Полезная информация! Мао Сюэхуа подробно разбирает причины и механизмы отказов высоковольтного обратного тока в системах отрицательно заряженных ионов и предлагает технологии предотвращения и устранения этих неисправностей.

4 августа колонка «Миньжэнь Онлайн» на выставке осветительной продукции в Гучжэне совместно с серией семинаров «Чжэцзян Чжи Гуан» пригласила основателя Высокотехнологичного исследовательского центра физической биоинженерии г. Ханчжоу, исследователя Мао Сюэхуа, который выступил с докладом на тему «Влияние обратной подачи сверхвысокого напряжения на электросеть и безопасность общего электрооборудования, а также методы предотвращения и защиты». Господин Мао более тридцати лет занимается разработкой технологий освещения; на этом семинаре основное внимание было уделено ключевой технической проблеме — взаимодействию функций отрицательных ионов с безопасностью светильников и бытовой техники, — и были представлены прорывные решения для отрасли.

История возникновения

1. Накопление статического электричества: источник риска, который преподносится как преимущество

Двадцать лет назад в сфере применения пространственных электрических полей в сельском хозяйстве существовал любопытный рекламный прием: когда электрод подавал энергию на стену, бумага и книги буквально прилипали к ней — это называлось «статическим адгезивным эффектом».

Как отметил господин Мао, именно это и есть явление накопления статического электричества, которое является источником повреждений от сверхвысокого статического напряжения. Во время транспортировки заряженные частицы не теряют энергию своевременно, образуя скопления заряженных частиц, что проявляется на поверхности объектов в виде статического электричества — именно так формируется базовая энергия, вызывающая электрические искры в пространстве.

2. Две крупнейшие компании-производители бытовой техники подтвердили: повреждения от статического электричества невозможно устранить

Господин Мао вспомнил случай пятнадцатилетней давности: один из его знакомых установил модуль отрицательных ионов в светодиодную лампу с цифровым управлением, что привело к выходу микросхемы из строя; тогда он мог лишь сказать: «Это неизлечимая болезнь». Позже бывший главный инженер одной публичной компании по производству осветительной продукции попытался разработать распределённый воздушный процессор отрицательных ионов, но, несмотря на предостережения, в итоге потратил почти сто миллионов юаней, так и не добившись результата.

После изучения множества отечественных и зарубежных научных трудов господин Мао обнаружил, что две крупнейшие компании — Midea и Haier — опубликовали специализированные статьи по этой проблеме: Midea — «Исследование влияния отрицательных ионов кондиционера на повреждение микросхемы бесщёточного двигателя постоянного тока», а Haier — «Исследование электробезопасности бытовой техники и применения отрицательных ионов»; обе работы на основе практических испытаний всей техники пришли к выводу: «Повреждения от статического электричества невозможно устранить».

3. Ключевое открытие: обратная подача высокого напряжения

Коллектив, с которым сотрудничал господин Мао, вопреки чёткому протесту со стороны заказчика всё же запустил проект по отрицательным ионам; в результате были повреждены кондиционеры и электродрели. При этом один из источников питания постоянного тока с индикатором выходного напряжения часто выходил из строя: показания индикатора превышали шкалу, достигая сверхвысоких значений — несколько тысяч вольт — и обратно подавались в исходный источник питания и в электросеть.

Таким образом, господин Мао обнаружил наблюдаемое явление и методику обратной подачи высокого напряжения постоянного тока. Он особо подчеркнул, что это не просто «накопление статического электричества» — именно избыточная энергия вторичной высоковольтной обмотки источника отрицательных ионов, подаваемая обратно, является истинной причиной пробоя микросхем и повреждения двигателей.

Решение

1. Первое поколение мер защиты: схема с изоляционным трансформатором

Первой мерой против обратной подачи высокого напряжения в отрасли стала схема с изоляционным трансформатором постоянного тока, которая разделяла высоковольтный обратный ток между источником отрицательных ионов и передним блоком питания. Эта мера обеспечивала кратковременную защиту, однако имела два серьёзных недостатка:

1. Трансформатор при длительной эксплуатации легко воспламеняется и подвержен пробою из‑за поверхностного перекрытия; требует полной герметизации заливкой эпоксидной смолой;

2. Большой размер, высокие затраты на материалы и изготовление делают невозможным применение в компактных светильниках типа даунлайтов или панельных светильников, что затрудняет массовое внедрение в бытовые осветительные приборы.

