Ми з дружиною маємо кілька ламп на диммерних вимикачах по всьому нашому дому. Як правило, ми віддаємо перевагу зовнішньому освітленню, яке забезпечується затемненим світлом. Мені цікаво, хоча ми економимо електроенергію, затухаючи світло. Я відчуваю, що десь читаю, що диммери працюють, швидко вмикаючи та вимикаючи струм на світло, хоча це так само ймовірно, що я принципово не розумію, як працює диммер.

Так. І ось чому.

Реостатні димери

Старі димери, використовували змінний резистр для затемнення світла. Розглянемо простий приклад.

Ми можемо знайти повний опір (RT), склавши весь опір.

RT = R1 + R2 = 0 Ом + 144 Ом = 144 Ом

Тоді ми можемо знайти загальний струм (ІТ).

IT = ET / RT = 120V / 144 Ом = .83A

Потім ми обчислимо напругу для кожного резистивного навантаження.

E1 = IT * R1 = .83A * 0 Ом = 0V

E2 = IT * R2 = .83A * 144 Ом = 120В

Нарешті, ми підрахуємо загальну потужність (WT)

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

Давайте подивимося, що відбувається, коли ми збільшуємо опір R1

RT = 200 Ом + 144 Ом = 344 Ом

IT = 120V / 344 Ом = .349A

E1 = .349A * 200 Ом = 69,77V

E2 = .349A * 144 Ом = 50,23В

WT = 120 В ^ 2/344 = 41,86 Вт

Як бачите, ми збільшили опір R1 і ефективно знизили напругу на R2. А тепер у нас тьмяне світло.

Тиристорний диммер

Сучасні диммери використовують TRIAC , щоб зменшити час увімкнення світла. Однак через схему в диммері немає прямої економії енергії 1: 1. Затемнення світла до 50%, не прирівнюється до 50% економії електроенергії.

Типова форма хвилі в системі змінного струму виглядала б так.

TRIAC запобігає надходженню електроенергії кожного разу, коли напруга досягає 0, щось подібне.

Отже, ви закінчуєте форму хвилі, яка виглядає приблизно так.

З TRIAC світло насправді вимикається та вмикається 120 разів за секунду. З кожним циклом ви економите невелику кількість енергії. Чи достатньо насправді побачити на своєму рахунку за електрику? Я думаю, це залежало б від того, як довго включаються фари та який відсоток вони тьмяні.

Коротка відповідь - так, ви заощадите електроенергію. Напевно, будь-який диммер, виготовлений за останні 20 років, має технологію, щоб заощадити гроші. Це від Lutron , одного з найбільших диммерних виробників у світі.

Як бачите, ви не тільки заощадите електроенергію, але і ваші світильники прослужать довше. Ось чому лампи 130 вольт тривають довше, ніж 120 вольт.

Затемнення світлодіодів легко, але для отримання найкращого затемнення вам знадобиться диммер, призначений для світлодіодів. У них є те, що я називав обрізним гвинтом, щоб ви могли налаштувати диммер, щоб використовувати весь діапазон затемнення. Обрізні гвинти використовувались для регулювання швидкості обертання вентилятора, і ви можете відрегулювати обрізний гвинт вниз, куди обертається вентилятор, коли регулятор швидкості повернуто на нижню установку.

Це може залежати від типу диммерів - старші, щойно використовувались для перекидання навантаження через резистор, тому ви закінчилися розсіювати ту саму потужність, просто перетворивши його на нагрівання в резисторі, а не на тепло і світло в лампочку.

Сучасні повинні заощадити енергію, вони швидко вмикаються та вимикаються, а просто змінюють робочий цикл, щоб дати більше або менше часу на "увімкнення".

Нещодавно я витратив досить багато часу на дослідження цього точного питання, в тому числі заплатив електрику завітати до нас додому. Він не мав розуміння проблеми. Більшість диммерів, які ви купуєте, - це просто змінні резистори. Це означає, що якщо у вас є ланцюг потужністю 100 Вт, але затьмарений наполовину, ви відправляєте на лампу 50 Вт, і 50 Вт перетворюється на тепло в комутаційний блок.

