосберегающих стабилизаторов напряжения СТЭМ-3 ЭКОномЪ на 200 кВА, 300 кВА и более позволит снизить удельную стоимость затрат на 1 кВА и уменьшит период окупаемости.
Применение энергосберегающих стабилизаторов напряжения СТЭМ-3 серии ЭКОномЪ в системах освещения с газонаполненными лампами позволяет:
- окупить затраты гарантированно в течение одного года при режиме эксплуатации от 10 часов в день;
- организовать автоматическое управление системами освещения газонаполненными лампами;
- получить дополнительную экономию за счет компенсации реактивной энергии и уменьшения полной потребляемой мощности газонаполненными лампами.
При эксплуатации стабилизатора напряжения СТЭМ-3 ЭКОНОМЪ в энергосберегающем режиме необходимо помнить, что питание других потребителей, кроме газонаполненных ламп, недопустимо, так как напряжение питания будет ниже 220 В.
Для оптимального подбора стабилизатора напряжения СТЭМ-3 (ЭКОномЪ, ЭКОномЪ+, ЭКОномЪ Профи) необходимо провести обследование и анализ объекта