2. Второе поколение мер защиты: активная обработка переменного сигнала — решение вековой проблемы электротехники

Команда самостоятельно разработала новый материал — электронный компонент, способный преобразовывать энергию за миллисекунды, и внедрила инновационный подход к активной защите от избыточной энергии:

Принцип действия: два компонента преобразования энергии подключаются к сети переменного тока; их выходы объединяются и подсоединяются к заземлению высоковольтной обмотки источника отрицательных ионов, активно поглощая и рассеивая избыток высокого напряжения; оставшаяся незначительная часть энергии естественным образом расходуется переменным сигналом сети.

Основные преимущества: компактный размер, отсутствие необходимости в герметизации, отсутствие дополнительного нагрева и помех для сигнала управления светильником; подходит для большинства внутренних пространств светильников и бытовой техники.

Совместимость: работает с устройствами на основе отрицательных ионов, включая AC 220 В, DC 12/24 В и другие типы литиевых источников питания; включает полный комплект стандартизированных схем производства.

3. Меры против накопления статического электричества: воздушная струя + материалы, предотвращающие проскальзывание

Обратная подача высокого напряжения относится к классу проводящих неисправностей, тогда как накопление статического электричества на поверхности оборудования и в замкнутых пространствах решается с помощью соответствующих технологий:

1. Технология воздушной струи
С помощью воздушного потока положительные и отрицательные ионы доставляются в удалённые зоны помещения, предотвращая их скопление вокруг генератора и образование статического электричества; контроль тока частиц осуществляется ниже порога восприятия человека, концентрация ионов в помещении поддерживается на уровне 2 000–50 000 штук/см³, соотношение положительных и отрицательных ионов стабильно — 1,25–1,5, что воссоздаёт естественное экологическое электрическое поле: очищает воздух, подавляет патогенные микроорганизмы, но не вызывает накопления статического электричества.

2. Бесуглеродные силиконовые материалы, предотвращающие проскальзывание
Обычные пластмассы ABS и PC содержат углерод; в условиях повышенной влажности они выделяют проводящие вещества, что может привести к искрению электродов и повреждениям из‑за проскальзывания; в силовых установках широко применяется органический силиконовый материал, не содержащий проводящего углерода, который обеспечивает долговременную изоляцию даже в условиях сезонных дождей и в закрытых влажных помещениях, таких как кухни и ванные комнаты, значительно продлевая срок службы оборудования.

Применение и тенденции

1. Разнообразные сценарии внедрения технологии: жилое освещение, сельскохозяйственное выращивание, недорогая деувлажнация

Модернизация бытовых светильников и техники

Полный комплекс мер защиты можно полностью интегрировать в новые потолочные светильники, даунлайты, кондиционеры и системы вентиляции с отрицательными ионами; уже имеющиеся в продаже светильники и кондиционеры с отрицательными ионами также могут быть дооснащены элементами второго поколения для послепродажной модернизации; детские лампы для чтения и письма с отрицательными ионами могут быть изготовлены с использованием этой технологии, с собственной системой ограничения низкого статического напряжения.

Электрическое поле для фабрик по выращиванию сельскохозяйственных культур
Отрицательные ионы благоприятны для человека, но могут вызывать увядание растений; положительные ионы способны стимулировать рост культур, но вредят человеку; только сбалансированное электрическое поле, сочетающее положительные и отрицательные ионы, подходит для сельскохозяйственных условий. На данный момент эта технология уже внедрена в цехах по выращиванию железного камня и насекомых‑грибов, позволяя без традиционных дорогостоящих чистых помещений подавлять развитие бактерий и вредителей, одновременно снижая уровень влажности в помещении.

Новое устройство для деувлажнения на основе отрицательных ионов
На основе принципа высоковольтной ионизации воздушного конденсатора, молекулы воды разлагаются на водород и кислород, что позволяет эффективно удалять влагу; по сравнению с традиционными компрессорными осушителями энергопотребление снижается в геометрической прогрессии, а общая стоимость эксплуатации уменьшается примерно на 60%; устройства особенно надёжны при длительной работе в подвалах, влажных спальнях и теплицах.

2. Будущее направление: естественное электрическое поле — это сочетание положительных и отрицательных ионов

Господин Мао особо подчеркнул, что отрицательные ионы не являются будущим направлением развития. В природе отрицательные и положительные ионы сосуществуют вместе, и именно такое сочетание положительных и отрицательных ионов представляет собой естественное электрическое поле. Человеческим клеткам лучше подходит среда с отрицательными ионами, а клеткам растений — с положительными ионами. Одностороннее использование только положительных или только отрицательных ионов несовместимо с природой; продукты, которые одновременно вырабатывают положительные и отрицательные ионы, — это будущее направление.

