¿Cómo funcionan los controladores de ventilador de techo?

Hay algunos dispositivos que parecen atenuadores de luz ordinarios, pero se venden expresamente para el control de velocidad del ventilador de techo. Por ejemplo: Lutron Diva Quiet Control de 3 velocidades . A diferencia de un atenuador ordinario, este tiene un interruptor de tres posiciones para velocidades baja, media y alta, en lugar de una perilla continuamente variable. El manual muestra el cableado típico, que es como un atenuador ordinario:

(el cable rojo / blanco no conectado es para un circuito opcional de 3 vías)

Escuché a la gente decir "no enciendas un ventilador en un atenuador; encenderás un fuego", pero no digas por qué. Sin embargo, el hecho de que Lutron venda este dispositivo expresamente para los fanáticos sugiere que es algo más que un atenuador de luz triac común y que es totalmente seguro, pero tampoco dicen por qué.

También sé que cuando compré esta casa, se instaló un controlador de ventilador diferente y más feo de un tipo similar. ¿Podría ser que este ventilador de techo esté diseñado para este tipo de control, donde otros no lo están?

¿Alguien puede decirme, como ingeniero eléctrico, exactamente qué hacen estos controladores de velocidad del ventilador, eléctricamente? ¿Cómo son diferentes de los atenuadores de luz triac ordinarios?

Recientemente (hoy) estaba ayudando a alguien con las renovaciones de su hogar, incluido el reemplazo de los controladores de ventilador de tres velocidades. El viejo, que arrancamos y reemplazamos, se muestra a continuación. Tenga en cuenta el diagrama de circuito crudo en el objeto de caja negra (el controlador de velocidad del ventilador).

Infiero que el controlador del ventilador funciona insertando una capacitancia en el circuito de alimentación del ventilador. La velocidad lenta se obtiene usando el condensador de 4.3uF (púrpura, P), la velocidad media se obtiene usando el condensador de 2.1uF (rojo, R), y la velocidad alta se obtiene por conexión directa (sin condensador).

Aquí hay un diagrama de circuito para un controlador de motor de tres velocidades muy similar por Clipsal.

No entiendo los motores de inducción monofásicos lo suficientemente bien como para decir con certeza exactamente cómo la capacitancia adicional modifica la velocidad del motor. ¡Lo siento!

Tenga en cuenta que los motores de inducción monofásicos no son de arranque automático y deben incluir un devanado auxiliar de desplazamiento de fase para proporcionar el par de arranque. El cambio de fase lo proporciona un condensador, que puede ser relevante. (Si alguien sabe más sobre el funcionamiento de los motores de inducción monofásicos, ¡preséntese!)

Entiendo que los reguladores de luz no controlan el voltaje, sino que lo cortan durante parte del ciclo. Un triac es diferente de un transistor en que solo tiene estados de encendido / apagado, puede apagarlo, pero un cruce por cero lo restablece a encendido. Entonces, con un temporizador R / C, puede apagarlo en algún momento después del cruce por cero y se encenderá nuevamente después del próximo cruce por cero. Por lo tanto, está reduciendo la cantidad de tiempo por ciclo de encendido. Esto funciona bien para una luz que brillará a través del ciclo y suavizará la curva de potencia. Un motor vibrará porque lo está encendiendo y apagando a través de cada ciclo y las bobinas / estator saltan y crean ruido.

No sé por qué esto provocaría un incendio. Los atenuadores de luz generalmente tienen una potencia de 1500 W, por lo que es mucho más que el motor del ventilador. Pero puede haber algo de calor causado por la conmutación de una carga inductiva, ¿solo adivinando o calor en las bobinas del motor por la forma de onda irregular?

Hay una caída de voltaje a través del condensador. La cantidad de caída de voltaje es inversamente proporcional al valor de su capacitancia. El uso de diferentes valores de condensadores en serie con el motor del ventilador significará que se aplican diferentes niveles de voltaje al motor del ventilador. La velocidad del motor del ventilador está determinada por el voltaje aplicado. Los condensadores se usan para lograr una caída de voltaje porque no generan calor como lo haría una resistencia que, por lo tanto, representaría un riesgo de incendio.

No soy ingeniero eléctrico pero tuve este mismo problema. Estaba tratando de controlar 2 ventiladores de sala normales montados en el techo con un controlador de ventilador montado en caja de 3 velocidades lutron (que más tarde descubrí que era un problema porque el consumo de amperaje combinado excedía la capacidad del interruptor). Los ventiladores eran motores de derivación de velocidad múltiple sin condensador. Con los ventiladores cambiados a alto y el controlador de pared a alto, funcionaron bien. Cuando cambié el controlador a la configuración media (44 VCA), los ventiladores dejaron de funcionar, también en la configuración baja (26 VCA). Entonces abrí un ventilador de techo para encontrar que era un motor de ventilador de un solo grifo con un condensador controlado con una caja negra para la velocidad. Entonces, mi teoría es que un motor de ventilador de derivación de velocidad múltiple necesitará algún tipo de condensador en línea con el circuito de bobinado de alta velocidad (5 uf) para operar a los voltajes más bajos de las posiciones de interruptor medio y bajo. Sin el condensador, el voltaje no tiene suficientes bolas (por falta de mejor término) para mantener el motor del ventilador girando a voltaje reducido. Además, el controlador del ventilador tiene una clasificación actual de 1.5A, y un controlador de luz tiene una clasificación actual de solo 600W, creo que es allí donde entra en vigor el peligro de incendio.

Estudié el controlador que venía con un ventilador Westinghouse que acabo de comprar. Solo el cable de alimentación pasa a través del controlador y cada ajuste de velocidad cambió el voltaje de A / C en el lado de salida del controlador de la siguiente manera:

1. 120 VAC
2. 90 VAC
3. 80 VAC
4. 70 VAC
5. 60 VAC

Como la velocidad del motor de A / C solo se puede controlar cambiando la frecuencia del suministro, debo suponer que el transformador en el controlador fue la primera etapa de control de potencia y que el ventilador tiene un rectificador y un motor de D / C. Es una suposición, pero es lo único que tiene sentido y sería una forma muy eficiente de controlar un ventilador.

Los ventiladores de techo tienen una clasificación de corriente más alta que las luces, y una corriente más alta significa más calentamiento (el calentamiento causado por la corriente es proporcional al cuadrado de la corriente). Los controladores de ventilador estarían equipados para manejar mayores cantidades de calor, mientras que los atenuadores de luz que normalmente funcionan a corrientes más bajas se quemarían debido al sobrecalentamiento.

En lo que respecta al funcionamiento del dispositivo, tanto el control de la velocidad del ventilador como la atenuación de la luz implican básicamente controlar la cantidad de energía que se suministra a la carga (luces / ventilador según sea el caso). La circuitería del regulador / regulador tiene el efecto general de un interruptor, cuya acción se puede controlar para regular la cantidad de energía suministrada a la carga.