No.157 揭秘：家用节电器是如何省电的？

都2020年了，还有人相信家用节电器能省电？！

“家用节电器，十几元一个，插到家里任意的插座，可以省电30%到50%”。这样的广告语，在印象中还是小时候在农村大集上经常听到。印象中的节电器是长这样的：

小时候的我其实蛮“聪明”的，当时就觉得是个骗局。甚至我还对这款产品使用了伽利略的思想实验：如果我买四个节电器，一个节电30%，那岂不是还能给电网供电？（原谅小时候数学不好）虽然我不敢向供电局收费，但至少我家的电费可以免了。。。

前两天刷头条，又刷到了这条新闻（截取视频长度49秒）：

时长

00:49

视频来源：河南公共频道百姓315

原标题：收割智商税！加盟蚂蚁“省电王”，他成了朋友圈的大忽悠……

看完上面的视频，手贱在某宝，某东，某夕夕上搜索了下“节电器”，立刻跳出了很多很多这类产品，价格从几十元到几百元不等，好像销量也很好啊。但大家可以看到，这款“智商收割机”升级换代了，现在它长这样：

对比记忆中的产品，好像高大上了很多，还带了三位数显。。。

最重要的是，注意产品背面的细节，口号很响亮：降低能耗，拯救地球。没错，这是我喜欢的那种有抱负，有理想的企业！

降低能耗，拯救世界，这个还真不是吹的，不信我们看看产品的基本参数：

如果想拯救世界，额定电压一定要适合全球各个国家的要求。（例如美国一般民用电压为120V，频率60Hz）看技术参数，好像没有吹牛。不过这个有效负载是80KW有点过分了，电线起码碗口这么粗才能扛得住这么大的电流啊。

本来我想笑笑就结束了。但手贱，又顺道在头条上搜索了下，家用节电器的节电原理。看到了某94万粉丝大咖的一个“科普视频”，如下（视频长度1分钟47秒）：

时长

01:47

视频来源：西瓜视频 尼多娜

原标题：什么是节电器，是通过什么来帮助省电的呢？今天算长见识了

看完了这个视频，我出离愤怒了，终于知道了什么叫“一本正经的胡说八道”。直接导致了今天这期节目的诞生，原来还有这么多人上当受骗。

今天杠精老师就重点结合第一个视频中，功率因数的改变和无功功率回收，来讲一讲家用节电器，为什么不能节电！

首先，要明确一点，入户电表仅记录用户使用的有功功率（实际功率），不计入无功功率！换句话说，无功功率再大，你也不用付钱，而且全世界任何一个国家都不会对家庭用户收取无功功率费！

然后，我们来聊聊功率因数和无功功率吧。毕竟第一个视频里面，经销商还现场做实验，确实降低了功率因数，降低了无功功率。

我们已经知道了，电容性电路和电感性电路中电压和电流是有相位差的。纯电容和电感电路中，电压与电流的相位差分别是-π/2和+π/2。在实际电路中，我们只关心电路消耗的实际功率，即平均功率（有功功率）。

我们可以看到功率因数cosφ越大，则有功功率越大，无功功率越小。在生活中，电器消耗的有功功率是我们需要的。因为电器分为电感性电器和电容性电器，当然绝大部分耗电量大的电器例如空调、冰箱、洗衣机等都是电感性电器，所以家庭电路中电压和电感并不同步，会存在不为零的功率因数cosφ。

这部分想获得详细、系统学习，请翻看本公众号往期视频，链接如下：

No.115 交流电基础：交流电的旋转矢量表示法

No.116 交流电基础：电阻、电感、电容部分的电势差和阻抗

No.117 交流电基础：交流电的复数表示法

No.118 交流电基础：通过交流电路中的串并联，体会直流和交流电的区别

No.119 交流电基础：几种常见功率的基础知识

虽然无功功率在用电器上并不消耗，输送给用电器以后又输送回来，完全是无益的循环。但是家庭电路中，无论是有功电流（对应有功功率），还是无功电流（对应无功功率），在家庭电路的输电线上都会有焦耳热的损失。如果说有功电流在输电线中的损耗是不可避免的，那无功电流在家庭电路中的损耗是完全没有必要的。

现在要减小无功电流的影响，也即尽量减小无功功率。在视在功率S=UI一定的情况下，我们可以提高功率因数cosφ或者说是减小sinφ。

一般家庭电路中电器成电感性，电压的相位超前电流，如果并联一个电容器，就可以在整个电路的阻抗中增加容抗的因素来抵消原由的感抗，使得φ→0，sinφ→0，cosφ→1.

