Energiaszámláink csökkentésére régóta találni különféle termékeket az interneten. Ezek általában áram-, gáz-, ill. benzinfogyasztás-csökkenést ígérnek.

Vízspórolásra is vannak megoldások, de ezen a téren kevesebb az átverés. Talán azért, mert azt már nehezen hiszi el bárki, hogy megoldható lehet az, hogy a vízórán 1 m³ víz halad át, de amire a csaphoz ér, lesz belőle 2 m³. Ezzel szemben a gáz és a benzin esetében már lehet olyanokat mondani, hogy pl. mágneses tér hatására tökéletesebb lesz az égés. Ám ezek a termékek is hamar leleplezhetőek, mivel a laikusok zöme is tudja, hogy a kazánok esetében a fő gond nem a tökéletlen égés, hanem a kéményen kiáramló energia, .

Az áramszámla csökkentésére ajánlott készülékek esetében nem ilyen egyszerű a dolog, ez a leghihetőbb az összes közül. Miért is van ez? A legtöbb ember hallott már a feszültség és áram fogalmáról, de általában nem tudják, hogy mit jelentenek. Erről árulkodnak az olyan közhelyek is, mint pl. "feszültség van benne, de áram nincs".

  

Néhány hónapja jelent meg az interneten egy szintén nem új keletű készülék, a sikerét nem is az újdonsága okozta, hanem a kedvező ára. Mindössze 3000 forintért kínálta a forgalmazó. Ezzel a készülékkel már a híradóban is foglalkoztak, itt megtekinthető. Ennek a készüléknek a leírásában olvastam eddig a legnagyobb valótlanságokat.

A kedvencem a következő kijelentés: "nem úgy működik a villanyóra, hogy önnek kell adagolnia az áramot, hanem a készülékek felveszik, csúnya szóval felszívják az áramot" Ez a mondat egyértelműen árulkodik arról, hogy ez nem egy komoly készülék. Aki ezt leírta, annak valószínűleg fogalma sincs arról, hogy miről beszél. De nézzük az akár hihetőnek tűnő, gyártmánytól független állításokat:

1. Stabilizálja a feszültséget, ezáltal fogyasztáscsökkenést okoz.
2. Fázist kompenzál, ezáltal fogyasztáscsökkenést okoz.

Ahhoz, hogy választ kapjunk arra, hogy valóban igazak-e a fenti állítások, nagyjából meg kell érteni, hogyan működik a (hagyományos) villanyóra, de először talán azt, hogy mit jelent a feszültség, az áram, a váltóáram, valamint a fáziskülönbség. Nem szeretnék túlságosan a részletekbe menni, csak egy kis támpontot nyújtani a laikusoknak. Tudni kell, hogy a feszültség mindig jelen van, ez az ami a fogyasztón "esik", az áram pedig "folyik". Leegyszerűsítve: a 230 V mindig ott van a konnektorban, ha bekapcsolunk egy fogyasztót, akkor a fogyasztó ellenállásától függően bizonyos nagyságú áram fog átfolyni a fogyasztón. Hasonlóképpen lehet elképzelni, mint a vízcsapot. Ha el van zárva a csap, akkor is jelen van egy bizonyos nagyságú nyomás a csőben, de víz nem folyik rajta keresztül. Ha elkezdjük nyitni a csapot, akkor elindul a vízsugár, minél jobban megnyitjuk, annál nagyobb lesz a vízáram.

Visszatérve az villamossághoz, tudni kell, hogy a teljesítményt úgy kapjuk meg minden pillanatban, hogy megszorozzuk a feszültséget az áramerősséggel. Tehát P = U * I. Ez még viszonylag egyszerű, legalábbis egyenfeszültség esetében. Ilyenek a háztartási elemek, akkumulátorok. A hálózati feszültség esetében annyiban bonyolódik a helyzet, hogy nem egyenfeszültség van a konnektorban, hanem váltófeszültség. Ez azt jelenti, hogy a feszültség értéke szinuszosan változik -325V és +325V között, és másodpercenként 100-szor vált irányt. Ez az 50 Hz. De akkor mi is az a 230 V? Ez a forrás, ami -325V és +325V között ingadozik, ugyanolyan fényesen fogja izzítani a lámpánkat, mint egy 230 V-os egyenfeszültség forrás. Ezt úgy hívjuk, hogy 230 V az effektív érték.

