Как работают контроллеры потолочных вентиляторов?

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:

(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?

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).

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.

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!)

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?

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.

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.

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.

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.