Mi esposa y yo tenemos varias luces encendidas en nuestra casa. Generalmente preferimos la iluminación ambiental proporcionada por luces tenues. Sin embargo, tengo curiosidad si estamos ahorrando electricidad al atenuar las luces. Siento que leí en alguna parte que los atenuadores funcionan al encender y apagar rápidamente la corriente a una luz, aunque es muy probable que no entienda cómo funciona un interruptor de atenuación.

Si. Y he aquí por qué.

Atenuadores de reostato

Atenuadores viejos, utilizaban una resistencia variable para atenuar la luz. Veamos un ejemplo simple.

Podemos encontrar resistencia total (RT), sumando toda la resistencia.

RT = R1 + R2 = 0 ohmios + 144 ohmios = 144 ohmios

Entonces podemos encontrar la corriente total (IT).

IT = ET / RT = 120V / 144 ohmios = .83A

Luego calcularemos el voltaje a través de cada carga resistiva.

E1 = IT * R1 = .83A * 0 Ohmios = 0V

E2 = IT * R2 = .83A * 144 ohmios = 120V

Finalmente, calcularemos la potencia total (WT)

WT = V ^ 2 / R = 120V ^ 2/144 ohmios = 100 vatios

Veamos qué sucede cuando aumentamos la resistencia de R1

RT = 200 ohmios + 144 ohmios = 344 ohmios

IT = 120V / 344 ohmios = .349A

E1 = .349A * 200 ohmios = 69.77V

E2 = .349A * 144 ohmios = 50.23V

WT = 120V ^ 2/344 = 41.86 vatios

Como puede ver, hemos aumentado la resistencia de R1 y efectivamente hemos reducido el voltaje a través de R2. Y ahora tenemos una luz tenue.

Atenuador de tiristores

Los atenuadores modernos usan un TRIAC para reducir la cantidad de tiempo que la luz está encendida. Sin embargo, debido a los circuitos en el atenuador, no hay un ahorro directo de energía 1: 1. Atenuar la luz al 50% no equivaldrá a un ahorro del 50% en electricidad.

Una forma de onda típica en un sistema de CA se vería así.

Un TRIAC evita que la electricidad fluya cada vez que el voltaje llega a 0, algo así.

Entonces terminas con una forma de onda que se ve así.

Con el TRIAC, la luz se apaga y se enciende 120 veces por segundo. Con cada ciclo, está ahorrando una pequeña cantidad de energía. ¿Es suficiente ver realmente en su factura de electricidad? Supongo que dependerá de cuánto tiempo estén encendidas las luces y de qué porcentaje estén atenuadas.

La respuesta corta es sí, ahorrará en costos de electricidad. Probablemente, cualquier atenuador fabricado en los últimos 20 años tenga la tecnología para ahorrarle dinero. Esto es de Lutron , uno de los fabricantes de dimmers más grandes del mundo.

Como puede ver, no solo ahorrará electricidad, sino que sus lámparas durarán más. Es por eso que las lámparas de 130 voltios duran más que las lámparas de 120 voltios.

Los LED de atenuación son fáciles, pero para obtener la mejor experiencia de atenuación, necesitará un atenuador diseñado para LED. Estos tienen lo que solía llamar un tornillo de ajuste para que pueda ajustar el atenuador para usar todo el rango de atenuación. Se usaron tornillos de ajuste para los controles de velocidad del ventilador y usted ajustaría el tornillo de ajuste hacia abajo donde el ventilador gira cuando el control de velocidad se gira a la configuración más baja.

Puede depender del tipo de atenuador: los más antiguos solo se usaban para dejar caer la carga a través de una resistencia, por lo que terminó disipando la misma potencia, simplemente convirtiéndola en calor en una resistencia en lugar de calor y luz en una bombilla.

Los modernos deberían ahorrar algo de energía, se encienden y apagan rápidamente, y simplemente cambian el ciclo de trabajo para dar más o menos tiempo de encendido.

Pasé bastante tiempo investigando esta pregunta exacta recientemente, incluido el pago de un electricista para que viniera a nuestra casa. No entendía el problema. La mayoría de los atenuadores que compra son simplemente resistencias variables. Esto significa que si tiene una bombilla de 100 vatios en el circuito, pero atenuada a la mitad, está enviando 50 vatios a la bombilla y 50 vatios se convierten en calor en la caja del interruptor.