Egyszerűbb lenne az élet, ha a váltóáram minden esetben ugyanúgy viselkedne, mint az egyenáram, de sajnos (és egyben szerencsére) ez nem így van. Rezisztív fogyasztók (pl. rezsó) esetében nincs különbség, ilyenkor az áram minden időpillanatban arányos a feszültség mértékével. Együtt fognak ingadozni, egymással fázisban. Induktív fogyasztók (tekercsek, motorok, transzformátorok) és kapacitív fogyasztók (kondenzátor) esetében viszont bonyolódik a helyzet. Ezek meddő fogyasztók lesznek. Az angol "reactive" szó szerintem jobb, mivel jelzi, hogy ezek a fogyasztók visszahatnak a hálózatra, kicsit megrángatják, ami miatt a feszültség és az áram többé nem lesznek fázisban. Hogy jobban megértsük, mi is a kapacitív és az induktív fogyasztó, íme két hasonlat:

Kondenzátor: Hasonló dolgot csinál, mint vízhálózatokban egy puffertartály. Fűtésrendszerekben szokott lenni ilyen. Tárolni tudja az elektromos töltést, és amikor csökken a feszültség (ami ugye szinuszosan változik), akkor visszadolgozik a hálózatba, úgy, ahogy a puffertartály visszadolgozik a rendszerbe, ha lecsökken a nyomás.

Tekercs: Képzeljünk el egy megrakott vasúti kocsit, amit nagyon nehéz megmozdítani. Ha sok ember nekifeszül, akkor előbb-utóbb el fog indulni. Ha ezután el kezdjük húzni visszafelé (már negatív a feszültség), attól a kocsi még mindig előrefelé fog menni egy darabig a lendülete miatt.

A következmény tehát az lesz a meddő fogyasztók esetében, hogy az áram és a feszültség többé nem lesznek fázisban. Fontos, hogy egy fogyasztó sosem teljesen rezisztív, induktív vagy kapacitív, hanem ezek keveréke szokott lenni. Az induktív és kapacitív összetevők megfelelően méretezés esetén azonban kioltják egymást. Ha a méretezés nem megfelelő, akkor valamelyik összetevő "erősebb lesz", így a fogyasztó kifelé vagy induktív, vagy kapacitív lesz. A teljesen induktív fogyasztó 90°-kal késlelteti az áramot a feszültséghez képest, a teljesen kapacitív pedig 90°-kal sietteti. Ha nagyrészt "wattos" a fogyasztónk (azaz rezisztív, ezen van valódi teljesítmény), és csak egy kicsit induktív, akkor mondjuk csak 10°-ot fog késni az áram. A késést nem fokban szokták megadni, hanem annak koszinuszát, ez a "cos(fi)", ahol fi az áram késése a feszültséghez képest fokban megadva. A háztartási készülékeink nagy része egyébként kicsit induktív, nem jellemzőek a kapacitív fogyasztók.

Meddő fogyasztók esetén a teljesítmény számolása sem olyan egyszerű már. Nem elég tudni azt, hogy pl. 1 A az áramerősség, mivel az is számít, hogy a feszültséghez képest mekkora a fáziskülönbség. Erre több egyszerűsített számolási mód van, de a legalkalmasabb, ha a feszültséget és az áramot komplex számokkal írjuk le, így a teljesítmény is egy komplex szám lesz (S), ami felbontható hatásos (P) és meddő (Q) teljesítményre.

A meddő teljesítmény nem jár munkavégzéssel, azonban az elektromos hálózatban veszteséget okoz (mivel áram folyik, és a vezetékeknek nemnulla ellenállása van). Ez az oka, hogy a meddő teljesítményt nem szeretik a szolgáltatók sem, így ezért akár fizetni is kell, vagy kompenzálni kell.

