У нас с женой несколько лампочек на диммерах по всему дому. Мы обычно предпочитаем окружающее освещение от тусклых ламп. Мне любопытно, если мы экономим электричество, уменьшая свет. Мне кажется, что я где-то читал, что диммеры работают, быстро включая и выключая ток, но, вероятно, я принципиально не понимаю, как работает диммер.

Да. И вот почему.

Реостат диммеры

Старые диммеры использовали переменный резистор для затемнения света. Давайте посмотрим на простой пример.

Мы можем найти полное сопротивление (RT), сложив все сопротивление.

RT = R1 + R2 = 0 Ом + 144 Ом = 144 Ом

Тогда мы можем найти общий ток (ИТ).

IT = ET / RT = 120 В / 144 Ом = .83A

Затем мы рассчитаем напряжение на каждой резистивной нагрузке.

E1 = IT * R1 = .83A * 0 Ом = 0 В

E2 = IT * R2 = .83A * 144 Ом = 120 В

Наконец, мы рассчитаем общую мощность (Вт)

WT = V ^ 2 / R = 120 В ^ 2/144 Ом = 100 Вт

Давайте посмотрим, что происходит, когда мы увеличиваем сопротивление R1

RT = 200 Ом + 144 Ом = 344 Ом

IT = 120 В / 344 Ом = .349A

E1 = .349A * 200 Ом = 69,77 В

E2 = .349A * 144 Ом = 50,23 В

WT = 120 В ^ 2/344 = 41,86 Вт

Как видите, мы увеличили сопротивление R1 и эффективно снизили напряжение на R2. И теперь у нас тусклый свет.

Тиристорный диммер

Современные диммеры используют TRIAC , чтобы сократить время, в течение которого свет включается. Однако из-за схемотехники в диммере прямая экономия энергии 1: 1 не достигается. Уменьшение света до 50% не будет означать 50% экономии электроэнергии.

Типичная форма волны в системе переменного тока будет выглядеть следующим образом.

TRIAC предотвращает прохождение электричества каждый раз, когда напряжение достигает 0, что-то вроде этого.

Таким образом, вы получите форму волны, которая выглядит следующим образом.

С TRIAC свет фактически выключается и включается 120 раз в секунду. С каждым циклом вы экономите небольшое количество энергии. Достаточно ли этого, чтобы на самом деле увидеть счет за электричество? Я думаю, это будет зависеть от того, как долго светится, и какой процент они тускнеют.

Короткий ответ - да, вы сэкономите на стоимости электроэнергии. Вероятно, любой диммер, изготовленный за последние 20 лет, имеет технологию, позволяющую сэкономить ваши деньги. Это от Lutron , одного из крупнейших производителей диммеров в мире.

Как видите, вы не только сэкономите электроэнергию, но ваши лампы будут работать дольше. Вот почему лампы на 130 вольт служат дольше, чем лампы на 120 вольт.

Светодиодные диммеры просты, но чтобы получить наилучшие впечатления, вам понадобится диммер, разработанный для светодиодов. У них есть то, что я раньше называл триммером, чтобы вы могли настроить диммер так, чтобы он использовал весь диапазон затемнения. Регулировочные винты использовались для управления скоростью вентилятора, и вы должны отрегулировать регулировочный винт так, чтобы вентилятор вращался, когда регулятор скорости поворачивается к более низкому значению.

Это может зависеть от типа диммера - более старые из них просто использовали для сброса нагрузки через резистор, поэтому вы в итоге рассеивали ту же мощность, просто преобразовав ее в тепло в резисторе, а не в тепло и свет в лампе.

Современные должны экономить электроэнергию, они быстро включаются и выключаются и просто меняют рабочий цикл, чтобы дать больше или меньше времени на включение.

В последнее время я потратил немало времени на изучение именно этого вопроса, в том числе оплатил электрику, чтобы он пришел к нам домой. У него не было понимания проблемы. Большинство диммеров, которые вы покупаете, являются просто переменными резисторами. Это означает, что если в цепи имеется лампочка мощностью 100 Вт, но она затенена на полпути, вы посылаете 50 Вт на лампу, а 50 Вт превращаются в тепло в распределительной коробке.