Vierta demasiado calor en la caja del interruptor, y es posible que esté cocinando el regulador. En nuestro caso, 300 vatios de bombillas en un atenuador, atenuados a una iluminación ambiental baja fueron suficientes para cocinar un interruptor de atenuador que fue calificado para manejar 500-600 vatios. (Nuestro electricista vio que el interruptor de atenuación estaba teóricamente clasificado para manejar la potencia, por lo que no podría ser nuestro problema).

Entonces, no, NO está ahorrando electricidad al atenuar una bombilla, al menos con un atenuador estándar. Puede comprar bombillas LED o bombillas CFL para ayudar aquí. Pero tenga en cuenta que todas las bombillas LED no parecen funcionar en todos los interruptores de atenuación. Y las bombillas CFL no se atenúan demasiado bien, incluso aquellas que están diseñadas para atenuarse.

También puedes comprar un regulador electrónico. Este es un atenuador que hace su trabajo al cortar la corriente por completo, muchas veces por segundo. De hecho, ahorra electricidad, porque los electrones que no pasan a la luz no se derivan a través de una resistencia para generar calor. Los atenuadores electrónicos son más caros. Tenga en cuenta que la mayoría de los interruptores de atenuación que compra en la tienda doméstica siguen siendo del tipo de resistencia.

Finalmente, puedes hacer otra cosa. Si normalmente ejecuta el interruptor atenuado bastante lejos, coloque menos bombillas o más pequeñas en los receptáculos. Por ejemplo, teníamos cinco bombillas incandescentes de 60 vatios en un solo circuito, que normalmente se atenuaban mucho para la iluminación ambiental. Si bien planeo comprar bombillas LED para reemplazarlas, los LED regulables son demasiado caros ahora para justificar esto. Más simple era simplemente retroceder 3 de las 5 bombillas. Dos bombillas de 60 vatios, aún atenuadas a la mitad, son completamente adecuadas para iluminar el área como queríamos que se encendiera.

Si bien los reóstatos se usaron como atenuadores en la iluminación teatral en los primeros días, esto no ha sido común desde la década de 1950 o antes y nunca he visto un atenuador de luz doméstico que no utilizara un tiristor. No se ahorra mucha energía al atenuar las lámparas incandescentes debido a la relación altamente no lineal de eficiencia con la temperatura del filamento (brillo), pero NO se debe al voltaje adicional que se quema en el atenuador. En lugar de que la lámpara se atenúe, la salida de luz cambia hacia el infrarrojo con un mayor porcentaje de la potencia que se transforma directamente en calor en la bombilla que la luz visible. Todavía guarda algunos, pero no tanto como podría pensar.

Sin embargo, algunas de las bombillas LED modernas que pueden atenuarse realmente ahorran mucha energía. En varios que he medido, una "bombilla" de 10-13 W atenuada a lo que parece aproximadamente la mitad del brillo de mis globos oculares consume solo 2-3 vatios.

Con incandescentes (que, como otros han notado, son las únicas bombillas regulables de forma confiable), incluso en el mejor de los casos, su salida de luz disminuye más rápido que su consumo de energía, por ejemplo (números inventados, pero el principio es válido), si los atenúa al 75% del brillo normal, todavía está utilizando, quizás, el 80-90% de la potencia original. Cuanto más brillantes son, más eficientes son.

Si bien es cierto que agregar una resistencia variable en serie con una bombilla reducirá la corriente y, por lo tanto, disminuirá la potencia (a medida que aumenta la resistencia), el hecho es que la energía se desperdicia en forma de calor a través de la resistencia variable. No creo que se vendan hoy en día ninguno de estos tipos de "reóstato" (resistencia variable) más antiguos. El diseño más nuevo en el mercado modifica la forma de onda de CA para que esté solo en una parte de cada ciclo. Este diseño es más eficiente, ya que no desperdicia energía no utilizada, sin embargo, el componente de silicio utilizado en el atenuador también debe disipar el calor y lo hace a través de su brida de montaje (generalmente aluminio). Esta es una de las razones por las cuales solo se permite un cierto número de interruptores y cables en la caja.

Probé un atenuador rotativo Leviton de $ 5, con una potencia de 600 vatios, atenuando las luces de Navidad. La carga totalizó 520 vatios. El atenuador funciona atenuando la tensión de CA suministrada. Lo que encontré es que la temperatura del atenuador aumentó cuando el voltaje de CA se maximizó y la temperatura disminuyó cuando el voltaje se atenuó. Inicialmente pensé que el calor disipado aumenta cuando se atenúa, pero ahora parece que la mayoría del calor generado se debe a la ineficiencia de los transistores en el interior. Cuanto mayor es el voltaje y más corriente fluye a través del calor, la unidad se pone. Con una carga de 520 vatios, se calentó lo suficiente como para que no pudiera tocar el disipador térmico más de unos segundos.

La lección aquí es no usar atenuadores si vas a dejar la luz encendida al máximo la mayor parte del tiempo. La energía no convertida en luz se desperdicia como calor. Atenuar la luz consumirá menos electricidad y le ahorrará dinero. Si la luz se atenúa o no, el atenuador desperdicia algo de energía en forma de calor. La energía desperdiciada aumenta proporcionalmente con la carga.

Atenuar las luces reducirá el uso de energía. Algunas personas han estado sugiriendo que cualquier energía que no apaga la bombilla está generando calor en el interruptor. Si bien parte de la energía generará calor, no utilizará casi tanta energía como en la bombilla.

Aquí hay algunas ecuaciones de potencia matemática eléctrica simples: P = IE La potencia es igual a la corriente por el voltaje El voltaje total a través del circuito es esencialmente constante ~ 120V CA.

Si su atenuador es una simple resistencia de reóstato, a medida que aumenta la resistencia, su corriente disminuirá de acuerdo con la Ley de Ohmios V = El voltaje IR es igual a la corriente multiplicada por la resistencia, ya que el voltaje es constante podemos reorganizar dividiendo ambos lados por "R" a I = V / R para demostrar que la corriente disminuye a medida que aumenta la resistencia con un voltaje constante.

Otra forma de escribir la ley de potencia es: P = (V ^ 2) / R con el voltaje mantenido constante y la resistencia que aumenta la potencia de salida disminuirá. El poder tiene una correlación negativa con la resistencia.

Si tuviera una bombilla de 100W y atenuada a 50W de salida, NO estaría produciendo 50W de calor en el Atenuador. Eso incendiaría tu casa.

El otro tipo de atenuador que probablemente vea es un atenuador TRIAC. Este atenuador esencialmente enciende y apaga la alimentación más de 100 veces por segundo, por lo que usará menos energía ya que las luces están apagadas una mayor cantidad de tiempo cada segundo cuanto más se atenúen.

Realmente estás hablando de un problema de "Watts vs VA".

Regrese y mire la ilustración del "atenuador triac" del Tester101.

• Watts es la potencia que realmente usas (excluyendo el área negra debajo de la onda sinusoidal).
• VA es toda la onda sinusoidal que el generador debe generar para crear la parte que usa.

El "factor de potencia" es la diferencia entre los vatios que está utilizando y la onda sinusoidal completa. Y los atenuadores triac tienen un "factor de potencia" pobre, que varía según la configuración, obviamente.

Entonces, para generar capacidad, la atenuación triac no ahorra tanta energía, ya que el generador tiene que crear toda la onda sinusoidal o se necesita hacer alguna "corrección del factor de potencia" para redistribuir la energía alrededor de la forma de onda completa. Eso es algo en lo que los "convertidores rotativos" eran bastante buenos, completamente como un efecto secundario: la inercia en la máquina de hilar sirvió como un "condensador de CA" para cambiar la energía en el tiempo y redistribuirla alrededor de la onda sinusoidal. Por supuesto, ahora eso se haría electrónicamente.

Sin embargo, su medidor solo observa la potencia que está utilizando y no sabe nada sobre el factor de potencia. Por lo tanto, obtiene una ganga, solo tiene que pagar la parte de la onda sinusoidal que usa.

La electricidad para mí es una ciencia negra y no tengo experiencia en el tema. Pero me parece que cuando se utiliza un atenuador de tipo resistor, se pasa la energía a través del medidor al interruptor y luego se restringe la entrega al electrodoméstico o globo al cambiar parte de esa energía no deseada al calor. Eso significaría que ahorrar energía al usar un interruptor de atenuación de tipo resistencia es una ilusión. Seguro que el resultado que ves es menos ligero. Pero lo que paga no es lo que ve, sino lo que está registrado en el medidor. Los atenuadores más nuevos que activan / desactivan la alimentación 120 veces por segundo son una historia diferente.