A meddő (induktív) teljesítmény kompenzálásának módjai

A meddő teljesítmény kompenzálása egy, a fogyasztóval párhuzamosan bekötött kondenzátorral oldható meg. A kompenzálás lehet:

1. Egyedi: ilyenkor a fogyasztóhoz egy egyedileg méretezett fix kondenzátor csatlakozik, vagy már eredetileg a fogyasztóba van építve, így csak akkor működik, amikor a fogyasztó. Ez a mód az állandó teljesítményű fogyasztók esetén ajánlott.
2. Csoportos: Több fogyasztó együttes kompenzálása. Pl. egy egész ház világító berendezéseinek kompenzálására. Akkor lehet jó megoldás, ha az összes világítást egyszerre kapcsolják az adott épületben, így a kompenzáló kondenzátor(ok) is együtt kapcsolhatóak a világítással.
3. Központi kompenzálás: Amikor a teljesítmények ingadoznak (mint pl. egy háztartásban, ahol nem mindig működik minden), olyankor ez a kompenzálási mód lehet a megfelelő. Ez a fázisszög aktuális értékéhez igazodva kapcsol be (ill. ki) kondenzátorokat a rendszerbe. Fontos, hogy ehhez az automatikának ismernie kell mind a feszültség, mind az áram fázisát. Tehát egy konnektorba bedugott készülék erre nem képes!

A feszültség mindenhol fix a lakásban, de az áramot a villanyóra után kell mérni a vezetéken. Egy párhuzamosan leágaztatott konnektorban nem tudjuk megmérni a villanyórán átfolyó áram fázisát. Lassan kiderül, hogy igaz-e a villanyóralassítók "2." állítása. Mindenekelőtt azonban nézzük meg, hogy egyáltalán kell-e kompenzálni, és ha nem tesszük, mennyit kell fizetnünk érte.

Kisfeszültségen az elfogyasztott wattos energia 25%-át meg nem haladó induktív meddő energia díjmentes. A határértéket meghaladó meddő energia igénybe vétele esetén pótdíjat kell fizetni. A kapacitív meddő villamos energia esetén díjat kell fizetni az összes meddő energia után. A meddő energia költsége a "wattos energia" költségének kb. 15%-a.

Ezek szerint egy nem jól kontrollált kompenzációval több kárt okozhatunk, mint hasznot, mivel lehet, hogy még az ingyenes induktív meddő mennyiségen belül vagyunk, viszont amint egy kicsit is túlkompenzálunk, úgy azonnal fizetnünk kell.

A fentiek alapján elmondhatjuk, hogy a villanyóralassító készülék, ha kompenzál is (amit kétlek, de elvileg lehet benne kondenzátor), akkor fix nagyságban kompenzálhat csak. Ami azt jelenti, hogy éjszaka, amikor nem működnek a készülékeink, biztosan túlkompenzál, és csak kárt okoz nekünk. Ezek alapján a "2. hihető állításról" elmondhatjuk, hogy hamis.

Fontosnak tartom itt megjegyezni, hogy ezek alapján nem érdemes azon gondolkodni, hogy milyen eszközzel oldjuk meg a kompenzációt, mivel a hagyományos villanyóra csak hatásos teljesítményt mér! Ez egy újabb érv arra, hogy a 2-es állítás nem releváns.

Ha már szóba jött a hagyományos villanyóra, nézzük meg, hogyan is működik, és miként szokták valóban (illegálisan) lassítani.

A hagyományos villanyórában két tekercs található. Az egyik egy feszültségtekercs (nagy menetszám), ami párhuzamosan van kötve, a hálózattal, valamint egy áramtekercs (kis menetszám), amin áthalad az összes fogyasztó árama. Ennek a két tekercsnek a mágneses tere, és az általuk indukált áramok kölcsönhatása révén az alumínium korongra a hatásos teljesítménnyel arányos forgatónyomaték fog hatni. A tárcsán található még egy állandó mágnes, ami a fordulatszámmal arányos fékező nyomatékot fog kifejteni. Ennek köszönhetően a tárcsa fordulatszáma arányos lesz a hatásos teljesítménnyel.

Nem szeretnék ötleteket adni, így a részleteket mellőzve megemlítek két valóban működő villanyóralassítási módot, ami egyébként illegális, és mindkét módszerrel könnyen le lehet bukni.

