Энергосберегающий стабилизатор напряжения СТЭМ-3 серии ЭКОномЪ
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.
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.
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, |
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.
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 специалистами группы «РУСЭЛТ». На стабилизаторы напряжения СТЭМ-3 предоставляется гарантия три года при условии пусконаладки специалистами группы «РУСЭЛТ».