Как работают контроллеры потолочных вентиляторов?

19

Есть некоторые устройства, которые выглядят как обычные диммеры, но продаются специально для управления скоростью потолочного вентилятора. Например: Lutron Diva Тихое 3-скоростное управление . В отличие от обычного диммера, он имеет трехпозиционный переключатель для низких, средних и высоких скоростей вместо бесступенчатой ​​ручки. В мануале показана типичная проводка, которая похожа на обычный диммер:

схема подключения

(неподключенный красный / белый провод предназначен для дополнительной трехпроводной цепи)

Я слышал, как люди говорят: «Не запускайте вентилятор на диммере, у вас начнется пожар», но не говорите почему. Тем не менее, тот факт, что Lutron продает это устройство для фанатов, предполагает, что это нечто иное, чем обычный симисторный диммер, и что оно абсолютно безопасно, но они также не говорят, почему.

Я также знаю, когда я купил этот дом, был установлен другой, более уродливый контроллер вентилятора того же типа. Может ли быть так, что этот потолочный вентилятор предназначен для такого типа управления, а другие нет?

Может ли кто-нибудь сказать мне как инженеру-электрику, что именно делают эти регуляторы скорости вращения вентилятора в электрическом режиме? Чем они отличаются от обычных симисторных диммеров?

Фил Фрост
источник
Возможно, что-то в частотной области, но это чисто предположение ...
Мэтт Янг
1
Предполагается, что потолочные вентиляторы имеют несколько обмоток, например, автотрансформатор. Таким образом, 3-скоростной переключатель может просто выбрать один из трех доступных нажатий. Из вики : «У них может быть несколько отводов рядом с одним электрическим концом обмотки, что обеспечивает переменную скорость и мощность за счет выбора одного отвода за раз, как в потолочных вентиляторах».
Ли-Аунг Ип
9
Примечание для близких: если «пожалуйста, помогите мне понять принцип работы X», это не касается электрического дизайна, я не знаю, что это такое. Может быть, мне нужно сформулировать вопрос как «как мне спроектировать регулятор скорости вращения вентилятора?»
Фил Фрост
@ Li-aungYip Я знаю, что у контроллера скорости есть только два провода, поэтому он подключен последовательно с вентилятором и не может переключаться между несколькими обмотками.
Фил Фрост
@PhilFrost: вы можете найти руководство для этого контроллера скорости вентилятора?
Ли Аунг Ип

Ответы:

12

Я недавно (сегодня) помогал кому-то с ремонтом дома, включая замену трехскоростных контроллеров вентиляторов. Старый, который мы вырвали и заменили, показан ниже. Обратите внимание на грубую принципиальную схему на объекте черного ящика (регулятор скорости вращения вентилятора).

введите описание изображения здесь

Я предполагаю, что контроллер вентилятора работает, вставляя емкость в цепь питания вентилятора. Низкая скорость достигается с помощью конденсатора 4,3 мкФ (фиолетовый, P), средняя скорость достигается с помощью конденсатора 2,1 мкФ (красный, R), а высокая скорость достигается с помощью прямого подключения (без конденсатора).

Вот принципиальная схема очень похожего трехскоростного контроллера двигателя от Clipsal.

введите описание изображения здесь

Я не достаточно хорошо понимаю однофазные асинхронные двигатели, чтобы точно сказать, как дополнительная емкость изменяет скорость двигателя. Сожалею!

Обратите внимание, что однофазные асинхронные двигатели не запускаются автоматически и должны иметь сдвинутую по фазе вспомогательную обмотку для обеспечения пускового момента. Сдвиг фазы обеспечивается конденсатором, который может иметь значение. (Если кто-то знает больше о работе однофазных асинхронных двигателей, пожалуйста, приходите!)

Ли Аунг Йип
источник
Я считаю, что способ, которым емкость изменяет скорость двигателя, похож на использование конденсатора в качестве источника питания без трансформатора. Например, см. Документ «Микрочип»: ww1.microchip.com/downloads/en/appnotes/00954a.pdf. В основном, он использует конденсатор для формирования фильтра верхних частот, где срез находится в пределах частоты переменного тока 60 Гц.
Zuofu
2
Вентилятор можно рассматривать как сложную нагрузку. Добавление емкости меняет коэффициент мощности, изменяя, сколько энергии вентилятор рассеивает в виде тепла. Большая мощность рассеивается при нагревании = меньшая мощность при вращении двигателя = медленнее. Это избыток тепла , что также заставляет их начать огонь / шум / и т.д.
Стивен Гольдаде
1
@ StevenGoldade: я не уверен, что это ответ. Изменение коэффициента мощности не должно существенно изменять количество энергии, рассеиваемой в виде тепла, - только общее количество рассеиваемой мощности.
Ли Аунг Ип
6
Неужели это просто реактивное сопротивление конденсатора? 4u3F имеет реактивное сопротивление 616 Ом при 60 Гц.
user207421
Я думаю, что этот ответ поменял местами медленную и среднюю скорости. Конденсатор меньшего размера будет иметь больший импеданс, обеспечивая более медленную скорость.
перицинтион
1

Я понимаю, что диммеры света не контролируют напряжение, а отключают напряжение во время части цикла. Симистор отличается от транзистора тем, что он имеет только состояния включения / выключения, вы можете отключить его, но переход через ноль сбрасывает его во включенное состояние. Таким образом, с таймером R / C вы можете выключить его через некоторое время после пересечения нуля, и он снова включится после следующего пересечения нуля. Таким образом, вы уменьшаете количество времени на цикл, в которое включено питание. Это хорошо работает для света, который будет светиться в течение всего цикла и сгладить кривую мощности. Двигатель будет вибрировать, потому что вы включаете и выключаете его в каждом цикле, и катушки / статор скачут и создают шум.

