Muchas cocinas eléctricas funcionan con un interruptor infinito, que enciende y apaga la corriente durante intervalos determinados por el ajuste del dial. El control real se realiza a través de un interruptor bimetálico que se mueve a medida que se calienta. Me preguntaba si la temperatura del elemento calefactor tiene algún efecto sobre la temporización del interruptor. En otras palabras, si pongo una olla de agua fría en la estufa, disminuyendo así la resistencia del elemento, ¿acelerará eso el calentamiento del bimetal en el interruptor, haciendo que permanezca encendido más tiempo? ¿O el bimetal se calienta por un circuito completamente separado?
Respuestas
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aryeh
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Respuesta muy revisada:
Muy molesto.
Mientras que mi respuesta original a la pregunta original era en gran parte correcta - es decir, la carga real en el elemento no tiene ningún efecto sobre la sincronización, era sustancialmente errónea en otra área. Voy a volver y editar todo a su debido tiempo, pero por ahora, la respuesta original se deja intacta a continuación.
Al principio no pude encontrar un diagrama de las conexiones internas de un "interruptor infinito" en ningún sitio. Basado en lo que está escrito en otros lugares sonaba como si la bobina de calentamiento conectado a través de la red de CA. Sin embargo, este diagrama que Dave encontró en este sitio de investigación de incendios muy interesante cuenta una historia diferente.
Más detalles a continuación, pero una conclusión sorprendente es que
Si se duplica la potencia del elemento, para un ajuste determinado.
- reducir la potencia en aproximadamente un 30% en los ajustes de calor alto,
- reducir la potencia de salida en un 70% en los ajustes bajos.
- reducir la potencia de salida en un 50% en los ajustes medios.
Has preguntado por el efecto de la carga (por ejemplo, la olla) en la potencia del elemento.
En principio, la olla no carga el elemento, PERO yo esperaría que, para una potencia determinada, el elemento se calentara más debido a la pérdida de la trayectoria de radiación y a algunas pérdidas por convección y a la reflexión de la olla.
Si el elemento es, por ejemplo, Nichrome, esto no lo afectará. NO tendrá NTC por lo que si es ligeramente PTC (coeficiente de temperatura positivo de la resistencia) entonces la res aumentará con el recubrimiento. Potencia en el elemento = V^2/R por lo que la potencia bajará lo que TENDER para aumentar el nivel de potencia desde el interruptor infinito como en el caso anterior. Esto debería ser un efecto pequeño y depende de que Relement sea PTC.
El efecto de los elementos de menor ower wity más Watts anterior sugiere que los fabricantes pueden querer hacer interruptores para adaptarse a las potencias de los elementos.
El circuito electrónico de abajo no depende de un elemento en serie con el elemento, a diferencia del mecánico.
Antecedentes:
El elemento calefactor del interruptor está EN SERIE con el elemento de la gama.Cuando el calentador está frío el interruptor está encendido y el elemento de la gama se encenderá. La energía de calentamiento se regirá por la corriente del elemento, que dependerá del vataje del elemento. Por lo tanto, al duplicar la potencia se duplica la corriente.
SIN EMBARGO, el calentador en serie sólo disipará un pequeño porcentaje de la tensión principal y la caída de tensión a través del elemento calentador será proporcional a la corriente si la resistencia del calentador permanece constante. En consecuencia, los vatios del calentador aumentarán con el cuadrado de la corriente. Por lo tanto, si se duplica la potencia del elemento, la potencia del calentador se multiplica por 4. Si el tiempo de encendido es aproximadamente proporcional a la potencia del calentador, duplicar la potencia del elemento reducirá el tiempo de encendido en un factor de 4. Se puede esperar que el tiempo de apagado sea casi constante, ya que la temperatura en el momento del apagado será presumiblemente similar y el tiempo de enfriamiento no debería estar relacionado con la velocidad de calentamiento. Así pues, imaginemos que un controlador funciona con 66 unidades de tiempo de encendido y 34 unidades de tiempo de apagado. Si se duplica la potencia del elemento, el tiempo de encendido se reducirá a unas 16 unidades de tiempo. Así, el ciclo de trabajo pasa de 66/99 = 2/3 = 0,666 a 16/5= = 0,32 o 2:1. Eso suena muy bien.
PERO si originalmente funciona a, digamos, 20:80 = 0,20, cambiaría a 5/85 = 0,06 o 30% del original.
En el otro extremo, de funcionar a 90:10 = 0,90 cambiaría al 70 % del original.
Es decir, duplicar la potencia de los elementos
reducir la potencia en aproximadamente un 30% en los ajustes de calor alto,
reducir la potencia de salida en un 70% en los ajustes bajos.
reducir la potencia de salida en un 50% en los ajustes medios.
