¿Los reguladores de ventiladores basados ​​en resistencias no ahorran energía en absoluto?

Sin resistencia, el voltaje completo se aplica al ventilador y se realiza el trabajo mecánico, con la eficiencia que el ventilador mismo sea capaz de hacer. Sin importar el ventilador en sí, en lo que respecta al aspecto eléctrico, se podría decir que es 100% eficiente.

Con una resistencia en el sistema, por ejemplo aproximadamente igual a la resistencia del ventilador, hay menos corriente fluyendo a través del sistema. La mitad como mucho. Mismo voltaje. Así que el sistema está usando la mitad de la energía. El ventilador, ahora una parte de un circuito divisor de voltaje, recibe la mitad del voltaje y la mitad de la corriente. Funciona más lento, hace menos, hace aproximadamente 1/4 del trabajo. 1/4 de la acción del ventilador dividida por 1/2 de la potencia que ingresa al sistema significa que el sistema es 50% eficiente.

Imagine mucha resistencia en el sistema, megaohmios. Tendrá solo un hilo de corriente, digamos un microamperio. El ventilador apenas se mueve. El sistema usará muy poca energía, pero la mayor parte de esa poca energía solo calienta la resistencia. O más bien, una pequeña fracción de grado más caliente que la temperatura ambiente. La eficiencia del sistema es cercana a cero.

Hay dos tipos de fuente de energía. 1. Fuente de tensión 2. Fuente de corriente

En la fuente de voltaje, el voltaje de la fuente permanece constante a pesar de la resistencia de carga variable conectada a él. En la fuente de corriente, la corriente permanece constante a través de la carga a pesar de su resistencia.

La línea principal es una fuente de voltaje. por lo que el consumo de energía (energía eléctrica) utilizada por el sistema (regulador + ventilador) es inversamente proporcional a la resistencia del sistema (porque$P= V^2/R$y$V$es constante)

NOTA: Aquí tenemos si pensamos en la fórmula$P= I^2 R$, también da el consumo de energía. pero aquí$P$NO es proporcional a$R$, porque estamos usando fuente de voltaje y$I$no es constante (en lugar$I$depende de$R$)

Entonces, si la velocidad del ventilador/motor es lenta, el consumo total de energía (energía eléctrica) será más lento que su velocidad máxima, pero la eficiencia del sistema será menor porque no queremos calor del regulador.

Por lo tanto, cuanto menor sea la velocidad final del ventilador, menor será la factura eléctrica.

¡Tú respondes tu propia pregunta! P = V/r^2. Agregue r, reduce P (energía total consumida). No hay adición de r que pueda -aumentar- P. Por lo tanto, ahorra -un poco- energía a baja velocidad, aunque la resistencia se caliente.

Mirando esto analíticamente, modelemos el abanico, por simplicidad, como una resistencia,$R_F$. Modelaremos la fuente como una fuente ideal y colocaremos una resistencia en serie,$R_S$entre la fuente y el ventilador.

La potencia entregada por la fuente es:

$p_S = \dfrac{V^2}{R_S + R_F}$

Entonces, sí, a medida que aumenta la resistencia en serie, la potencia total entregada por la fuente disminuye, es decir, se "ahorra" energía.

Pero, la potencia entregada al ventilador es:

$p_F = \dfrac{V^2}{(R_S + R_F)^2}R_F$

Tomar la relación entre la potencia del ventilador y la potencia de la fuente da una medida de eficiencia:

$\eta = \dfrac{R_F}{R_S + R_F}$

Claramente, por$R_F < R_S$, se entrega más potencia a la resistencia en serie que al ventilador.

Entonces, mientras reduce la potencia total entregada por la fuente con un divisor de resistencia, también está desperdiciando más energía (a menos que realmente use el calor considerable de la resistencia en serie de alguna manera...).