Я не знаю, почему это может привести к пожару. Диммеры обычно рассчитаны на 1500 Вт, что намного больше, чем у двигателя вентилятора. Но может быть какое-то тепло, вызванное переключением индуктивной нагрузки - просто угадывание, или тепло в катушках двигателя от неправильной формы волны?

Майк
источник
2
у вас есть триак назад. Когда триак срабатывает, он остается включенным, пока ток через него не упадет ниже его удерживающего тока (довольно близко к нулю). Стандартный режим работы состоит в том, чтобы задержать запуск - чем больше задержка, тем меньше время включения - и позволить нормальному пересечению нуля сети отключить триак в конце каждого полупериода.
Транзистор
1
В действительности TRAIC могут и часто используются для привода двигателя, и ни один двигатель не будет «вибрировать» взад и вперед в результате. Тем не менее, для этого TRIAC должен иметь демпфирующий индуктивный удар двигателя и / или быть специально сконструирован для большей устойчивости к нему, чем тот, который предназначен для работы с диммером.
Крис Страттон
1

На конденсаторе наблюдается падение напряжения. Величина падения напряжения обратно пропорциональна величине его емкости. Использование различных значений конденсатора последовательно с двигателем вентилятора будет означать, что к двигателю вентилятора применяются различные уровни напряжения. Скорость двигателя вентилятора определяется приложенным напряжением. Конденсаторы используются для достижения падения напряжения, потому что они не выделяют тепло, как резистор, который, следовательно, представляет опасность возгорания.

Патрик У
источник
0

Я не инженер-электрик, но у меня была эта проблема. Я пытался управлять 2-мя потолочными обычными комнатными вентиляторами с помощью 3-скоростного встроенного в коробку контроллера вентиляторов lutron (что позже я обнаружил, что проблема была из-за того, что объединенное потребление тока превысило мощность переключателя). Вентиляторы были многоскоростными отводными двигателями без конденсатора. Когда вентиляторы переключились на высокий уровень, а настенный контроллер - на высокий, они работали нормально. Когда я переключил контроллер на среднюю настройку (44 В переменного тока), вентиляторы перестали работать, в том числе на низких настройках (26 В переменного тока). Итак, я открыл вентилятор, который обнаружил, что это был один вентиляторный двигатель с конденсатором, управляемым черным ящиком для скорости. Таким образом, моя теория заключается в том, что многоскоростному двигателю вентилятора с отводом требуется определенный тип конденсатора, встроенного в цепь высокоскоростной обмотки (5 мкФ?), Чтобы работать при более низких напряжениях среднего и низкого положения переключателя. Без конденсатора у напряжения недостаточно шариков (из-за отсутствия лучшего срока), чтобы двигатель вентилятора вращался при пониженном напряжении. Кроме того, контроллер вентилятора имеет номинальный ток 1,5 А, а контроллер освещения имеет номинальный ток всего 600 Вт, я думаю, именно здесь вступает в силу пожароопасность.

Brendan
источник
-1

Я изучил контроллер, который шел с вентилятором Westinghouse, который я только что купил. Через контроллер проходит только силовой провод, и каждая установка скорости изменяла напряжение кондиционера на стороне выхода контроллера следующим образом:

  1. 120 В переменного тока
  2. 90 В переменного тока
  3. 80 В переменного тока
  4. 70 В переменного тока
  5. 60 В переменного тока

Поскольку скорость двигателя кондиционера можно регулировать только путем изменения частоты питания, я должен предположить, что трансформатор в контроллере был первой ступенью управления мощностью, а вентилятор имеет выпрямитель и двигатель переменного тока. Это предположение, но это единственное, что имеет смысл, и это будет очень эффективный способ управления вентилятором.

Джим Мур
источник
1
Двигатель вентилятора будет асинхронным двигателем. Когда такой двигатель приводит в движение вентилятор, существует особый случай, когда крутящий момент, требуемый нагрузкой, быстро падает с частотой вращения. Крутящий момент асинхронного двигателя падает при подаче его от более низкого напряжения. Два эффекта хорошо сбалансированы, поэтому практично контролировать скорость асинхронного двигателя, приводящего в движение вентилятор, просто изменяя напряжение. Скольжение двигателя будет увеличиваться при падении напряжения.
Кевин Уайт
-2

Потолочные вентиляторы имеют более высокий номинальный ток, чем лампы, а более высокий ток означает больший нагрев (нагрев, вызванный током, пропорционален квадрату тока). Контроллеры вентиляторов будут оборудованы для обработки большего количества тепла, в то время как легкие диммеры, которые обычно работают при более низких токах, будут гореть из-за перегрева.

Что касается работы устройства, то как управление скоростью вентилятора, так и регулировка освещенности в основном включают в себя управление количеством энергии, которая подается на нагрузку (освещение / вентилятор в зависимости от обстоятельств). Схема регулятора / диммера имеет общий эффект переключателя, действие которого можно контролировать для регулирования количества энергии, подаваемой на нагрузку.

user34482
источник
1
Средний устойчивый ток потолочного вентилятора ниже, чем у лампы накаливания мощностью 60 Вт.
Мэтт Янг
1
Я был вокруг диммера, прикрепленного к потолочному вентилятору. Ничего не сгорело (хотя мотор, конечно, издавал раздражающее количество шума).
Игнасио Васкес-Абрамс