¿Cómo funcionan los controladores de ventilador de techo?

Recientemente (hoy) estaba ayudando a alguien con las renovaciones de su hogar, incluido el reemplazo de los controladores de ventilador de tres velocidades. El anterior, 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 suministro de energía del ventilador. La velocidad lenta se obtiene utilizando el condensador de 4,3 uF (púrpura, P), la velocidad media se obtiene utilizando el condensador de 2,1 uF (rojo, R) y la velocidad alta se obtiene mediante conexión directa (sin condensador).

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

No entiendo los motores de inducción monofásicos lo suficientemente bien como para afirmar exactamente cómo la capacitancia adicional modifica la velocidad del motor. ¡Perdón!

Tenga en cuenta que los motores de inducción monofásicos no son de arranque automático y deben incluir un devanado auxiliar con cambio de fase para proporcionar un 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, ¡que se presente!)

Mi comprensión de los atenuadores de luz es que no controlan el voltaje sino que cortan el voltaje durante parte del ciclo. Un triac es diferente de un transistor en que solo tiene estados de apagado/encendido, 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 que está encendida. Esto funciona bien para una luz que brillará durante el ciclo y suavizará la curva de potencia. Un motor vibrará porque lo está encendiendo y apagando en cada ciclo y las bobinas/estator saltan y crean ruido.

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

Hay una caída de tensión en el condensador. La cantidad de caída de voltaje es inversamente proporcional al valor de su capacitancia. El uso de diferentes valores de capacitor 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 utilizan 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 habitación regulares montados en el techo con un controlador de ventilador montado en una 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 varias velocidades sin condensador. Con los ventiladores en alto y el controlador de pared en 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 y descubrí que era un motor de ventilador de un solo toque con un condensador controlado con una caja negra para la velocidad. Entonces, mi teoría es que un motor de ventilador de derivación de varias velocidades necesitará algún tipo de capacitor en línea con el circuito de bobinado de alta velocidad (¿5uf?) Para operar a los voltajes más bajos de las posiciones media y baja del interruptor. Sin el condensador, el voltaje no tiene suficientes bolas (a falta de un mejor término) para mantener el motor del ventilador girando a un voltaje reducido. Además, el controlador del ventilador tiene una clasificación de corriente de 1,5 A, y un controlador de luz tiene una clasificación de corriente de solo 600 W, creo que ahí es 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 configuración de velocidad cambió el voltaje de A/C en el lado de salida del controlador de la siguiente manera:

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

Dado que la velocidad del motor A/C solo se puede controlar cambiando la frecuencia del suministro, debo suponer que el transformador en el controlador fue la primera etapa del control de potencia y que el ventilador tiene un rectificador y un motor D/C. Esto 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 calefacción (la calefacción causada por la corriente es proporcional al cuadrado de la corriente). Los controladores de los ventiladores estarían equipados para manejar mayores cantidades de calor, mientras que los atenuadores de luz que normalmente funcionan con 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 regulación de la luz consisten básicamente en controlar la cantidad de energía que se suministra a la carga (luces/ventilador según sea el caso). El circuito del regulador/atenuador tiene el efecto general de un interruptor, cuya acción se puede controlar para regular la cantidad de energía suministrada a la carga.