Mia moglie ed io abbiamo diverse luci sugli interruttori dimmer in tutta la casa. Preferiamo generalmente l'illuminazione ambientale fornita da luci soffuse. Sono curioso, però, se stiamo risparmiando energia elettrica attenuando le luci. Mi sembra di leggere da qualche parte che i dimmer funzionano accendendo e spegnendo rapidamente la corrente verso una luce, anche se è altrettanto probabile che fondamentalmente non capisca come funziona un dimmer.

Sì. Ed ecco perché.

Dimmer a reostato

Vecchi dimmer, utilizzavano un resister variabile per oscurare la luce. Vediamo un semplice esempio.

Possiamo trovare la resistenza totale (RT), sommando tutta la resistenza.

RT = R1 + R2 = 0 Ohm + 144 Ohm = 144 Ohm

Quindi possiamo trovare la corrente totale (IT).

IT = ET / RT = 120V / 144 Ohm = .83A

Calcoleremo quindi la tensione attraverso ciascun carico resistivo.

E1 = IT * R1 = .83A * 0 Ohm = 0V

E2 = IT * R2 = .83A * 144 Ohm = 120V

Infine, calcoleremo la potenza totale (WT)

WT = V ^ 2 / R = 120V ^ 2/144 Ohm = 100 Watt

Vediamo cosa succede quando aumentiamo la resistenza di R1

RT = 200 Ohm + 144 Ohm = 344 Ohm

IT = 120 V / 344 Ohm = .349A

E1 = .349A * 200 Ohm = 69.77V

E2 = .349A * 144 Ohm = 50.23V

WT = 120 V ^ 2/344 = 41,86 Watt

Come puoi vedere, abbiamo aumentato la resistenza di R1 e ridotto efficacemente la tensione su R2. E ora abbiamo una luce fioca.

Dimmer a tiristori

I moderni dimmer utilizzano un TRIAC , per ridurre il tempo di accensione della luce. Tuttavia, a causa dei circuiti nel dimmer, non vi è un risparmio energetico diretto 1: 1. Dimmerare la luce al 50% non equivale a un risparmio del 50% in elettricità.

Una tipica forma d'onda in un sistema CA sarebbe simile a questa.

Un TRIAC impedisce all'elettricità di fluire ogni volta che la tensione raggiunge 0, qualcosa del genere.

Quindi finisci con una forma d'onda che assomiglia a questa.

Con TRIAC, la luce si spegne e si accende 120 volte al secondo. Con ogni ciclo risparmi una piccola quantità di energia. È sufficiente vedere effettivamente sulla tua bolletta elettrica? Immagino che dipenda da quanto tempo le luci sono accese e da quale percentuale sono oscurate.

La risposta breve è sì, risparmierai sui costi elettrici. Probabilmente qualsiasi dimmer realizzato negli ultimi 20 anni ha la tecnologia per risparmiare denaro. Questo è di Lutron , uno dei più grandi produttori di dimmer al mondo.

Come vedi, non solo risparmierai elettricità ma le tue lampade dureranno più a lungo. Ecco perché le lampade a 130 volt durano più a lungo delle lampade a 120 volt.

Dimmerare i LED è semplice, ma per ottenere la migliore esperienza di dimmeraggio è necessario un dimmer progettato per i LED. Questi hanno quello che un tempo chiamavo una vite di rifinitura in modo da poter regolare il dimmer per utilizzare l'intera gamma di dimmer. Le viti di rivestimento sono state utilizzate per i controlli di velocità della ventola e si regola la vite di taglio verso il basso nel punto in cui la ventola gira quando il controllo della velocità viene ruotato sull'impostazione inferiore.

Può dipendere dal tipo di dimmer: quelli più vecchi hanno usato semplicemente per far cadere il carico su un resistore, quindi hai finito per dissipare la stessa potenza, convertendolo semplicemente in calore in un resistore piuttosto che in calore e luce in una lampadina.

Quelli moderni dovrebbero risparmiare energia, accendersi e spegnersi rapidamente e semplicemente cambiare il ciclo di lavoro per dare più o meno tempo di "accensione".

Di recente ho dedicato parecchio tempo alla ricerca di questa esatta domanda, incluso il pagamento di un elettricista per venire a casa nostra. Non aveva alcuna comprensione del problema. La maggior parte dei dimmer che acquisti sono semplicemente resistori variabili. Ciò significa che se si dispone di una lampadina da 100 watt sul circuito, ma dimmerata a metà, si inviano 50 watt alla lampadina e 50 watt si trasformano in calore nella scatola degli interruttori.