Egyik megoldás, hogy a villanyórára kívülre egy erős mágnest pozícionálnak, ami a fékező mágneshez hasonlóan lassítja a tárcsát. Nem kell magyarázni, hogy ez miért számít lopásnak. Ezzel egyébként úgy szoktak lebukni, hogy ez az erős mágnes képes lemágnesezni az eredetileg a villanyórában lévő fékező mágnest. Így a "lopó" mágnes eltávolítása után a villanyóra kontroll nélkül sokkal gyorsabban fog forogni. Erről itt hallgatható meg egy beszélgetés.

A másik megoldás pedig a "lopótök". Ez annyiban különbözik egy sima villanyóra-megkerüléstől (bypass-től), hogy a megkerülő ágon egy méretezett tekerccsel beállítják az áramerősséget. Így amíg működik, mondjuk 5 amperrel kevesebb áramot fog érzékelni a villanyóra. A régebbi villanyórákat a lopótök alacsony fogyasztás esetén képes volt visszafelé is tekerni. Az új villanyórák viszont visszafelé már nem forognak egy mechanikus megoldásnak köszönhetően. Ezzel egyébként nemcsak lebukni lehet, hanem akár az egész házunk is leéghet, mivel a bypass kábel egyik végét a villanyóra előtti kismegszakító burkolatán szokták bedugni, ahol az érintkezés nem lesz megfelelő, így ott a megnövekedett ellenállás miatt hő keletkezik, és ki is gyulladhat.

A lopótökök bypass vezetéke (ami feszültség alatt van) rendszerint zöld-sárga szokott lenni, ami megtévesztő, mivel normál esetben ez a védőföldelésre használandó. A hozzá fűzött magyarázat szerint ez a vezeték csak "veszi" a feszültség fázisát, a készülék (ami a legközelebbi konnektorba van dugva) pedig eltolja a fázist, ezért nem forog a villanyóra. Ez nem igaz! A bypass kábelen áram folyik, és az első konnektoron keresztül jut el a többi fogyasztóhoz. Az "első konnektor"-nak csupán annyi a jelentősége, hogy minél rövidebb bypass vezetékre legyen szükség, valamint az, hogy a kijelölt konnektoron megvizsgálják, hogy melyik a fázis és melyik a nulla, mivel a lopótököt csak egyik irányban szabad bedugni, nem szabad megfordítani. Sejtésem szerint innen ered az egyéb csodakészülékek esetében is az az utasítás, hogy "a villanyórához eső legközelebbi konnektorba kell bedugni".

Visszatérve az eredeti villanyóralassító készülékhez, maradt még egy állítás: Stabilizálja a feszültséget, ezáltal fogyasztáscsökkenést okoz. Most, hogy már ismerjük a villanyóra működését, láthatjuk, hogy attól, hogy a feszültség változik, nem fogunk többet vagy kevesebbet fizetni, mint amennyibe a tényleges fogyasztásunk kerül, mivel a villanyóra teljesítményt, ezáltal energiát mér. Így ha pl. a feszültség leesne 230V-ról 200V-ra, akkor legfeljebb az történne, hogy a villanykörték kicsit halványabban világítanának, de ennyivel kevesebbet is mérne a villanyóra. A hálózati feszültség azonban ennél sokkal stabilabb, szabvány írja elő, hogy milyen határokon belül kell maradnia.

A hálózati feszültséget tehát valójában nem kell stabilizálni, továbbá egy párhuzamosan bekötött eszközzel egy váltóáramú hálózat feszültségét nem is lehet stabilizálni. Így az ilyen, konnektorba dugható készülékek feszültségstabilizálásra nem alkalmasak. Tehát a cikkünk elején bemutatott 1. állítás is hamis.

Persze biztosan vannak, akik úgy gondolják, hogy ezek a készülékek márpedig működnek, csak az áramszolgáltatók eltussolják az igazságot. Ez már egy másfajta vita, ezen nem tudok segíteni. Viszont, aki valóban kíváncsi az igazságra, és kételkedik az efféle készülékek működőképességében, annak remélem, tudtam segíteni a döntés meghozatalában.

(A szerző villamosmérnök.)

FRISSÍTÉS! A cikk szerzőjének előadása a székesfehérvári szkeptikuskonferencián: