Способ и устройство для экономии потребляемой электроэнергии

Номинация: Самая актуальная работа
Просмотреть картинки списком
Автор: Ивушкин Алексей Сергеевич, Ачилов Рафаэль Рустамович. Наставники: Иванов Виктор Никитович, Кузило Владимир Степанович, Ковалева Татьяна Владимировна
Город: Москва
Место учебы: ГБОУ СПО города Москвы Строительный колледж №38

1.Энергосбережение – актуальная задача сегодняшнего дня.

В последние годы активно ведется жилищное строительство. Новые дома подключаются к устаревшим электроподстанциям. В результате электроподстанции не справляются с возрастающим потреблением электроэнергии и на них происходят аварии. Так, например, авария в 2005 году на электроподстанции «Чагино», построенной еще в 1958 году, привела к отключению на несколько часов электроэнергии в нескольких районах Москвы. Было также нарушено железнодорожное сообщение и парализована работа коммерческих и государственных организаций.  Потребление электроэнергии резко возрастает как в холодные дни года, когда в массовом порядке потребители включают обогреватели, так и в жаркую погоду, когда на полную мощность работают кондиционеры. Особенно тяжелая ситуация с электроснабжением складывается в коттеджных поселках и садоводческих товариществах. Мощностей у сельских трансформаторных подстанций не хватает и поэтому потребление электроэнергии приходится строго ограничивать. Превышение лимита потребляемой энергии приводит либо к отключению потребителей, либо к авариям на подстанциях. Если даже не произошло отключения потребителей, то из-за большой перегрузки сети напряжение может снизиться с 220 В, например, до 180 В, а это грозит выходом бытовой техники из строя. В связи с этим возникает задача оптимизации потребления энергии в промышленном и гражданском строительстве и, в частности, в садоводческих товариществах и коттеджных поселках.

2. Способ экономии потребляемой электроэнергии.

Предлагаемый способ экономии и оптимизации потребления электроэнергии заключается в следующем: автоматически на некоторое время отключаются второстепенные электробытовые приборы, когда нагрузка на электрическую сеть превышает допустимую величину, и автоматически вновь подключаются, когда нагрузка на сеть падает. Например, у вас в загородном доме постоянно подключен обогреватель или электрический камин. Вы включили дополнительно электрический чайник или утюг, нагрузка на сеть увеличилась и, предположим, превысила допустимый уровень. Тогда электрообогреватель временно отключается и как только  чайник или утюг будет выключен, нагрузка в сети опять придет в норму и электрообогреватель автоматически включится. Электрообогреватель в данном случае является второстепенным электробытовым прибором, которым можно «пожертвовать» на короткое время и не превысить установленный лимит потребляемой мощности.
Какие электробытовые приборы являются главными, а какие второстепенными решает сам потребитель электроэнергии. В зависимости от времени года этот выбор может быть различным.

3.Устройство для экономии потребляемой электроэнергии «Тангаж-1».

Один из конструктивных вариантов реализации предложенного выше способа заложен в конструкцию энергосберегающего устройства, который получил название «Тангаж-1». На рис.1 представлена принципиальная схема предлагаемого устройства.
Второстепенная отключаемая нагрузка подключается к розеткам К2, а к розеткам К1  подключается основная неотключаемая нагрузка. Суммарная максимальная мощность, включаемая в розетки К1 и К2, в данном устройстве составляет 3 кВт. Это значение суммарной мощности при необходимости можно повысить за счет подбора соответствующих номинальных значений комплектующих элементов. Конструктивно устройство выполнено из стандартных компонентов, размещено в алюминиевом корпусе, выполняющем роль теплоотводящего радиатора. Для контроля срабатывания предусмотрены светодиоды. В качестве коммутационного элемента используются электромагнитные реле. В качестве чувствительного элемента, реагирующего на превышение максимального тока в электрической цепи, используются диодные мосты, включенные по схеме двуханодного стабилитрона. Применение в схеме недефицитных элементов позволило создать недорогое и одновременно надежное устройство, которое может быть применено для экономного расходования потребляемой электроэнергии, в садовом доме, на даче или в квартире. Устройство может быть выполнено как в виде отдельного блока, так и встроено в силовой щиток электропитания, как показано на схеме рис. 2.
Использование в устройстве гальванической развязки исключает, в случае неисправности, попадание напряжения с неотключаемой цепи (К1) на отключаемую (К2). Изделие выполнено из негорючих материалов, имеет предохранитель и заземляющий контакт,  безопасно при применении в быту.