3. Перспективы применения новых технологий

Новая технология команды уже прошла проверку в продукции светильников дочерней компании; вскоре она будет выпущена на рынок и сможет быть интегрирована в большинство бытовых приборов. Кроме того, возможно самостоятельное проектирование устройств для деувлажнения, что позволит снизить затраты на эту процедуру примерно на 60% — идеальное решение для сезона дождей и «возвратов южного тепла».

Вопросы и ответы

Во время интерактивной части семинара господин Мао Сюэхуа также ответил на вопросы слушателей:

1. Можно ли после продажи уже выпущенных в массовое производство светильников и кондиционеров с отрицательными ионами добавить элементы второго поколения для обработки переменного сигнала и таким образом осуществить послепродажную модернизацию?

Господин Мао: Да, это вполне возможно. Данная технология уже лицензирована компанией Guangdong Changjiang Guangyao Technology Co., Ltd. для практического внедрения; при наличии запроса можно связаться с Changjiang Guangyao.

2. Отрицательные ионы — основное направление рекламы в отрасли, почему говорят, что будущее — это одновременная выработка положительных и отрицательных ионов?

Господин Мао: В природе существует сбалансированное электрическое поле, где положительные и отрицательные ионы сосуществуют. Человеческие клетки имеют свойства, адаптированные к среде с отрицательными ионами, а клетки растений, имея отрицательный заряд на внешней стороне, лучше реагируют на положительные ионы. Одностороннее использование только отрицательных ионов приводит к накоплению статического электричества в помещении, а одностороннее использование только положительных ионов вызывает дискомфорт у людей. Только при соотношении положительных и отрицательных ионов 1,25–1,5, то есть при сбалансированном электрическом поле, можно успешно применять технологию в жилых и сельскохозяйственных условиях; стандарт этого соотношения используется, например, для очистки воздуха в палатах временного размещения в Ухане. Продукты, которые одновременно вырабатывают положительные и отрицательные ионы, — это будущее направление.

3. Какова основная идея нового устройства для деувлажнения на основе отрицательных ионов по сравнению с традиционными компрессорными осушителями? Насколько велико различие в энергопотреблении?

Господин Мао: Команда изобрела «воздушный конденсатор» — внутри цилиндрического воздушного конденсатора создаётся высокое напряжение в несколько десятков тысяч вольт; при прохождении через него молекулы воды разлагаются на водород и кислород, что обеспечивает крайне высокую эффективность удаления влаги. По сравнению с традиционными осушителями энергопотребление снижается в геометрической прогрессии. В реальных условиях применения в цехах по выращиванию насекомых‑грибов, по сравнению с традиционными чистыми помещениями, затраты на это устройство составляют всего 1/2 000 от стоимости обычных решений.

4. Можно ли прямо интегрировать новый элемент преобразования энергии в маленькую световую лампочку, находящуюся в ограниченном пространстве блока питания?

Господин Мао: Внутри небольшой лампочки это невозможно, если только речь не идёт о крупных светильниках. Главное — необходимо использовать технологию воздушной струи: с помощью вентилятора заряженные частицы должны выбрасываться наружу, иначе они будут накапливаться внутри светильника, создавая новые проблемы.

5. В условиях южных сезонов дождей и «возвратов южного тепла», когда влажность очень высока, может ли комбинированная система из силиконового материала, предотвращающего проскальзывание, и воздушной струи полностью исключить риск накопления статического электричества и возникновения искр?

Господин Мао: Да, но для этого необходимо дополнительно использовать позолоченный излучатель и одновременно применять принцип воздушного конденсатора, чтобы в пространстве формировалось мощное электрическое поле; при прохождении водяных паров они будут ионизироваться. В лабораторных тестах после включения машины в течение 15 минут водяные пары полностью исчезали.

6. Помимо силиконовых и позолоченных материалов, какие ещё есть в отрасли средства, предотвращающие проскальзывание?

Господин Мао: Международные организации активно исследуют этот вопрос, но другие материалы пока не доведены до массового производства. В силовых установках принято использовать силиконовые материалы — они наиболее экономичны и удобны для массового производства; остальные материалы пока находятся в стадии изучения.

Заключение

На этом семинаре были прояснены две ключевые электрические опасности, связанные с продуктами на основе отрицательных ионов, и представлены доступные, недорогие комплексные меры защиты. Сбалансированное электрическое поле, сочетающее положительные и отрицательные ионы, является долгосрочной тенденцией развития здорового освещения и бытовой техники, а также служит практическим ориентиром для разработки новых продуктов, помогая избежать массовых отказов.

Для просмотра записи занятия нажмите здесь