基本信息
- 项目名称：
- 便捷式节能插座
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 数理
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 当今全球提倡低碳生活，我国也号召每个家庭在不使用家用电器的时候能够切断电源，但是很多人怕麻烦或者忘记做这样的事情，浪费了宝贵的能源，同时缩短了用电器的寿命。为了让我们每一个人都能够为减少二氧化碳的排放做出贡献，我特别设计了这个便捷式节能插座，其原理利用了通电螺线管能够产生磁场的性质，巧妙的解决了生活中很多家用电器待机耗电的问题。与传统插座相比较，它操作简便、节能省电，有广阔的生产和销售前景。
- 详细介绍：
- 随着经济的发展和人民生活水平的提高，我们对生活质量有了更高的追求。温室效应的日益显现，全球气候变暖的问题也越来越严重，全球、全国上下都在为缓解这一大问题想对策。作为一个普通的大学生，我们能为减少二氧化碳的排放做些什么呢？对此，我展开了思考。所谓“低碳生活（low-carbon life）”，就是把生活作息时间所耗用的能量要尽量减少，从而减低二氧化碳的排放量。低碳生活，对于我们这些普通人来说是一种生活态度。低碳生活宣传海报也成为人们推进潮流的新方式。它给我们提出的是一个愿不愿意和大家共创造低碳生活的问题。我们应该积极提倡并去实践低碳生活，要注意节电、节气、熄灯一小时……从这些点滴做起。除了植树，还有人买运输里程很短的商品，有人坚持爬楼梯，形形色色，有的很有趣，有的不免有些麻烦。生活节能已经成为缓解能源供求矛盾的重要环节，许多人为了在使用电器时“方便”，经常把插头插在插线板上不拔下来。大家也许不知道，彩电、空调、电脑等家用电器关机后如果不把插头拔下来，是要待机耗电的。据介绍，现代化办公设备和家用电器绝大多数都具有待机功能。在待机状态下，设备并没有切断电源，也没有运行主要功能，看上去像是关机，实际上电器内部还有少部分线路和元件在带电工作，这种状态下的耗电量就是待机能耗。彩电、冰箱、空调、热水器、电脑等家用电器都会发生大量的待机能耗。对此，我们进行一个简单的计算：以一套 电脑设备待机耗电状况为例: (42mA+23mA+32 mA+28 mA +40 mA)*220v=36.3W 36.3W/1000*10小时=0.363度/10小时 365天*24小时/10*0.363度=318度/年因此，一个普通城市，除空调负荷以外，全市居民用电负荷约为85万千瓦，一天的待机耗电约为100万千瓦时。全市按300万个家庭计算，全市家庭的平均待机能耗相当于每个家庭每天都在使用一盏30瓦的长明灯，为此需要多付出待机电费1亿元。近年来，在实际的工作过程中，我们虽然把节能减排工作放在重要位置，制定了相关的政策措施，节能减排工作取得了一定成效，但与中央提出的科学发展观，建设资源节约型、环境友好型社会的要求还存在一定的差距。（1）对“节能减排”的重要性和紧迫性认识还不足。（2）加强节能减排管理的协调联动机制还尚未形成。（3）节能减排统计制度、评价标准和体系不够健全。（4）对推广应用节能减排技术的支撑体系尚不完备。（5）节能减排效益不高，污染物治理系统不够完善。 2005年6月21日，国务院总理温家宝主持召开国务院常务会议，研究建设节约型社会和发展循环经济问题。之后，国务院发出《关于做好建设节约型社会近期重点工作的通知》，从节能、节水、节材、节地和资源综合利用五个方面提出了要求，并把建设节约型社会作为重点工作来抓。电器长期待机的缺点（1）耗费电能惊人——不节能据测定，电器设备在待机状态下耗电一般为其开机功率的10%左右，约5—15瓦不等，家里的电视、空调、电脑、饮水机和电热水器等常用家用电器的待机耗能加在一起，相当于开着一只30—50瓦的长明灯，每年全国的待机能耗浪费惊人。（2）意外事故频频发生——不安全据统计，火灾损失中有三成以上是由电器火灾引起的，其中罪魁祸首的是连接电器的插座。究其原因，除了插座质量不过关以外，另外一个重要的原因即是家电待机时间过长，导致超负荷工作而发生危险——插座已经成为了家庭用电安全的软肋。（3）电费节节攀高——不经济从国家电力部门获悉，因家电待机耗能，全国城市家庭平均用户多消耗10%的用电量，平均每个家庭一年多交电费100多元，同时，处于待机状态的电器寿命大大降低，变相增加了使用电器的成本。（4）对环境气候的影响根据联合国气候变化专门委员会（IPCC）的研究：本世纪，地表温度将平均升高1.4—5.8℃,海平面将升高98cm左右。