Come funzionano i controller per ventilatori a soffitto?

Ci sono alcuni dispositivi che sembrano normali dimmer per la luce, ma sono venduti espressamente per il controllo della velocità della ventola a soffitto. Ad esempio: Lutron Diva Quiet controllo a 3 velocità . A differenza di un normale dimmer, questo ha un interruttore a tre posizioni per basse, medie e alte velocità, invece di una manopola a variazione continua. Il manuale mostra il cablaggio tipico, che è come un normale dimmer:

(il cavo rosso / bianco non collegato è per un circuito a 3 vie opzionale)

Ho sentito la gente dire "non far funzionare un ventilatore su un dimmer; inizierai un incendio", ma non dire perché. Tuttavia, che Lutron vende questo dispositivo espressamente per i fan, suggerisce che è qualcosa di diverso da un normale dimmer per la luce del triac, e che è totalmente sicuro, ma non dicono anche perché.

So anche quando ho comprato questa casa, è stato installato un diverso, più brutto controller della ventola di tipo simile. Potrebbe essere che questo ventilatore da soffitto sia progettato per questo tipo di controllo, dove altri no?

Qualcuno può dirmi, come ingegnere elettrico, esattamente cosa fanno questi regolatori di velocità della ventola, elettricamente? In che modo differiscono dai normali dimmer a luce triac?

Recentemente (oggi) ho aiutato qualcuno con i lavori di ristrutturazione a casa, inclusa la sostituzione dei controller della ventola a tre velocità. Quello vecchio, che abbiamo strappato e sostituito, è mostrato di seguito. Nota lo schema del circuito grezzo sull'oggetto scatola nera (il controller della velocità della ventola.)

Ne deduco che il controller della ventola funziona inserendo una capacità nel circuito di alimentazione della ventola. La velocità lenta si ottiene utilizzando il condensatore da 4,3uF (viola, P), la velocità media si ottiene utilizzando il condensatore da 2,1uF (rosso, R) e l'alta velocità si ottiene mediante connessione diretta (nessun condensatore).

Ecco uno schema circuitale per un controller motore a tre velocità molto simile di Clipsal.

Non capisco i motori a induzione monofase abbastanza bene da affermare con certezza esattamente come la capacità aggiuntiva modifica la velocità del motore. Scusate!

Si noti che i motori asincroni monofase non si avviano automaticamente e devono includere un avvolgimento ausiliario sfasato per fornire la coppia di avviamento. Lo sfasamento è fornito da un condensatore, che può essere rilevante. (Se qualcuno sa di più sul funzionamento dei motori asincroni monofase, si prega di farsi avanti!)

La mia comprensione dei dimmer di luce è che non controllano la tensione ma interrompono la tensione durante parte del ciclo. Un triac è diverso da un transistor in quanto ha solo stati off / on, è possibile disattivarlo, ma un attraversamento zero lo reimposta su on. Quindi con un timer R / C è possibile spegnerlo qualche volta dopo l'attraversamento zero e si riaccenderà dopo l'attraversamento zero successivo. In questo modo si riduce la quantità di tempo per ciclo in cui è accesa. Funziona bene per una luce che si illuminerà durante il ciclo e appianerà la curva di potenza. Un motore vibrerà perché lo si accende e si spegne durante ciascun ciclo e le bobine / lo statore saltano e creano rumore.

Non so perché questo causerebbe un incendio. I dimmer di luce sono generalmente classificati a 1500 W, quindi molto più del motore del ventilatore. Ma potrebbe esserci del calore causato dalla commutazione di un carico induttivo - solo indovinare, o calore nelle bobine del motore dalla forma d'onda irregolare?

C'è una caduta di tensione attraverso il condensatore. La quantità di caduta di tensione è inversamente proporzionale al valore della sua capacità. L'uso di valori diversi di condensatore in serie con il motore del ventilatore comporterà l'applicazione di diversi livelli di tensione al motore del ventilatore. La velocità del motore del ventilatore è determinata dalla tensione applicata. I condensatori vengono utilizzati per ottenere una caduta di tensione perché non creano calore come farebbe una resistenza che potrebbe quindi rappresentare un rischio di incendio.

Non sono un ingegnere elettrico ma ho avuto questo problema. Stavo cercando di controllare 2 ventilatori da sala normali montati a soffitto con un controller di ventole montato su scatola a 3 velocità di lutron (che in seguito ho riscontrato essere un problema perché l'assorbimento di amperaggio combinato ha superato la capacità dell'interruttore). I ventilatori erano motori a presa a velocità multipla senza condensatore. Con le ventole commutate in alto e il controller a parete in alto hanno funzionato bene. Quando ho impostato il controller sull'impostazione media (44 V CA), le ventole smettevano di funzionare, anche sull'impostazione bassa (26 V CA). Quindi ho aperto una ventola di raffreddamento per scoprire che si trattava di un motore di ventilazione a rubinetto singolo con un condensatore controllato con una scatola nera per la velocità. Quindi la mia teoria è che un motore a ventola multi-velocità avrà bisogno di una sorta di condensatore in linea con il circuito di avvolgimento ad alta velocità (5uf?) Per funzionare alle tensioni più basse delle posizioni media e bassa dell'interruttore. Senza condensatore la tensione non ha abbastanza sfere (per mancanza di un termine migliore) per mantenere il motore della ventola che gira a tensione ridotta. Anche il controller della ventola ha una corrente nominale di 1,5 A e un controller della luce ha una corrente nominale di soli 600 W, penso che sia qui che entra in vigore il pericolo di incendio.

Ho studiato il controller fornito con un fan di Westinghouse che ho appena acquistato. Solo il cavo di alimentazione passa attraverso il controller e ogni impostazione di velocità modifica la tensione A / C sul lato di uscita del controller come segue:

1. 120 V CA.
2. 90 V CA.
3. 80 V CA.
4. 70 VAC
5. 60 VAC

Poiché la velocità del motore A / C può essere controllata solo modificando la frequenza dell'alimentazione, devo presumere che il trasformatore nel controller sia stato il primo stadio del controllo di potenza e che il ventilatore abbia un raddrizzatore e un motore D / C. Questa è un'ipotesi, ma è l'unica cosa che ha senso e sarebbe un modo molto efficiente per controllare un fan.

I ventilatori a soffitto hanno una corrente nominale più elevata rispetto alle luci e una corrente più alta significa più riscaldamento (il riscaldamento causato dalla corrente è proporzionale al quadrato della corrente). I termoregolatori sarebbero equipaggiati per gestire maggiori quantità di calore, mentre i dimmer leggeri che normalmente funzionano a correnti più basse brucerebbero a causa del surriscaldamento.

Per quanto riguarda il funzionamento del dispositivo, sia il controllo della velocità della ventola che l'oscuramento della luce implicano sostanzialmente il controllo della quantità di energia che viene fornita al carico (luci / ventilatore a seconda dei casi). Il circuito del regolatore / dimmer ha l'effetto complessivo di un interruttore, la cui azione può essere controllata per regolare la quantità di energia fornita al carico.