Вылейте слишком много тепла в распределительную коробку, и вы можете обнаружить, что готовите диммер. В нашем случае, 300 Вт лампочек на диммере, приглушенных до слабого окружающего освещения, было достаточно, чтобы приготовить диммер, который рассчитан на 500-600 Вт. (Наш электрик увидел, что диммер теоретически рассчитан на мощность, поэтому это не может быть нашей проблемой.)

Таким образом, нет, вы НЕ экономите электроэнергию, уменьшая яркость лампы, по крайней мере, с помощью стандартного диммера. Вы можете купить светодиодные лампы или лампы КЛЛ, чтобы помочь здесь. Но имейте в виду, что все светодиодные лампы не работают на всех диммерных выключателях. А лампы КЛЛ не очень хорошо тускнеют, даже те, которые предназначены для затемнения.

Вы также можете купить электронный диммер. Это диммер, который выполняет свою работу, полностью отключая питание, много раз в секунду. Это действительно экономит электроэнергию, потому что электроны, которые не попадают на свет, не просто шунтируются через резистор для генерации тепла. Электронные диммеры дороже. Обратите внимание, что большинство диммеров, которые вы покупаете в домашнем магазине, все еще являются резисторами.

Наконец, вы можете сделать еще одну вещь. Если вы обычно запускаете выключатель, затемненный достаточно далеко, поместите в гнезда меньшее или меньшее количество лампочек. Например, у нас было пять ламп накаливания мощностью 60 Вт на одну цепь, которые мы обычно освещали приглушенным светом для освещения. Хотя я планирую купить светодиодные лампы для их замены, затемняемые светодиоды сейчас слишком дороги, чтобы оправдать это. Проще было просто отказаться от 3 из 5 лампочек. Две 60-ваттные лампы, все еще затемненные на полпути, вполне достаточны, чтобы осветить область так, как мы хотели, чтобы она освещалась.

Хотя реостаты использовались в качестве диммеров в театральном освещении еще в первые дни, это не было распространено с 1950-х годов или ранее, и я никогда не видел бытового диммера, в котором не использовался тиристор. Вы не экономите много энергии ламп накаливания с диммированием из-за крайне нелинейного отношения эффективности к температуре (яркости) нити накала, но это НЕ из-за сгорания дополнительного напряжения в диммере. Вместо того, чтобы лампа была затемнена, световой поток смещается в сторону инфракрасного излучения, причем больший процент мощности превращается прямо в тепло в лампе, чем видимый свет. Вы все еще сохраняете некоторые, но не так много, как вы думаете.

Некоторые из современных светодиодных ламп, которые могут быть затемнены, действительно экономят много энергии. В нескольких измерениях, которые я измерил, «лампочка» мощностью 10-13 Вт, уменьшенная до того, что выглядит примерно вдвое ярче, чем мои глазные яблоки, потребляет всего 2-3 Вт.

С лампами накаливания (которые, как другие заметили, являются единственно надежными лампами с регулируемой яркостью), даже в лучшем случае их световая отдача снижается быстрее, чем их энергопотребление - например, (составленные числа, но принцип верен), если вы уменьшите их до 75% от нормальной яркости, вы по-прежнему используете, может быть, 80-90% от первоначальной мощности. Чем они ярче, тем они эффективнее.

Хотя верно то, что добавление переменного сопротивления последовательно с лампочкой приведет к снижению тока и, следовательно, к снижению мощности (при увеличении сопротивления), факт остается фактом: мощность теряется в виде тепла через переменный резистор. Я не думаю, что какие-либо из этих старых типов реостатов (с переменным резистором) продаются сегодня. Более новый дизайн на рынке изменяет форму сигнала переменного тока, чтобы он присутствовал только на части каждого цикла. Эта конструкция более эффективна, так как она не тратит неиспользованную энергию, однако кремниевый компонент, используемый в диммере, также должен рассеивать тепло и делает это через свой монтажный фланец (обычно алюминий). Это одна из причин, по которой в коробке разрешено находиться только определенное количество переключателей и проводов.

