¿Cómo funcionan los controladores de ventiladores de techo?

Question

Hay algunos dispositivos que se parecen a los reguladores de luz ordinarios, pero se venden expresamente para controlar la velocidad de los ventiladores de techo. Por ejemplo: Lutron Diva Quiet 3-speed control. A diferencia de un regulador de luz ordinario, este tiene un interruptor de tres posiciones para velocidades bajas, medias y altas, en lugar de un botón de variación continua. El manual muestra el cableado típico, que es como el de un regulador de luz ordinario:

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

He escuchado a personas decir "no uses un regulador en un ventilador; provocarás un incendio", pero no dicen por qué. Sin embargo, el hecho de que Lutron venda este dispositivo expresamente para ventiladores sugiere que es algo diferente a un regulador de luz de triac ordinario y que es totalmente seguro, pero tampoco dicen por qué.

También sé que al comprar 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, mientras que otros no lo están?

¿Alguien puede decirme, como ingeniero eléctrico, qué hacen exactamente estos controladores de velocidad de ventilador eléctricamente? ¿En qué se diferencian de los reguladores de luz de triac ordinarios?

Answer 1

Recientemente (hoy) estaba ayudando a alguien con sus renovaciones en casa, incluyendo la sustitución de los controladores de velocidad de ventiladores de tres velocidades. El antiguo, que sacamos y reemplazamos, se muestra abajo. Observa el diagrama de circuito rudimentario en el objeto de la caja negra (el controlador de velocidad del ventilador.)

Infiero que el controlador del ventilador funciona mediante la inserción de una capacitancia en el circuito de alimentación del ventilador. La velocidad baja se obtiene utilizando el capacitor de 4.3uF (púrpura, P), la velocidad media se obtiene utilizando el capacitor de 2.1uF (rojo, R), y la alta velocidad se obtiene mediante conexión directa (sin capacitor.)

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

No entiendo los motores de inducción de fase única lo suficiente como para afirmar con certeza exactamente cómo la capacitancia adicional modifica la velocidad del motor. ¡Lo siento!

Observa que los motores de inducción de fase única no son autoarrancables y deben incluir un devanado auxiliar con fase desfasada para proporcionar par de arranque. El desfase es proporcionado por un capacitor, lo cual puede ser relevante. (¡Si alguien sabe más sobre el funcionamiento de los motores de inducción de fase única, por favor, que se manifieste!)

Answer 2

Hay una caída de voltaje a través del capacitor. La cantidad de caída de voltaje es inversamente proporcional al valor de su capacitancia. El uso de diferentes valores de capacitores 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 capacitores se utilizan para lograr la caída de voltaje porque no generan calor como lo haría un resistor, lo que por ende representaría un riesgo de incendio.

Answer 3

Mi entendimiento de los reguladores 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 tiene solo estados de encendido/apagado, puedes apagarlo, pero un cruce por cero lo reinicia a encendido. Entonces, con un temporizador R/C puedes apagarlo algún tiempo después del cruce por cero y se encenderá de nuevo después del siguiente cruce por cero. Por lo tanto, estás reduciendo la cantidad de tiempo por ciclo que la energía está encendida. Esto funciona bien para una luz que brillará a lo largo del ciclo y suavizará la curva de potencia. Un motor vibrará porque lo estás encendiendo y apagando en cada ciclo y las bobinas/estator saltan y crean ruido.

No sé por qué esto podría causar un incendio. Los reguladores de luz suelen tener una potencia nominal de 1500W, mucho más que el motor del ventilador. Pero puede haber algo de calor causado por la conmutación de una carga inductiva - solo es una conjetura, ¿o calor en las bobinas del motor por la forma de onda irregular?

Answer 4

No soy un ingeniero eléctrico pero tuve este problema. Estaba tratando de controlar 2 ventiladores de techo regulares montados en una habitación con un controlador de velocidad de ventilador montado en una caja Lutron de 3 velocidades (que más tarde descubrí que era un problema porque la corriente combinada excedía la capacidad del interruptor). Los ventiladores eran motores de varias velocidades sin capacitor. Con los ventiladores en alta y el controlador de pared en alta funcionaban bien. Cuando cambiaba el controlador al ajuste medio (44 VAC), los ventiladores dejaban de funcionar, también en la posición baja (26 VAC). Así que abrí un ventilador de techo para descubrir que era un motor de ventilador de una sola velocidad con un capacitor controlado con una caja negra para la velocidad. Así que mi teoría es que un motor de ventilador de varias velocidades necesitará algún tipo de capacitor en línea con el circuito de devanado de alta velocidad (¿5uf?) para operar en los voltajes más bajos de las posiciones de interruptor medio y bajo. Sin el capacitor, el voltaje no tiene suficiente fuerza (por falta de un mejor término) para mantener el motor del ventilador girando a un voltaje reducido. Además, el controlador de ventilador tiene una calificación de corriente de 1.5A, y un controlador de luz tiene una calificación de corriente de solo 600W, creo que es donde entra en juego el riesgo de incendio.

Answer 5

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 CA 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 de CA solo se puede controlar cambiando la frecuencia de la alimentación, debo suponer que el transformador en el controlador era la primera etapa del control de potencia y que el ventilador tiene un rectificador y un motor de CC. Esta es una suposición, pero es lo único que tiene sentido y sería una forma muy eficiente de controlar un ventilador.