Американцы подсчитали и кое-где уже провели эксперимент. Скажем, в таком-то районе недостаток электроэнергии. Можно, конечно, построить новую электростанцию. Но можно вместо этого снабдить население района экономными, энергосберегающими бытовыми электроприборами (холодильники, плиты, стиральные машины и пр.) взамен обычных. Подсчитали, что второй вариант значительно дешевле и эффективнее. Стало быть, надо все силы бросить на разработку и массовое изготовление такой техники. Этим и занимается группа изобретателей из НИИ ядерной физики МГУ им. М.В.Ломоносова (НИИЯФ), руководимая К.Орловым. Вообще-то, они всегда занимались различными устройствами для преобразования одного вида энергии в другой. При этом должно быть как можно меньше потерь.
НЕ ОБОЖЖЕТ И НЕ РАЗОРИТ
Возьмем обычную электроплиту. В ней энергия, попадая в теплоэлектронагревательные элементы (например, спираль), преодолевая их сопротивление, образует "джоулево тепло" — школьный опыт. Но основная масса этого тепла расходуется впустую, рассеивается в воздухе, тратится на нагрев деталей плиты. Если бы поверхности конфорки и дна стоящей на ней посуды были идеально ровными, то и тогда КПД такой плитки не был бы внушительным, а так он обычно не превышает 30%, то есть две трети электроэнергии тратятся впустую. Так называемое промежуточное тепловое сопротивление слишком велико, поскольку между дном и конфоркой полно воздушных зазоров. Во всем мире ученые и конструкторы стараются избавиться от этих потерь. Например, недавно появились так называемые галогеновые горелки с особыми отражателями, которые создают направленное инфракрасное излучение, нагревающее посуду. У таких устройств КПД уже достигает 60%. Но они довольно капризны. Если качество подаваемого электричества достаточно высоко, напряжение стабильно, работают галогеновые конфорки хорошо. Но наши сети отнюдь не балуют потребителя высокой стабильностью и качеством электричества — галогеновые плиты быстро выходят из строя.
Орлов, его коллега Е.Ермаков и другие сотрудники решили не раскалять конфорки, как это делается испокон веков в дровяных, газовых, электрических и тому подобных плитах, а греть саму посуду. Индукционный нагрев деталей давным-давно применяется в технике, например, для закалки деталей, других видов горячей металлообработки. Помещают деталь в индукционное электромагнитное поле, и она быстро раскаляется добела. Но промышленные устройства громоздки, дороги, в быту их не применишь.
В НИИЯФ удалось создать технологию, подобрать элементную базу (в основном из транзисторов) и впервые изготовить уникальную бытовую индукционную плитку (ноу-хау). Она помещается в "дипломат", работает от любой сети, не обращая внимания на скачки напряжения, неприхотлива и очень удобна. Представляет собой, в общем-то, непростой генератор переменного электромагнитного поля, приспосабливающийся к размерам посуды, устанавливаемой на плитку, характеру ее дна и пр. Можно использовать посуду с выпуклым, вогнутым, фигурным дном (что не рекомендуется в обычных электроплитах) — индукционной это не вредит.
В плитке имеется первичная катушка, подобная трансформаторной. Она возбуждает высокочастотные (порядка 30 кГц) электромагнитные колебания. Вторичной катушкой служит сама посуда, которая и нагревается (она должна быть ферромагнитной, например из нержавейки — такой абсолютное большинство). Конфорка сама не раскаляется, только нагревается от горячей посуды, так что если случайно заденете ее поверхность, не обожжетесь. И пища, попав на нее, не пригорит. В отличие от обычных электроплит — никакой инерции: выключили, она тут же перестает нагревать, вроде газовой. Способ нагрева позволил применить всякие прибамбасы, автоматизирующие процесс приготовления пищи и экономящие энергию. Например, сняли с плитки посуду — конфорка тут же отключилась. И ждет: в течение 10 с поставили кастрюлю обратно, плитка снова включилась. Если нет — отключится уже окончательно. Удобно и экономно.
Микропроцессор в зависимости от размера кухонной посуды сам определяет необходимое количество тепла для ее нагрева. Разумеется, есть и ручное управление, можете сами выбрать один из десяти уровней мощности. КПД новой плитки достигает 80%, то есть она в 2,5 раза экономнее обычной плиты и в 1,5 раза — галогеновой.