4.Макетирование энергосберегающего устройства «Тангаж-1».

Для проверки идей, заложенных в конструкцию прибора, и для пояснения принципа его действия был изготовлен стенд, представленный на рис. 3, и действующий образец устройства, представленный на рис. 4, 5.
Цифрами на рис. 3 обозначены:
1.Лампочка освещения_1.
2. Лампочка освещения_2.
3, 6.Розетки для неотключаемой нагрузки.
4.Электробытовой прибор (утюг).
5.Выключатель стенда.
7.Короб, в котором находится электронная схема управления, изображенная на рис.1.
8.Розетка для отключаемой нагрузки.
Лампочки 1 и 2 выступают в качестве потребителей энергии. Лампочка 1 подключена к отключаемой розетке 8, а лампочка 2 – к неотключаемой розетке 6. При отсутствии перегрузки в электрической сети горят обе лампочки 1 и 2. Когда мы подключаем утюг в розетку 3, ток в электрической сети превышает допустимое значение и электронная схема отключает розетку 8, лампочка 1 гаснет, как показано на рис. 3, а лампочка 2 продолжает гореть, поскольку подключена к неотключаемой розетке. Как только утюг нагреется и автоматически отключится от сети, электронная схема подключит розетку 8 и лампочка 1 загорится.
Опытный образец устройства представлен на рис. 4, 5. Габаритные размеры корпуса опытного образца 215 х 86 х 40 мм. Эти размеры в дальнейшем будут существенно уменьшены за счет применения печатных плат и более плотного монтажа комплектующих элементов.
Цифрами на рис. 4 обозначены:
1.Алюминиевый корпус устройства «Тангаж-1».
2.Индикаторный светодиод, загорающийся при включении устройства.
Цифрами на рис. 5 обозначены:
1.Крышка корпуса.
2.Корпус устройства.
3.Плавкий предохранитель.
4.Шнур питания устройства.
5.Преобразователь напряжения.
6.Резистор.
7.Диодные мосты.
8.Плата.
9.Разъемы.
10.Силовое электромагнитное реле.
11.Резистор.
12.Вывод отключаемой нагрузки.
13.Электромагнитные реле.
14.Вывод неотключаемой нагрузки.
        Макетирование устройства подтвердило правильность заложенных в прибор конструктивных идей,  позволило подобрать оптимальные параметры комплектующих элементов и доказало работоспособность электрической схемы устройства.  

5.Бизнес-проект по производству устройства «Тангаж-1».

Авторским коллективом разработан бизнес-план, определяющий условия, при которых возможно безубыточное производство устройства «Тангаж-1».
Формирование общественного мнения о производимой продукции.
Для формирования положительного имиджа продукции и обеспечения долговременного спроса на производимую продукцию, необходимы следующие факторы:
•    система многоступенчатого контроля качества, обеспечивающая как входной контроль комплектующих элементов, так и выходной контроль готовой продукции;
•    профессионализм технического персонала и рабочих;
•    использование специализированного набора инструментов и автоматизация ручных операций;
•    наличие службы сервиса, предоставляющей клиентам гарантийное и постгарантийное обслуживание. В течение гарантийного срока эксплуатации возможна бесплатная замена  прибора.
Проект имеет социальную направленность. К работе в компании могут быть привлечены люди с ограниченными возможностями здоровья и инвалиды, так как сборка устройства «Тангаж-1» не требует больших физических затрат.
          Анализ внешних и внутренних сил предприятия, его сильных и слабых сторон и шансов на успех и опасности внешних условий рынка показал следующее        
Самым важным моментом является расплата с долгами. Для этого необходимо максимизировать прибыль. Следует больше  уделить внимания качеству услуг, предоставляемых фирмой, и одновременно стремиться к погашению задолженностей.
1.    Также важным моментом является то, что по мере того как ниша со временем растёт и становится более привлекательной, угроза атаки крупных конкурентов также возрастает. Поэтому, чтобы защитить себя, компания должна накапливать практический опыт и укреплять свою репутацию в глазах потребителей.
2.    Высокая доля и охват рынка, в случае увеличения спроса - значимые показатели для увеличения прибыли.
3.    По мере развития компании – завоевание лидирующих позиций в нише, оптимизация технологий и производственного оборудования, крайне привлекательно одновременное обслуживание нескольких рыночных ниш для повышения стабильности предприятия в целом.
Таким образом, определен ориентировочный минимальный объем производства и сбыта продукции в 190 шт., позволяющий планировать безубыточное производство.