Скиньте занадто багато тепла у вимикач, і ви можете виявити, що готуєте диммер. У нашому випадку 300 Вт лампочок на диммері, приглушеному до слабкого освітлення, було достатньо для приготування диммерного вимикача, який розрахований на 500-600 Вт. (Наш електрик побачив, що диммерний вимикач теоретично встановлений для роботи з напругою, тому це не може бути нашою проблемою.)

Отже, ні, ви взагалі НЕ економите електроенергію, затемняючи лампочку, принаймні, за допомогою звичайного диммеру. Тут ви можете придбати світлодіодні або CFL лампочки. Але майте на увазі, що всі світлодіодні лампи, здається, не працюють на всіх диммерних вимикачах. А цибулини CFL зовсім не тьмяніють, навіть ті, які призначені для затемнення.

Ви також можете придбати електронний диммер. Це диммер, який виконує свою роботу, відключаючи живлення повністю, багато разів за секунду. Це дійсно економить електроенергію, тому що електрони, які не пропускають світло, не просто перемикаються через резистор для отримання тепла. Електронні диммери дорожчі. Зауважте, що більшість тьмяних вимикачів, які ви купуєте в домашньому магазині, все ще є резисторними.

Нарешті, ви можете зробити ще одне. Якщо ви звичайно запускаєте перемикач, затуманений досить далеко, то покладіть в посудини менше або менше лампочок. Наприклад, у нас було п'ять ламп розжарювання 60 Вт на одному контурі, які ми, як правило, бігали приглушеним способом для освітлення навколишнього середовища. Хоча я планую купувати світлодіодні лампочки для їх заміни, світлодіодні індикатори, що зменшуються, зараз занадто дорогі, щоб виправдати це. Простіше було просто відмовити 3 з 5 цибулин. Дві лампочки потужністю 60 Вт, все ще затемнені вниз наполовину, цілком адекватні для освітлення області, як ми хотіли, щоб вона була освітлена.

Хоча реостати використовувались в якості диммерів у театральному освітленні ще в перші дні, це не було звичайним явищем з 1950-х років або раніше, і я ніколи не бачив домашнього світлового диммера, який не використовував тиристор. Ви не економите багато ламп розжарювання енергії завдяки сильно нелінійному співвідношенню ефективності та температури нитки (яскравості), але це НЕ через те, що додаткове напруга спалюється в диммері. Замість того, як лампа затемнюється, світловіддача зміщується в бік інфрачервоного зв'язку з більшим відсотком потужності, що перетворюється прямо в тепло в колбі, ніж у видиме світло. Ви все-таки рятуєте деякі, але не настільки, як ви могли б подумати.

Деякі з сучасних світлодіодних лампочок, які можуть бути затемнені, дійсно заощаджують багато енергії. На кількох я вимірював, 10-13 Вт "лампочка" затьмарилася до того, що виглядає приблизно наполовину яскравішим для моїх очних яблук, притягує лише 2-3 Вт.

Якщо розжарювання (як, як зауважили інші), є єдиними надійно затемняються лампочками, навіть у найкращому випадку їх світловіддача зменшується швидше, ніж їх енергоспоживання - так, наприклад (складено число, але принцип дотримується), якщо ви затемните їх до 75% від нормальної яскравості, ви все ще використовуєте, можливо, 80-90% від початкової потужності. Чим вони яскравіші, тим ефективніші.

Хоча правда, що додавання змінного опору послідовно до лампочки зменшить струм і, таким чином, знизить потужність (у міру збільшення опору), залишається фактом, що потужність витрачається у вигляді тепла через змінний резистор. Я не думаю, що жоден із цих старих типів "реостат" (змінний резистор) продається сьогодні. Більш нова конструкція на ринку змінює форму сигналу змінного струму на лише частину кожного циклу. Ця конструкція є більш ефективною, оскільки не витрачає невикористану енергію, однак кремнієвий компонент, що використовується в диммері, також повинен розсіювати тепло і робить це через кріпильний фланець (зазвичай алюмінієвий). Це одна з причин, чому в коробці може бути лише певна кількість вимикачів і проводів.

