Способ определения энергоемкости устройства электрического питания источников света
Владельцы патента RU 2406095:
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (RU)
Изобретение относится к электротехнике, к эксплуатации электрических источников света в условиях нестабильного питающего напряжения. Способ заключается в следующем. Задают интервалы напряжения питания в пределах наблюдаемого диапазона отклонения напряжения; находят вероятности попадания данной величины напряжения в соответствующий интервал напряжений на входе и выходе устройства электрического питания; для каждого интервала напряжения определяют коэффициент отклонения потребляемой источниками света энергии; вычисляют коэффициенты отклонения энергии на входе и выходе устройства электрического питания; определяют величину его энергоемкости как отношение коэффициента отклонения энергии на входе к коэффициенту отклонения энергии на выходе устройства электрического питания. Технический результат - учет зависимости характеристик источников света от напряжения сети. 2 ил.
Изобретение относится к электротехнике, к эксплуатации электрических источников света в условиях нестабильного питающего напряжения.
Известен способ, при котором определяют коэффициент трансформации устройства электрического питания, значение которого принимают за оценку энергоемкости устройства электрического питания [ГОСТ 18685-73 Трансформаторы тока и напряжения. Термины и определения].
Недостатком данного способа является то, что при его проведении не учитываются отклонения напряжения в питающей сети, а также зависимость характеристик потребителя электроэнергии от напряжения сети.
Наиболее близким к изобретению является способ, в котором задают интервалы напряжения питания в пределах наблюдаемого диапазона отклонения напряжения; находят вероятность попадания данной величины напряжения в соответствующий интервал напряжений на входе устройства электрического питания; в качестве оценки энергоемкости устройства электрического питания принимают полученную гистограмму напряжений [ГОСТ 13109-97 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения].
Недостатком известного способа является то, что при его проведении не учитывается зависимость характеристик потребителя электроэнергии от напряжения сети.
Техническим результатом изобретения является учет зависимости характеристик потребителя электроэнергии (источников света) от напряжения сети.
Способ определения энергоемкости устройства электрического питания источников света заключается в следующем.
Задают интервалы напряжения питания в пределах наблюдаемого диапазона отклонения напряжения; находят вероятности попадания данной величины напряжения в соответствующий интервал напряжений на входе и выходе 
устройства электрического питания; для каждого интервала напряжения определяют коэффициент отклонения потребляемой источниками света энергии по формуле
,
где 
- коэффициент отклонения напряжения для данного интервала,
qP - коэффициент, учитывающий зависимость мощности источников света от величины напряжения питания,
qT - коэффициент, учитывающий зависимость срока службы источников света от величины напряжения питания;
вычисляют коэффициенты отклонения энергии на входе и выходе устройства электрического питания по формулам
и 
;
величину энергоемкости устройства электрического питания источников света определяют по формуле
.
Новые существенные признаки:
находят вероятности попадания данной величины напряжения в соответствующий интервал напряжений на входе 
и выходе 
устройства электрического питания; для каждого интервала напряжения определяют коэффициент отклонения потребляемой источниками света энергии по формуле
,
где 
- коэффициент отклонения напряжения для данного интервала,
qP - коэффициент, учитывающий зависимость мощности источников света от величины напряжения питания,
qT - коэффициент, учитывающий зависимость срока службы источников света от величины напряжения питания;
вычисляют коэффициенты отклонения энергии на входе и выходе устройства электрического питания по формулам
и 
;
величину энергоемкости устройства электрического питания источников света определяют по формуле
.
Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными позволяют получить технический результат во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
На фиг.1 показаны зависимости характеристик источников света от величины напряжения питания: коэффициента отклонения мощности kP=f(kU), коэффициента отклонения срока службы kT=f(kU), коэффициента отклонения потребляемой источниками света энергии kQ=f(kU).
На фиг.2 показаны гистограммы отклонений напряжения на входе 
и выходе 
устройства электрического питания по рассматриваемому ниже численному примеру.
В основе изобретения лежат следующие положения.
В соответствии с общепринятым определением под энергоемкостью понимают величину потребления энергии и (или) топлива на основные и вспомогательные технологические процессы изготовления продукции, выполнение работ, оказание услуг на базе заданной технологической системы [ГОСТ P 51387-1999. Энергосбережение. Нормативно-методическое обеспечение. Основные положения. Введ. 2000-07-01].
Численным выражением энергоемкости системы является показатель, представляющий собой отношение потребляемой энергии (энергии на входе) к величине, характеризующей результат функционирования данной системы (энергии на выходе)
где Qвх - энергия, поступающая на устройство электрического питания источников света, Вт;
Qвых - энергия на выходе устройства электрического питания, Вт.
Для устройства электрического питания источников света величина энергоемкости является показателем энергетической эффективности передачи энергии от питающей сети к источникам света с учетом характеристик последних.
Известно, что характеристики источников света описываются степенными зависимостями (в относительных единицах):
для коэффициента отклонения мощности
для коэффициента отклонения срока службы
где kU - коэффициент отклонения напряжения.