北冰洋的冰盖以每12年近3%的速度在融化，到2030年，北冰洋将可以直接通航，世界海平面到时将提高26cm至50cm，电器的待机损耗将会产生更多的二氧化碳，加快气候变暖的脚步，可以预见，地球的气候入股这样恶化下去，它将不再成为人类的栖身之所。空气开关是低压配电网络和电力拖动系统中非常重要的一种电器，它集控制和多种保护功能于一身。除了能完成接触和分断电路外，尚能对电路或电气设备发生的短路．严重过载及欠电压等进行保护，同时也可以用于不频繁地启动电动机。一句话，空气开关是一种只要电路中电流过大就会自动断开的开关。因此，我受到空气开关的启发，结合当前低碳生活的背景以及党和国家政策的大环境，开始思考：我们能不能对我们现在的插座进行改造，使它具备这样一种功能：当用电器由正常工作状态转变为待机状态时，该插座能够自动切断电源。例如：我们在炎炎夏日享受空调的时候，在晚上睡觉时我们给空调设置了晚上12:00自动关机，当我们熟睡中空调关机后，由于空调的插销还接在电源上，还存在潜在用电，这时插销能够自动断电多好啊？基于以上背景，我们做了如下思考。 I代表电流 R代表电阻 它们之间的关系是 U=I*R 还用到热胀冷缩的原理。 当家中的用电器过多（相当于电阻并联），会导致路端电阻减少。但电压是保持在220V的稳定电压。所以根据 U=I*R 可知电流变大。电流的增大会产生大量的热，同时空气开关中的空气也开始膨胀。因为在有限的空间里空气膨胀带来一种推力，当推力达到足够大时会把开关推成段路。就是我们说的调闸了。 当空气冷却到常温时开关又在弹簧的弹力下恢复成通路，这样又可以工作了。这样起到了自动恢复的作用。只要有短路现象,开关形成回路就会跳闸。 当线路发生短路或严重过载电流时，短路电流超过瞬时脱扣整定电流值，电磁脱扣器产生足够大的吸力，将衔铁吸合并撞击杠杆，使搭钩绕转轴座向上转动与锁扣脱开，锁扣在反力弹簧的作用下将三副主触头分断，切断电源。 当线路发生一般性过载时，过载电流虽不能使电磁脱扣器动作，但能使热元件产生一定热量，促使双金属片受热向上弯曲，推动杠杆使搭钩与锁扣脱开，将主触头分断，切断电源。空气开关就是应用了电磁感应的原理，当电流足够大时，自动断电。能不能设计一种装置，使得当电流足够小时，自动断电？当在通电螺线管内部插入铁芯后，铁芯被通电螺线管的磁场磁化。磁化后的铁芯也变成了一个磁体，这样由于两个磁场互相叠加，从而使螺线管的磁性大大增强。为了使电磁铁的磁性更强，通常将铁芯制成蹄形。但要注意蹄形铁芯上线圈的绕向相反，一边顺时针，另一边必须逆时针。如果绕向相同，两线圈对铁芯的磁化作用将相互抵消，使铁芯不显磁性。另外，电磁铁的铁芯用软铁制做，而不能用钢制做。否则钢一旦被磁化后，将长期保持磁性而不能退磁，则其磁性的强弱就不能用电流的大小来控制，而失去电磁铁应有的优点。使用用电器前开启开关即可，正常关闭用电器或者使用电器处于待机状态均会自动切断电源。通过便携式节能插座的使用，可以有效地解决生活中不知不觉的费电弊端，在生产中有广阔的应用前景。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 当今全球提倡低碳生活，我们国家也多次号召每个家庭在不用家用电器的时候能够切断电源，但是很多人怕麻烦或者忘记做这样的事情，不知不觉中，浪费了宝贵的能源。为了让我们每一个人都能够为减少二氧化碳的排放做出贡献，我们特别设计了这个操作简便、实用性强的便捷式节能插座，其原理利用了线圈通电后能够产生磁场的性质，巧妙的解决了生活中很多用电器待机耗电的问题。与传统插座相比较，它操作简便、节能省电，有广阔的生产和销售前景。
科学性、先进性
- 为了节约生活中的每一度电，减少待机状态下的用电损耗，延长用电器的使用寿命，我们设计了便捷式节能插座。其基本思路就是利用了电磁原理，大电流可以形成通路，小电流则断路。创新点在于在普通插座上接上一个电磁继电器来进行改装，小小的变化则起了妙用。
获奖情况及鉴定结果
- 在我校“兴农挑战杯”中获得一等奖。
作品所处阶段
- 处于待开发状态。
技术转让方式
- 合作生产。
作品可展示的形式
- 公开展示。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 便捷式节能插座科学的利用了通电螺线管产生磁场的原理，巧妙地对市场上现有的插座进行了改造。与现在家用的插座相比，它只需要手动开启，不需要手动关闭；它在用电器变为不使用的待机状态时可以自动切断电源，当需要启用用电器时，可以重新开启，从而起到节能省电的作用。可见，它已经不同于普通插座仅仅是起到接电的作用，它同时具备了节能、便利的特点，相信他的问世，可以改变我们的生活，践行低碳生活。
同类课题研究水平概述
- 没有相关资料表明有类似发明，市场上未见有类似产品。