Scarica troppo calore nel quadro elettrico e potresti scoprire che stai cucinando il dimmer. Nel nostro caso, 300 watt di lampadine su un dimmer, dimmerati fino a una scarsa illuminazione ambientale, sono stati sufficienti per cucinare un dimmer che è stato valutato per gestire 500-600 watt. (Il nostro elettricista ha visto che il dimmer era teoricamente valutato per gestire la potenza, quindi non poteva essere il nostro problema.)

Quindi, no, NON stai affatto risparmiando elettricità abbassando una lampadina, almeno con un dimmer standard. Puoi acquistare lampadine a LED o lampadine CFL per aiutarti qui. Ma attenzione che tutte le lampadine a LED non sembrano funzionare su tutti gli interruttori dimmer. E le lampadine CFL non si oscurano affatto bene, anche quelle progettate per attenuarsi.

Puoi anche acquistare un dimmer elettronico. Questo è un dimmer che fa il suo lavoro tagliando completamente l'alimentazione, molte volte al secondo. Fa davvero risparmiare elettricità, perché gli elettroni che non passano alla luce non vengono semplicemente deviati attraverso una resistenza per generare calore. I dimmer elettronici sono più costosi. Si noti che la maggior parte degli interruttori dimmer acquistati nel negozio di casa sono ancora del tipo a resistenza.

Finalmente puoi fare un'altra cosa. Se si esegue normalmente l'interruttore abbassato abbastanza lontano, quindi inserire un numero inferiore o inferiore di lampadine nelle prese. Ad esempio, disponevamo di cinque lampadine a incandescenza da 60 watt su un singolo circuito, che normalmente scendevamo per l'illuminazione ambientale. Mentre ho intenzione di acquistare lampadine a LED per sostituirle, i LED dimmerabili sono troppo costosi ora per giustificare questo. Più semplice è stato solo il ritiro di 3 delle 5 lampadine. Due lampadine da 60 watt, ancora abbassate a metà, sono del tutto adeguate per illuminare l'area come volevamo che fosse illuminata.

Mentre i reostati erano usati come dimmer nell'illuminazione teatrale nei primi tempi, questo non era comune dagli anni '50 o prima e non ho mai visto un dimmer per luce domestica che non utilizzava un tiristore. Non risparmiate molte lampade a incandescenza con attenuazione dell'energia a causa della relazione altamente non lineare di efficienza con la temperatura del filamento (luminosità) ma NON è dovuto alla tensione aggiuntiva che viene bruciata nel dimmer. Piuttosto quando la lampada si oscura, l'uscita della luce si sposta verso l'infrarosso con una percentuale maggiore della potenza che si trasforma direttamente in calore nella lampadina rispetto alla luce visibile. Ne risparmi ancora, ma non tanto quanto potresti pensare.

Tuttavia, alcune delle moderne lampadine a LED che possono essere dimmerate fanno risparmiare molta energia. Su alcuni che ho misurato, una "lampadina" da 10-13 W si è attenuata a ciò che sembra circa la metà dei miei bulbi oculari assorbito solo 2-3 Watt.

Con le lampade a incandescenza (che sono, come altri hanno notato, le uniche lampadine dimmerabili in modo affidabile), anche nel migliore dei casi, la loro emissione di luce diminuisce più velocemente del loro consumo di energia, quindi ad esempio (numeri inventati, ma il principio vale), se le riduci al 75% della luminosità normale, stai ancora utilizzando forse l'80-90% della potenza originale. Più sono luminosi, più sono efficienti.

Mentre è vero che l'aggiunta di una resistenza variabile in serie con una lampadina abbasserà la corrente e quindi ridurrà la potenza (all'aumentare della resistenza), resta il fatto che la potenza viene sprecata sotto forma di calore attraverso il resistore variabile. Non penso che oggi ci sia nessuno di questi vecchi tipi di "reostato" (resistore variabile). Il nuovo design sul mercato modifica la forma d'onda CA in modo che si trovi solo su una parte di ciascun ciclo. Questo design è più efficiente in quanto non spreca energia inutilizzata, tuttavia il componente di silicio utilizzato nel dimmer deve anche dissipare il calore e lo fa attraverso la sua flangia di montaggio (di solito in alluminio). Questo è uno dei motivi per cui solo un certo numero di interruttori e fili può essere nella scatola.

Ho testato un dimmer rotativo Leviton da $ 5, valutato 600 watt, attenuando le luci di Natale. Il carico è stato di 520 watt. Il dimmer ha funzionato attenuando la tensione CA fornita. Quello che ho scoperto è che la temperatura del dimmer è aumentata quando la tensione CA è massima e la temperatura è diminuita quando la tensione è stata attenuata. Inizialmente pensavo che il calore dissipato aumentasse durante l'oscuramento, ma ora sembra che la maggior parte del calore generato sia dovuta all'inefficienza dei transistor all'interno. Più alta è la tensione e più corrente scorre attraverso più calda diventa l'unità. A 520 watt di carico faceva abbastanza caldo da non poter toccare il dissipatore di calore per più di qualche secondo.

La lezione qui è non usare i dimmer se lasci la luce al massimo per la maggior parte del tempo. L'energia non convertita in luce viene sprecata come calore. Dimmerare la luce consumerà meno elettricità e ti farà risparmiare denaro. Che la luce sia oscurata o meno, il dimmer spreca un po 'di energia sotto forma di calore. L'energia sprecata aumenta proporzionalmente al carico.

Dimmerare le luci ridurrà il consumo di energia. Alcune persone hanno suggerito che qualsiasi energia che non esce dalla lampadina sta invece facendo calore all'interruttore. Mentre un po 'di energia produrrà calore, non userai quasi la stessa energia della lampadina.

Ecco alcune semplici equazioni di potenza matematica elettrica: P = IE La potenza è uguale alla corrente volte la tensione la tensione totale attraverso il circuito è essenzialmente costante ~ 120 V CA.

Se il tuo dimmer è un semplice resistore reostato, quando aumenti la resistenza la tua corrente si abbasserà secondo la legge di Ohm V = La tensione IR è uguale alla corrente volte la resistenza, poiché la tensione è costante possiamo riorganizzare dividendo entrambi i lati da "R" a I = V / R per dimostrare che la corrente diminuisce quando la resistenza aumenta con una tensione costante.

un altro modo di scrivere la legge di potenza è: P = (V ^ 2) / R con tensione mantenuta costante e resistenza che aumenta la potenza di uscita diminuirà. Il potere ha una correlazione negativa con la resistenza.

se avessi una lampadina da 100 W e dimmerassi a 50 W in uscita, NON produrrai 50 W di calore sul Dimmer. Ciò brucerebbe la tua casa.

L'altro tipo di dimmer che probabilmente vedrai è un dimmer TRIAC. Questo dimmer essenzialmente accende e spegne la corrente oltre 100 volte al secondo, quindi consumerà meno energia poiché le luci si spengono per una quantità maggiore di tempo ogni secondo, più sono dimmerate.

Stai davvero parlando di un problema "Watts vs VA".

Torna indietro e guarda l'illustrazione del "triac dimmer" di Tester101.

• Watts è la potenza effettivamente utilizzata (esclusa l'area nera sotto l'onda sinusoidale).
• VA è l' intera onda sinusoidale che il generatore deve generare per creare la parte utilizzata.

"Fattore di potenza" è la differenza tra i watt effettivamente utilizzati e l'intera onda sinusoidale. E i dimmer per triac hanno uno scarso "fattore di potenza", che varia ovviamente in base all'impostazione.

Quindi, per generare capacità, il dimming del triac non risparmia molta energia, perché o il generatore deve creare l'intera onda sinusoidale, oppure è necessario eseguire una "correzione del fattore di potenza" per ridistribuire l'energia attorno alla forma d'onda completa. Questo è qualcosa in cui i "convertitori rotanti" erano piuttosto bravi, interamente come un effetto collaterale: l'inerzia nella macchina rotante serviva da "condensatore AC" per spostare l'energia nel tempo per ridistribuirla attorno all'onda sinusoidale. Certo che ora sarebbe fatto elettronicamente.

Tuttavia, il tuo misuratore osserva solo la potenza che stai utilizzando e non sa nulla del fattore di potenza. Quindi stai facendo un affare, devi solo pagare per la parte dell'onda sinusoidale che usi.

L'elettricità per me è una scienza nera e non ho esperienza in materia. Ma mi sembra che quando si utilizza un dimmer di tipo a resistenza si trascina energia attraverso il misuratore verso l'interruttore e quindi si limita la consegna all'apparecchio o al globo cambiando parte di quella potenza indesiderata in calore. Ciò significherebbe risparmiare energia usando un dimmer di tipo resistore è un'illusione. Sicuramente il risultato che vedi è meno leggero. Ma ciò per cui paghi non è ciò che vedi ma ciò che è registrato al contatore. Dimmer più recenti che accendono / spengono 120 volte al secondo sono una storia diversa.