Я випробував поворотний диммер Leviton на 5 доларів, потужністю 600 Вт, шляхом затемнення різдвяних вогнів. Навантаження становила 520 Вт. Диммер спрацьовував за рахунок послаблення напруги змінного струму, що подається. Я виявив, що температура диммеру збільшується, коли напруга змінного струму змішується, а температура зменшується, коли напруга зменшується. Спочатку я думав, що тепло, що розсіюється, піднімається під час затемнення, але тепер, схоже, більшість виробленого тепла відбувається через неефективність транзисторів всередині. Чим вище напруга, і більше струму, що протікає через гарячіший прилад, отриманий. При навантаженні 520 Вт нагрілося досить, що я не міг торкатися радіатора довше декількох секунд.

Урок тут - не використовувати диммери, якщо ви будете залишати світло на максимум більшість часу. Енергія, не перетворена на світло, витрачається як тепло. Затемнення світла використовуватиме менше електроенергії та заощадить ваші гроші. Незалежно від того, чи тьмяне світло, чи ні диммер витрачає деяку енергію у вигляді тепла. Витрачена енергія збільшується пропорційно навантаженню.

Затемнення ваших світильників зменшить енергоспоживання. Деякі люди припускають, що будь-яка енергія, що не вимикає лампочку, натомість нагріває перемикач. Хоча деяка потужність буде нагрівати тепло, ви не будете використовувати майже стільки енергії, скільки на лампочці.

Ось кілька простих електричних математичних рівнянь: P = IE Потужність дорівнює поточному часу напруга загальна напруга по ланцюгу по суті є постійною ~ 120 В змінного струму.

Якщо ваш диммер - це простий резистор реостата, то при підвищенні опору струм знизиться відповідно до закону Ома V = ІЧ Напруга дорівнює опору поточного часу, оскільки напруга постійне, ми можемо переставити ділення обох сторін на "R" на I = V / R, щоб довести, що струм зменшується, оскільки опір збільшується при постійній напрузі.

Інший спосіб написання закону про потужність: P = (V ^ 2) / R з напругою, що утримується постійною, а опір, що збільшує вихідну потужність, знизиться. Потужність має негативну кореляцію з опором.

якби у вас була лампочка потужністю 100 Вт і затемнена до 50 Вт, ви б НЕ виробляли 50 Вт тепла на Діммері. Це спалило б ваш будинок.

Інший тип диммеру, який ви, швидше за все, побачите, - це диммер TRIAC. Цей диммер, по суті, вмикає та вимикає живлення понад 100 разів на секунду, таким чином, буде витрачатися менше енергії, оскільки світло вимикається з більшою кількістю часу щосекунди, тим більше, що вони тьмяніють.

Ви насправді говорите про проблему "Втс проти ВА".

Поверніться назад і подивіться на ілюстрацію "triac dimmer" Tester101.

• Ваттс - це сила, яку ви фактично використовуєте (виключаючи чорну зону під синусоїдою).
• VA - це вся синусоїда, яку повинен створити генератор, щоб створити ту частину, яку ви використовуєте.

"Коефіцієнт потужності" - це різниця між ваттами, які ви фактично використовуєте, і всією синусоїдою. А тріакові димери мають поганий "коефіцієнт потужності", який змінюється залежно від встановлення.

Тож для отримання потужності триакційне затемнення не економить стільки енергії, оскільки або генератору необхідно створити всю синусоїду, або потрібно зробити «корекцію фактора потужності», щоб перерозподілити енергію навколо повної форми хвилі. Це щось "обертові перетворювачі" були досить непоганими, цілком як побічний ефект: інерція в прядильній машині слугувала "конденсатором змінного струму" для переміщення енергії в часі для перерозподілу її навколо синусоїди. Зрозуміло, зараз це буде зроблено в електронному вигляді.

Однак ваш лічильник лише спостерігає потужність, яку ви використовуєте, і нічого не знає про коефіцієнт потужності. Таким чином, ви отримуєте торг, лише заплативши за ту частину синусоїди, яку ви використовуєте.

Електрика для мене - це чорна наука, і я не маю знань з цього питання. Але мені здається, що, використовуючи диммер типу резистора, ви перетягуєте живлення через лічильник до вимикача, а потім обмежуєте подачу до приладу чи земної кулі, змінюючи частину цієї небажаної потужності для нагрівання. Це означає, що економія енергії за допомогою диммерного вимикача резистора є ілюзією. Впевнений, що результат, який ви бачите, менше світла. Але ви платите не те, що бачите, а те, що зареєстровано на лічильнику. Нові диммери, які включають / вимикають живлення 120 разів на секунду, - це вже інша історія.