Я протестировал поворотный диммер Leviton стоимостью 5 долларов, рассчитанный на 600 Вт, приглушив рождественские огни. Нагрузка составила 520 Вт. Диммер работал, ослабляя подаваемое переменное напряжение. Я обнаружил, что температура диммера повышается при максимальном напряжении переменного тока, а температура снижается при ослаблении напряжения. Сначала я думал, что рассеиваемое тепло увеличивается при уменьшении яркости, но теперь похоже, что большая часть генерируемого тепла происходит из-за неэффективности транзисторов внутри. Чем выше напряжение и больше тока, протекающего через горячее устройство. При нагрузке 520 Вт стало достаточно жарко, чтобы я не мог дотронуться до радиатора дольше, чем на несколько секунд.

Урок здесь - не используйте диммеры, если вы собираетесь оставить свет включенным в большинстве случаев. Энергия, не преобразованная в свет, теряется в виде тепла. Приглушение света потребляет меньше электроэнергии и экономит ваши деньги. Независимо от того, тусклый свет или нет, диммер тратит энергию в виде тепла. Потраченная впустую энергия увеличивается пропорционально нагрузке.

Приглушение света уменьшит потребление энергии. Некоторые люди предполагают, что любая энергия, не выходящая из лампы, вместо этого нагревает выключатель. Хотя некоторая энергия будет нагревать, вы не будете использовать почти столько же энергии, сколько у лампочки.

Вот несколько простых математических уравнений мощности: P = IE Power равна текущему напряжению, умноженному на общее напряжение в цепи, по существу, постоянное ~ 120 В переменного тока.

Если ваш диммер представляет собой простой резистор Rheostat, то при увеличении сопротивления ваш ток будет уменьшаться в соответствии с законом Ома V = ИК-напряжение равно сопротивлению, умноженному на текущее, так как напряжение постоянное, мы можем переставить его, разделив обе стороны на «R» на I = V / R, чтобы доказать, что ток уменьшается по мере увеличения сопротивления с постоянным напряжением.

другой способ записи степенного закона: P = (V ^ 2) / R с постоянным напряжением и уменьшением сопротивления при увеличении выходной мощности. Власть имеет отрицательную корреляцию с сопротивлением.

если бы у вас была лампочка мощностью 100 Вт, а мощность затемненной до 50 Вт, вы бы НЕ производили 50 Вт тепла на диммере. Это сожжет твой дом.

Другой тип диммера, который вы, вероятно, увидите, это диммер TRIAC. Этот диммер, по существу, включает и выключает питание более 100 раз в секунду, таким образом, он будет использовать меньше энергии, так как свет выключается с большей периодичностью каждую секунду, чем больше он затемняется.

Вы действительно говорите о проблеме "Уоттс против В.А."

Вернитесь назад и посмотрите на иллюстрацию «triac dimmer» Tester101.

• Ватт - это мощность, которую вы фактически используете (исключая черную область под синусоидой).
• VA - это вся синусоида, которую генератор должен сгенерировать для создания используемой вами детали.

«Коэффициент мощности» - это разница между ваттами, которые вы фактически используете, и всей синусоидальной волной. А диммеры симистора имеют плохой «коэффициент мощности», который, очевидно, зависит от настроек.

Таким образом, для генерации мощности симисторное сглаживание не экономит столько энергии, потому что либо генератор должен создать всю синусоидальную волну, либо необходимо выполнить некоторую «коррекцию коэффициента мощности», чтобы перераспределить энергию вокруг полной формы волны. Это было то, что «вращающиеся преобразователи» были довольно хороши, полностью как побочный эффект: инерция в прядильной машине служила «конденсатором переменного тока» для энергии сдвига во времени, чтобы перераспределить ее вокруг синусоиды. Конечно, теперь это будет сделано в электронном виде.

Тем не менее, ваш измеритель только наблюдает за мощностью, которую вы используете, и ничего не знает о коэффициенте мощности. Таким образом, вы заключаете сделку, оплачивая только ту часть синусоиды, которую вы используете.

Электричество для меня - черная наука, и у меня нет опыта в этом вопросе. Но мне кажется, что при использовании диммера резисторного типа вы протягиваете мощность через измеритель к коммутатору, а затем ограничивает подачу на прибор или глобус, изменяя часть этой нежелательной мощности на тепло. Это означает, что экономия энергии с помощью диммерного переключателя резисторного типа - иллюзия. Конечно, результат, который вы видите, менее легок. Но вы платите не за то, что видите, а за тем, что регистрируется на счетчике. Более новые диммеры, которые включают / выключают питание 120 раз в секунду, это отдельная история.