Esto significa que un elemento de mayor potencia reducirá la salida para un determinado ajuste y tendrá una tasa creciente de calentamiento en el extremo superior.
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No - la temperatura de la resistencia o de un artículo que se calienta no tiene ningún efecto sobre estos controles. Aquí, en Nueva Zelanda, se les denomina "simmerstat" o "regulador de energía", pero probablemente tengan otros nombres en otros lugares.
Son lo que se conoce como controles de "bucle abierto". Sólo el ajuste del dial controla la relación de encendido/apagado - la carga o el objeto objetivo NO se "detecta". A medida que se gira el dial, la relación de activación/desactivación o de espacio de marca cambia.
Existen reguladores que tienen en cuenta la temperatura objetivo. Esto suele denominarse termostato si se trata de calentar el aire. Estos también pueden utilizar una tira bimetálica, pero se controla por la temperatura del aire objetivo.
Aquí hay un esquema de control de simmerstat elecrónico. Tenga en cuenta que podrían detectar la potencia de la carga, pero han optado por no hacerlo. OM1895 IC - diagrama desde aquí .
Nota de aplicación de 10 páginas
Scott Helme
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Los interruptores infinitos no son controles termostáticos. Regulan el porcentaje de tiempo que el elemento calefactor controlado está encendido. Todos los interruptores infinitos utilizan un cable o cinta calefactora de nicromo y una tira bimetálica para abrir y cerrar la conexión eléctrica con el elemento calefactor que se controla. El eje del control tiene una excéntrica que varía la presión sobre la tira bimetálica para animar a los contactos del interruptor a permanecer cerrados hasta que el bimetal esté más caliente a medida que el control se ajusta a ajustes más altos. Los controles de interruptor infinito suelen tener contactos "piloto" para una luz indicadora. Los contactos piloto se cierran siempre que el interruptor no está "apagado", y no hacen un ciclo con los contactos de regulación del control. El circuito piloto puede ser una conexión de un solo terminal a la línea de alimentación compartida con el control de la calefacción o un par de terminales para un interruptor aislado de baja corriente.
Todos los interruptores infinitos se basan en una supuesta similitud entre la velocidad de calentamiento y enfriamiento del elemento interno y el elemento calefactor que se controla. El interruptor infinito se caracteriza por una curva de control que muestra el porcentaje de tiempo que el calentador controlado está "encendido" frente al ángulo del eje. Las cocinas domésticas suelen estar encendidas un 5% en el ajuste más bajo. La curva de encendido/apagado es exponencial, aumentando lentamente al principio y rápidamente a medida que se acerca al ajuste más alto. Dado que una olla abierta irradia calor exponencialmente más rápido a medida que se calienta, y la entrada de calor exponencial frente al ángulo del eje resulta en un control en el que la temperatura de una olla abierta es linealmente proporcional al ángulo del eje.
La construcción interna del control conecta el calentador en serie con el elemento controlado o en paralelo con él. Una conexión en serie hace que el tiempo de encendido sea proporcional a la corriente en el elemento controlado, que es la tensión de línea dividida por la resistencia dependiente de la temperatura del elemento, mientras que una conexión en paralelo es proporcional sólo a la tensión de línea. La conexión en paralelo suministra más potencia a un elemento frío de menor resistencia, mientras que la conexión en serie suministra menos.
El resultado final para el usuario es que es más fácil ajustar un control conectado en serie para conseguir el vigor de ebullición deseado y las posiciones de control para una tarea concreta dependen menos de la tensión de la red local en ese momento. La limitación es que el control conectado en serie tiene que contener un elemento calefactor que se ajuste a la potencia del elemento calefactor controlado en lugar de uno que se ajuste a la tensión estándar nacional.
La ventaja del control conectado en paralelo es que es independiente de la resistencia o potencia nominal del elemento controlado. Esto permite que una gama tenga cartuchos reconfigurables, por ejemplo, uno con elementos de superficie de diferente potencia puede ser intercambiado con uno que tenga elementos de igual potencia para una parrilla o un Wok de fondo redondo. La desventaja es que el control regula el porcentaje de tiempo, no la potencia de entrada de la temperatura, por lo que el ajuste del control para una tarea concreta depende de la tensión de la línea (que varía durante el día) y es más difícil controlar la potencia de entrada cuando la temperatura del elemento calefactor se mantiene constante, por ejemplo, por un líquido hirviendo.