讲了这么多理论知识，还是回到我们拯救地球的神器上来。先简单介绍下这款“智商收割机”的庐山真面目。我们近距离看一下：

从外观上看，确实高端大气上档次，铝合金外壳金黄透亮，二极管指示灯闪闪发光，三显电子屏高端大气，保险管时时确保安康。

拆开该节电器发现，内部主要由三部分并联组成：小型电压表，高压电容（大约2μF左右），半导体发光指示灯和三位数显。

没错，就这仨！总共造价不超过十块钱，在网上基本几十元甚至上百元！其中“技术核心”是这块电容器。

突然想到制造商还是挺良心的，在背面特地注明了：

试想，如果取下的过程中，先拔了连接插头，再拔产品顶部插线，因为此时电容器工作一段时间后，已经充电，电压可以达到100V以上（实验测得大约130V左右），可能有触电危险。厂家还是考虑到这一点了。

在第一个视频中，我们看到，销售人员在测试的时候，确实降低了功率因数和无功功率。主要起作用的就是里面的电容器，该电容器通过容抗的因素抵消了一部分感抗，确实可以让功率因数变小，减小无功功率。

那节电器是不是就真的可以节电了呢？上边理论部分不是说，增大了功率因数cosφ，就减少了无功电路，自然减少了家庭电路上无功电流的热损耗吗？

需要注意的是，即使cosφ→1了，并不是代表家庭电路中没有无功分量了，而是无功电流只在电感性和电容性的两个支路中循环，其余部分没有无功分量罢了。

节电器声称在家里任意一个地方插座上都可以使用。姑且不说，家庭电路中本来输电线上消耗的功率就微乎其微，除了节电器和电感电器以外的线路中，导线可以消耗的电热就更少了。

况且一般的耗电比较大的电器，在生产过程中，已经在设备上配备了工作电容，并联电容不仅多次一举，还可能降低功率因数。更何况，家庭电路中还有少量电容性的电器呢，功率因数可能进一步下降，适得其反，增大电路的损耗。

最坑的是，节电器本来就是一个用电器！经测得，节电器正常工作时的功率大约为1~3W！可能远远比节省的那点导线热功率要大得多！

节电器不仅不能省电，还可能费电！如果产品不合格，存在电容器击穿可能，还存在引起火灾的危险！

当然，买了上述节电器，也不是一无是处。里面的数显小型电压器还是可以拆下来做电压表使用。无聊的同学还能获得了一款恶作剧“电人神器”。。。但是花上百块钱买就买这？实实在在的智商税啊。

当然，工业生产和发电厂确实也有真正的节电器，或者准确来说叫调频器。但和这种家用节电器的结构和原理还是有显著差异的！

并联电容器节电的另一个可能是消除高次谐波，工业场合如果有大功率变流装置或变频设备会产生大量高次谐波，高次谐波会增加电网消耗，如果用电容器和电抗器组成阻抗网络可以吸收特定频次的高次谐波，降低消耗，但这需要将电容器和电抗器配合使用才有效果。

那么，生活中到底怎样才能省电呢？

今天，杠精老师只说一点：尽量减少用电器的待机时间！

普通家电在待机工作下的功率到底是多少呢？央视曾经做过实验，结果如下：

令我们没有想到的是，小小的电视机顶盒，竟然待机功率最大，甚至是其余电器待机功率的十几倍！

我们一定不要小瞧电器的待机耗电。以普通用电量不大的家庭为例，待机一天就会耗掉约0.4度电，一年下来就要多缴80多块钱的电费。而如果有1个亿左右的类似家庭，一天浪费掉的电量将达到四千四百万度。

台式电脑：一年不关机

电费多495元

机顶盒：待机一年

竟多花40.56元电费

路由器：24小时不关

一年耗电约10元

空调：不断电源

每个月多付1.05元

电热水器：待机时每天

耗电0.04度

杠精老师在此呼吁大家，在不使用电器的时候，请关闭电源，不要让电器还保持在待机状态。为了方便，大家可以选择如下图所示带有开关的插座，在不使用电器时，直接关闭插座开关即可。

节约能源，保护环境，从减少用电器待机开始！从今天做起吧~