Рациональное использование электроэнергии

Опубликовано Зайцева Светлана Викторовна вкл 13.02.2014 - 9:19

Автор:

Линьков Алексей

Работа содержит описание и принцип действия автомата управления освещением, предложения по рациональному использованию электроэнергии.

Скачать:

Вложение	Размер
ratsionalnoe_ispolzovanie_elektroenergii_01.doc	275 КБ

Предварительный просмотр:

«Рациональное использование электроэнергии»

Выполнил:

ученик 9«а» класса

Линьков Алексей Александрович.

Руководитель:

Зайцева Светлана Викторовна

учитель физики.

Барабинск-2017

Оглавление.

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………………...2

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ…………………………………………………………………………..4

Предложения по рациональному использованию электроэнергии.......................................4

Описание и принцип действия автомата управления освещением………………………...5

Заключение……………………………………………………………………………………..7

Литература:……………………………………………………………………………………….8

Приложение №1……………………………………………………………………………………9

ВВЕДЕНИЕ

В нынешнее время вопрос снижения потребления электроэнергии в быту имеет значительную актуальность. На это, прежде всего, влияет постоянное повышение тарифов на электрическую энергию, а также наличие определённого дефицита производимых электрических мощностей. Благодаря электроснабжению дома у нас великолепная бытовая техника, облегчающая и наполняющая нашу жизнь удобствами. На производстве - роботизированные поточные линии, станки, компьютеры... И мы уже не представляем своего существования без электроэнергии. А деньги утекают в никуда. Достаточно постоять перед счетчиком электроэнергии и понаблюдать, как он неотвратимо отсчитывает киловатты (копейки, рубли и сотни). Несколько минут медитации - и, возможно, захочется разбить стекло и открутить счетчик в обратную сторону. Для того чтобы не переплачивать за электроэнергию, не перегружать электростанции и электроснабжающие сети следует рационально и оптимально настроить систему потребления, что приведёт к хорошей экономии электроэнергии в квартире, доме или школе.

Хотя экономическая составляющая электроснабжения в общем энергосбережения меньше по сравнению с другими, однако, здесь тоже можно достичь примечательных результатов.

Эффективность мероприятий в этом направлении можно подтвердить элементарным расчетом на примере одной лампочки накаливания мощностью 100 Вт. При круглосуточном освещении помещения (что не редкость в наше время) годовой расход электроэнергии составит около 870 кВт. ч. Установка энергосберегающего выключателя, реагирующего на естественную освещенность помещения, позволяет уменьшить расход электроэнергии в 5 раз. Это без учета замены вышедших из строя ламп. Если подсчитать общее количество ламп в местах массового посещения школы, получатся впечатляющие цифры. Заслуживает внимания и вопрос энергосбережения по освещению прилегающей к зданию территории, улиц города. Уличные светильники также могут быть снабжены энергосберегающими лампами и выключателями.

Экономить на электроэнергии, с одной стороны, проще всего: в большинстве случаев существует приборный учет и проводимые мероприятия дают немедленный экономический эффект. С другой стороны, сложнее всего, потому что нет мероприятий, позволяющих сразу получить большую экономию.

Поэтому экономия электроэнергии - тонкая, кропотливая и постоянная работа.

Меня же заставил обратить внимание на данную проблему тот факт, что нередко на улицах города в достаточно светлое время суток горят уличные светильники, и наоборот в тёмное время могут быть не включены. Исходя из всего вышеизложенного, я определил тему моей исследовательской работы «рациональное использование электроэнергии». В связи с этим цель работы: разработать и предложить свои варианты решения проблемы сбережения электроэнергии. Соответственно мною были поставлены следующие задачи: овладение конкретными знаниями энергосберегающих технологий, необходимыми для экономии электроэнергии; повышение уровня культуры потребления электроэнергии; разработать схему цепи, содержащую выключатели с регулятором мощности, а следовательно, интенсивности освещения, собрать модель, демонстрирующую решения проблемы сбережения электроэнергии; довести результаты своих исследований до всех учащихся школы через выступления на НОУ, конкурсах ТИР.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Предложения по рациональному использованию электроэнергии.

Для достижения поставленных задач, мною пересмотрено множество литературы и интернет источников по данной теме. И на основе полученных данных, для рационального использования электроэнергии и решения проблемы правильной освещённости предлагаю сделать следующие модернизации в системе освещения кабинетов:

а) более рациональное расположение осветителей (т. е. по всему периметру кабинета);

б) замена существующих ламп на более современные, с отражателями;

в) использовать осветители грамотнее (включать лишь в случаях недостатка освещенности);

г) использовать в цепи выключатели с регулятором мощности, а следовательно, интенсивности освещения.

На мой взгляд, расположив осветители с отражателями по всему периметру кабинета, можно добиться уменьшения их числа, а следовательно, уменьшения расхода электроэнергии. Также можно сказать, что в совокупности такая модернизация оправдает себя и «вернет» затраченные на нее средства в течение 4-5 лет.

Также можно использовать фотореле. При высоком естественном освещении фотореле будет срабатывать не на полную мощность. Но когда естественная освещенность будет уменьшаться, фотореле работает в нужном режиме и лампы работают на полную мощность. Схема такого автоматического управления приведена в приложении (1). И несмотря на трудности, возникшие при поиске деталей, собрана модель (приложение 2).

Описание и принцип действия автомата управления освещением

Данная модель состоит из управляемого генератора импульсов, выполненного на однопереходном транзисторе VT2, и электронного ключа на тринисторе VS1. В цепь анода тринистора включена осветительная лампа (через розетку XS1). Каскад на транзисторе VT1 необходим для более четкого срабатывания автомата на грани заданной освещенности.

В светлое время суток сопротивление датчика освещенности фоторезистора R1 - мало, поэтому • напряжение на эмиттере транзистора VT2 небольшое, оно недостаточно для работы генератора. По мере снижения освещенности это напряжение возрастает и в определенный момент оказывается достаточным для открывания транзистора VT2. Конденсатор С2 быстро разряжается через резистор R6 и управляющий электрод тринистора. Тринистор открывается, лампа освещения вспыхивает. Поскольку генератор начинает и прекращает работать на одинаковом пороге, может наблюдаться мигание лампы. Для устранения этого недостатка и введен каскад на транзисторе VT1 - он подключён к эмиттерной цепи однопереходного транзистора. В итоге, напряжение на эмиттере транзистора VT2 будет зависеть не только от соотношения сопротивлений фоторезистора R1 и резистора R3, но и от напряжения на стоке транзистора VT1. Пока генератор работает, транзистор VT1 открыт, напряжение на его стоке примерно на 1,5-2,5 В меньше, чем на конденсаторе С4. Но как только генератор срабатывает, первые же импульсы напряжения поступают с резистора R6 через конденсатор СЗ на выпрямитель, выполненный на диодах VD1 и VD2. На конденсаторе С1 появляется отрицательное (по отношению к общему проводу) напряжение, и транзистор VT4 закрывается. Напряжение на стоке транзистора возрастает, а значит, увеличивается напряжение и на эмиттере однопереходного транзистора. Генератор начинает работать устойчиво, небольшие изменения освещенности в ту или иную сторону относительно пороговой не сказываются на свечении лампы, включенной в розетку XS1.

Частота следования импульсов генератора более чем в десять раз превышает удвоенную частоту сети, поэтому тринистор будет открываться практически в начале каждого полупериода сетевого напряжения, не создавая помех, присущих подобным регуляторам. Утром, когда освещенность возрастает, происходит обратный процесс. Сопротивление фоторезистора уменьшится, и в какой-то момент времени напряжение на эмитгере транзистора VT2 окажется недостаточным для работы генератора. Импульсы на резисторе R6 исчезнут, транзистор VT1 откроется, напряжение на его стоке уменьшится, что приведет к дальнейшему закрыванию однопереходного транзистора. Тринистор также закроется, лампа погаснет.

Осветительная лампа и тринистор питаются пульсирующим напряжением, снимаемым с выпрямителя, выполненного на диодах VD4 - VD7 по мостовой схеме. Благодаря этому тринистор защищен от весьма «неприятного» обратного напряжения на аноде.

Часть деталей автомата монтируют на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Сам фоторезистор укрепляют у окна так, чтобы на его чувствительный слой не попадали солнечные лучи и свет от уличных фонарей и других осветительных приборов. Кроме того, фоторезистор должен быть защищен от влаги.

Налаживание автомата сводится к установке нужного порога срабатывания подбором резистора R3 - его сопротивление должно быть не менее 10 кОм.

Заключение

Значительную экономию при расходовании электроэнергии дает стабилизация частоты электрического тока. Велики потери электрической энергии и из-за некачественного или устаревшего оборудования электростанций. Сокращение потерь в электротехническом оборудовании на 10-15 % позволило бы нашей стране 2-3 года обходиться без ввода новых мощностей. А для этого необходимо более широко использовать солнечную энергию, энергию ветра, морских приливов и течений, тем более что научно-технические вопросы превращения их в электроэнергию практически решены.

Итак, несмотря на некоторые затруднения работа была для меня очень увлекательной. Я овладел массой новых знаний, усовершенствовал свои умения по составлению и сборке электрической цепи, оформлению презентации. Таким образом считаю, что поставленная цель достигнута и все задачи успешно разрешены.