Численное значение показателей степени qP и qT зависит от типа источников света. Для ламп накаливания данные зависимости показаны на фиг.1.
Коэффициент отклонения потребляемой источниками света энергии
Если условия электрического питания на входе и выходе устройства электрического питания характеризуются непостоянным значением напряжения, то величина коэффициента отклонения потребляемой источниками света энергии на i-ом интервале напряжения
а общие коэффициенты отклонения энергии на входе и выходе устройства электрического питания соответственно
где 
- вероятности попадания данной величины напряжения в соответствующий интервал напряжений.
Тогда, из определения энергоемкости, следует
Способ осуществляют следующим образом.
Задают интервалы напряжения питания в пределах наблюдаемого диапазона отклонения напряжения; находят вероятности попадания данной величины напряжения в соответствующий интервал напряжений на входе 
и выходе 
устройства электрического питания; для каждого интервала напряжения определяют коэффициент отклонения потребляемой источниками света энергии по формуле
где 
- коэффициент отклонения напряжения для данного интервала,
qP - коэффициент, учитывающий зависимость мощности источников света от величины напряжения питания,
qT - коэффициент, учитывающий зависимость срока службы источников света от величины напряжения питания;
вычисляют коэффициенты отклонения энергии на входе и выходе устройства электрического питания по формулам
и 
;
величину энергоемкости устройства электрического питания источников света определяют по формуле
.
Пример. Лампы накаливания подключены к сети через устройство электрического питания. Способ ведут в следующей последовательности.
Пусть диапазон наблюдаемых отклонений напряжения составляет 0,875…1,125 (в относительных единицах от номинального). Выделено пять интервалов напряжения. Границы интервалов указаны в столбцах 1 и 2 таблицы. За расчетное значение напряжения принято среднее значение интервала (столбец 3 таблицы).
| Таблица. | |||||||
| Численный пример расчета энергоемкости | |||||||
| Границы интервалов напряжения | Среднее значение интервала | Вероятность попадания напряжения в данный интервал | Коэффициенты отклонения энергии, | ||||
|
|
|
потребляемой источниками света 
|
на входе устройства 
|
на выходе устройства 
|
||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 0,875 | 0,925 | 0,90 | 0,01 | 0,00 | 3,69 | 0,04 | 0,00 |
| 0,925 | 0,975 | 0,95 | 0,10 | 0,05 | 1,89 | 0,19 | 0,09 |
| 0,975 | 1,025 | 1,00 | 0,15 | 0,90 | 1,00 | 0,15 | 0,90 |
| 1,025 | 1,075 | 1,05 | 0,50 | 0,05 | 0,55 | 0,27 | 0,03 |
| 1,075 | 1,125 | 1,10 | 0,24 | 0,00 | 0,31 | 0,07 | 0,00 |
|
|
В течение некоторого времени производились замеры напряжения, найдены вероятности попадания данной величины напряжения в соответствующий интервал напряжений на входе 
и выходе 
устройства электрического питания (столбцы 4 и 5 таблицы). В виде гистограммы характер отклонения напряжения показан на фиг.2.
Для каждого интервала напряжения по формуле (5) вычислены коэффициенты отклонения потребляемой источниками света энергии (столбец 6 таблицы). Для ламп накаливания принято qP=1,6, qT=-14.
По формулам (6) и (7) вычислены коэффициенты отклонения энергии в выделенных интервалах напряжения на входе и выходе устройства электрического питания (столбцы 7 и 8).
Суммированием полученных значений по столбцам получены значения коэффициентов отклонения энергии на входе и выходе устройства электрического питания 
; 
.
По формуле (8) найдена величина энергоемкости устройства электрического питания источников света
.
Данная величина является показателем энергетической эффективности передачи энергии от питающей сети к источникам света с учетом характеристик последних. Анализ вида гистограмм отклонения напряжения на входе и выходе устройства электрического питания говорит о том, что в данном численном примере это устройство стабилизирует напряжение, подаваемое к источникам света, уменьшая разброс напряжений, имеющийся в питающей сети, что снижает энергоемкость электрической линии (в приведенном примере на 29%).
Способ определения энергоемкости устройства электрического питания источников света, включающий задание интервалов напряжения питания в пределах наблюдаемого диапазона отклонения напряжения; нахождение вероятностей попадания данной величины напряжения в соответствующий интервал напряжений на входе 
и выходе 
устройства электрического питания; определение для каждого интервала напряжения коэффициента отклонения потребляемой источниками света энергии по формуле
где 
- коэффициент отклонения напряжения для данного интервала,
qP - коэффициент, учитывающий зависимость мощности источников света от величины напряжения питания,
qT - коэффициент, учитывающий зависимость срока службы источников света от величины напряжения питания;
вычисление коэффициентов отклонения энергии на входе и выходе устройства электрического питания по формулам
и 
нахождение величины энергоемкости по формуле