Есть проекты по изготовлению комбинированных плит. Скажем, 2—3 горелки индукционные, одна — галогеновая или обычная электрическая, способная разогревать медную, алюминиевую или стеклянную посуду. Можно сделать одну большую многогорелочную индукционную плиту, хотя пока существует только одноконфорочный вариант весом 3 кг. Но и он интересен: может работать от сети и от аккумулятора, так что пригодится и для дачи, и для автотуризма (варианты проработаны). Литр воды такая плитка вскипятит за четыре минуты, вроде современного электрочайника, у которого тепло никуда не девается, так как ТЭН находится внутри воды.
Она абсолютно безопасна, заземлять ее не надо, пожара вызвать не может, в случае выкипания воды тут же выключится, стало быть и кастрюля не расплавится, имеется таймер и т.д. Конечно, пока эта плитка дороговата, стоит где-то 85 у.е. Беда в том, что многие ее компоненты в России пока (или уже) не изготавливаются. Хотя ничего особо сложного или уникального в этих компонентах нет, наладить их производство достаточно просто, было бы желание. Но и с зарубежными комплектующими можно удешевить плитку, если наладить ее серийное производство. Такового пока не имеется, несмотря на устно выражаемые восторги высокого начальства. А ведь и при этой цене при постоянно дорожающем электричестве сверхэкономная индукционная плитка сохранила бы ее владельцу немалые деньги и быстро окупилась.
ЭКОНОМНЫЙ ПУСКАЧ
Сегодня все больше натриевых ламп можно встретить на улицах, стадионах. Они освещают общественные и промышленные здания, рекламные щиты, мосты и тоннели. Такие лампы быстро вытесняют неэкологичные, неэкономичные и недолговечные ртутные светильники. Натриевые безопасны для окружающей среды, служат в 2,5 раза дольше, потребляют меньше энергии, но лишь при условии стабильности тока в сетях: отклонения его не должны превышать 3%. А как уже говорилось выше, дела с этим обстоят неважно.
Иной раз прыжки напряжения бывают в десятки процентов. Если не сглаживать их, лампа быстро перегорит, а она недешева. Во всем мире работают над этой проблемой, устанавливают достаточно сложные электронные пуско-регулирующие устройства, в том числе и те, что применяются для люминисцентных ламп. Однако для натриевых они не слишком эффективны. Иной раз даже сокращают срок их службы. Группе Орлова впервые удалось изготовить электронный пуско-регулирующий аппарат, полностью устраняющий все проблемы нестабильности входного напряжения для натриевых светильников (ноу-хау).
Теоретически было известно, что такое электронное устройство должно увеличить срок службы ламп, но на практике этого никто не проверил, неизвестно было, насколько оно должно продлить их жизнь и как это сделать. Во ВНИИЯФ проверили сам факт повышения долговечности, но насколько — пока и в этом институте не знают, так как лампа на стенде горит и горит, причем напряжение горения почти не растет. А это объективный показатель старения: при обычных дросселях, подающих ток в лампу, оно растет на 2 В за каждую тысячу часов горения. Когда оно подскочит на 20 В, лампу следует менять. А новые устройства позволяют предположить, что лампы практически не стареют — хотите верьте, хотите нет. Быстрее столб рухнет от старости, чем перегорит такой натриевый светильник. При этом новое устройство значительно компактнее изготавливаемых сегодня, вчетверо легче, абсолютно надежно и универсально, его можно установить на уже работающих лампах, заметно экономит электроэнергию (на 6—7%) благодаря уменьшению потерь в проводах и самом аппарате, в результате чего быстро окупается, хотя и несколько дороже традиционных пускачей.
Этим устройством уже интересуются за рубежом, поэтому сегодня ведется его международное патентование. Годится для любых типов натриевых ламп, у которых оно может поднять осветительную мощность при тех же проводах. Так что, например, увеличивая освещенность какого-то объекта, скажем рекламного щита, на 14%, можно не менять проводку, не увеличивать диаметр кабелей, как это делается обычно, то есть и на этом можно сэкономить.
Новые устройства уже выпускаются, но в смешных количествах, хотя явно напрашивается их массовое производство.
Источник: www.i-r.ru |
