节电原理

目前市场上出现了各种各样的节电器，如系统节电器、电动机节电器、灯光节电器、空调节电器、锅炉节电器、抽油机节电器等。根据其工作原理可以分为三类：

1、根据EMC滤波器原理，通过抑制du/dt、di/dt和谐波来达到节电目的，其原理是减少或削弱了由于du/dt、di/dt和谐波的存在而造成的无功功率消耗。"系统节电器"就是根据这一原理制造的产品，因为是装在系统电源（或线路）的首端，因此可以减少负载产生的电磁干扰对电源的影响，从而减少了系统无功功率的传输，从而节电。显然，节电的多少是由系统产生的电磁干扰严重的程度所决定的，电磁干扰是随机产生的，因此节电也不会是个确定数，只有在一个较长时间取个平均值来衡量。我曾要求某厂商给个实例，或由我来联系使用单位此后由他们来处理，但它们没有做，只是说要买一个自己去试，他们不到现场。另外有的朋友喜欢与变频器的节电功能比较，依我看两者是谈不拢的，是两回事。要说有点相似的话，也只能勉强与下面说的第二种节电原理比一比，不过也有点委屈变频器了。

2、下面这一段是某电机智能节电器产品说明书中的自述"由于电动机产生的转矩与供电电压的平方成正比，降低电动机的输入电压，将减少电动机的转距：因此，降低了电压，实际上就是降低了额定输出功率：也就是说，减少了电动机所需的磁场容量，但电动机的转速并没有改变。根据这一原理，电机智能节电器始终保证电动机从空载→轻载→满载多种负荷变化的情况下，保持电动机恒定转速不变。由于电机智能节电器自动监测电动机电压和电流之间的相位角a，根据负载的变化状况，在百分之一秒时间内自动改变相位角a。电机智能节电器通过专用的功率开关元件，对电压进行"切口"控制，其控制器件只允许电源电压的正半周和负半周的一部分电压供给电动机，其结果便降低了供给电动机的均方根电压，使电动机磁滞损耗最小化，相应角a被调整在正常状态。所以，电动机提高了效率，达到了节电的目的。"

从这个节电描述就可以看出来它是利用晶闸管来控制的，通过改变晶闸管的导通角来实现电压削波（即上面"切口"的含义）实现节能的，这样不必多解释了，我看了几个品牌的电机节电器的产品说明，都是这个原理，到底能接多少电，我没用过，不敢轻易定论。

3、除了上面的两种节电原理外，其它如空调节电器、锅炉节电器、抽油机节电器等，都是通过检测设备的工作过程，轻载时自动延时工艺过程、修正参数（如温度）或调节功率输出来达到节电目的的。原理上没有什么特殊的地方，但从其产品价格来看，不一定比我们通常用变频器和PLC等构成的系统优越。

建议：是不是要用节电器要根据自己的实际情况和使用目的确定，厂商所说的节电率一般是在理想情况下得到的，不一定是欺骗，但实际使用环境是不是达到这个理想条件，是判断使用这个产品是否划算的基本依据。另外，弄清楚产品的工作原理是最最重要的条件。

系统节电器原理

在讨论系统节电器的节电原理前，让我们一起讨论一下什么是瞬流．瞬流是交流正弦波电路上电流与电压的一种瞬时态的畸变．浪涌、谐波为其主要的表现形式。瞬流最主要的特点有三个：超高压、瞬时态、高频次。

超高压是指通常的瞬流尖峰，它高出正常电路电压幅值的5-10倍，最高可达数万伏。瞬时态是指瞬流持续的时间非常之短，它可以在数亿分之一秒内完成从迸发到消失的过程。高频次是指瞬流的活动十分频繁，可以说瞬流无时不有、无处不在。经专家测试表明，日光灯管一个简单的开关动作，就有24个瞬流产生，电压高达1200V。

概括性地说，瞬流会使用户的用电成本增加；同时，瞬流会破坏设备的安全运行。我们先说瞬流与用电成本的关系。大量的科学研究已经证明，瞬流使一个用电系统的电耗增加的方式有三种：

1．系统效率下降：通用电气公司的《TECHNICAL DATA》（《技术通讯》）杂志上发表的多篇研究报告证实，瞬流将使一个用电系统的用电效率严重下降。瞬流对所有的开关装置、接触元件、线包绕组、半导体元件等，都有冲击作用，使电机、灯光及系统中所有的用电装置的用电效率下降。研究发现，由于经年累月的冲击，瞬流会在开关装置及其它接触性器件上造成氧化性碳膜层。在电机接触器上，每1欧姆阻抗的氧化性碳膜层的生成和存在，可使电机的效率损失13%。瞬流导致系统用电效率下降的另一个例子来自下面这样一个研究结果：在一条120V 的电路中，电流为15A/小时，瞬流发生的频次为40000个/小时，瞬流持续的时间为100微秒。研究人员发现，在这样一个简单的电路中，瞬流导致了8.05%的线路电耗增加。

2．电机温度升高：电机的温升还由于瞬流使电感性负载电流损失增加和铜损提高而造成。实验表明，一个800周的振荡型瞬流会使铁芯材料的能耗由0.04W/lb提高到3W/lb，能耗增加的幅度为67%。常识也告诉我们，由于瞬流高压的冲击，多余的电能转换成热能，因而使电机的运行温度上升。电机温度每上升一度，大约增加4%的电耗。

3．避免用电量的过度误计量: 美国工程学会会刊AIEE第59卷第460-464页上发表的Keener与Nelm先生的一份研究报告，证明瞬流会严重地影响电能表的计量。其结果会导致电能表对一个系统总的应用电量的过度计量。瞬流能使电表走快，也被其它一些学者的研究结果所证实。如Hershfiled博士在《规范工程杂志》发表的一篇论文，就曾详细说明瞬流如何使监测电气负载的感性电能表对系统的总电量产生过度计量。ESS系统节电器的应用将从两个方面切断瞬间变对电能表的影响：

一是堵截外部的来路；

二是切断内部的回路。

系统节电器可使电能表的计量恢复正常,用多少电，电表就正常计量多少。通过前面的叙述，我们已经了解瞬流的危害是不仅会使一个系统的电耗增加，用户多付电费；而且会严重影响到设备的安全。统计发现，50%-70%的电视返修及保修索赔，皆起因于瞬流的影响。通用电气公司持续7年时间的一系列研究还发现，当电机线包绕组的耐压从2000V提高到6000V以上的耐压水平时，电机被烧的机会降低80%。该项研究不但证明了瞬流对电机安全性的影响，还说明2000V-6000V之间的瞬流对电机的安全性影响最大。瞬流还影响到所有的电子设备、电脑系统、灯光系统、配电设备，使它们荡机、损坏、寿命缩短、发生火灾等。

瞬流产生的来源主要有两个方面：