Control termostático: hace más de 50 años había cocinas eléctricas con quemadores controlados por termostato; me viene a la mente una de Frigidaire, entonces propiedad de General Motors. Un elemento sensor capilar estaba alojado en el centro de la bobina de la varilla en un botón con resorte que hacía contacto con el centro de la olla. El pequeño volumen del bulbo capilar significaba que la tasa de fuga normal hacía que tuviera 1/4 o 1/3 de la vida útil de un termostato de horno con aproximadamente el mismo coste de reparación, y la costosa característica sólo era útil para freír y cosas así, por lo que la característica siguió siendo poco común.
Control electrónico (triistor); una pregunta obvia sería ¿por qué el dispositivo de calentador e interruptor bimetálico no se hizo obsoleto por un simple dimmer de triistor SCR o Triac? ¿No permitiría eso la retroalimentación directa de la temperatura del fotodiodo IR? Desgraciadamente, por muy prometedora que sea esta idea, un par de problemas prácticos la han hecho poco común. La especificación típica de temperatura ambiente para un control de calor infinito es de alrededor de 200°F. La fiabilidad del control basado en semiconductores es escasa a temperaturas ambientales elevadas y no tolera bien los ciclos de calor/enfriamiento ambiental 3 veces al día. Más de 40 años después de los primeros productos, un control basado en semiconductores con igual fiabilidad sigue siendo mucho más caro que el control electromecánico, y nadie ha descubierto una buena manera de utilizar un fotodiodo para ver la temperatura de una olla si se pone la tapa. La emisividad IR de una sartén metálica limpia y brillante es demasiado menor que la de una de cristal ahumado o ligeramente sucia para que la detección de la temperatura IR desde el fondo sea aceptablemente precisa. Con ventajas de aplicación muy limitadas, un control de mayor coste y menor fiabilidad no es una ventaja.
Tim Parenti
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Ahora me gano la vida reparando equipos comerciales para el servicio de alimentos. Antes trabajaba como técnico de electrónica reparando todo tipo de conjuntos de placas de circuito impreso durante 20 años. entonces descubrí que, aunque cada vez más placas de circuito impreso eran desechables, no lo son si se montan y forman parte de un $15k to $ Equipo de servicio de alimentos de 45 mil dólares.
Hoy he tenido que averiguar exactamente qué era lo que fallaba en un calentador controlado por un interruptor infinito en el que había trabajado anteriormente. Resulta que había colocado mal un cable. Incluso yo cometo un error ocasional.
De todos modos para hacer el punto que estoy aquí para hacer: el calentador en el interruptor infinito reside en paralled con los contactos H1 y H2. no en serie entre el interruptor bimetálico y H2 como se muestra en el dibujo anterior. Puedes probar esto quitando el interruptor infinito que funciona bien del circuito, dejar que se enfríe a temperatura ambiente, poner el eje en la posición de apagado y luego medir la resistencia con tu DVM a través de H1 y H2. los 1,2k ohmios que lees (o más o menos dependiendo de la tensión nominal del interruptor) será el calentador interno.
Si su interruptor es diferente, me gustaría que me lo contara.
Audris
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1
Estoy de acuerdo con JohnG en que el calentador de algún interruptor infinito podría conectarse a H1 y H2 directamente. Los interruptores para elementos de alto y bajo vataje son intercambiables para este tipo de diseño.
Sin embargo, la mayoría de los interruptores infinitos diseñados para elementos de baja potencia funcionarán erráticamente con elementos de alta potencia. El elemento de alto vataje nunca alcanzará su temperatura deseada en cualquier ajuste que no sea el máximo cuando los contactos permanecen cerrados todo el tiempo. La razón es que el calentador de este interruptor infinito se conecta en serie con el elemento. Dado que la corriente consumida por el elemento de alta potencia es mayor que la diseñada para el interruptor de baja potencia, el bimetal abrirá los contactos antes de lo necesario para alcanzar la temperatura esperada.
I.LOVE.BORDERLANDS
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76
Los interruptores Robert Shaw que acabo de reparar ponen la bobina de calentamiento de la tira bimetálica en paralelo con el quemador, conectada entre H1 y H2. Los cambios de resistencia o de corriente en el quemador causaban pocos cambios en la corriente de la bobina del calentador. Con el interruptor apagado, la bobina del calentador medía 15kOhms. Marcado INF240P, el interruptor está marcado 15A y parece funcionar igualmente bien con ambos tamaños de quemador. Nota: Los ejes son intercambiables (se requiere desmontarlos) entre interruptores similares, lo que permite reutilizar los soportes existentes (2 tornillos o 1 tuerca de eje) y los ejes existentes (en forma de D o de H).
Los calentadores de circuito abierto no parecen ser reparables, ya que son mantas de lámina bajo una envoltura de alta temperatura, posiblemente con una funda de amianto.
