Minha esposa e eu temos várias luzes acesas em toda a casa. Geralmente, preferimos a iluminação ambiente fornecida por luzes esmaecidas. Estou curioso, porém, se estamos economizando eletricidade diminuindo as luzes. Sinto que li em algum lugar que os dimmers funcionam ligando e desligando rapidamente a corrente para acender uma luz, embora seja igualmente provável que eu fundamentalmente não entenda como funciona uma chave dimmer.

Sim. E aqui está o porquê.

Reguladores de reostato

Dimmers antigos, usavam um resistor variável para diminuir a luz. Vamos ver um exemplo simples.

Podemos encontrar resistência total (TR), somando toda a resistência.

RT = R1 + R2 = 0 Ohms + 144 Ohms = 144 Ohms

Então podemos encontrar a corrente total (TI).

IT = ET / RT = 120V / 144 Ohms = 0,83A

Em seguida, calcularemos a tensão em cada carga resistiva.

E1 = IT * R1 = 0,83A * 0 Ohms = 0V

E2 = IT * R2 = 0,83A * 144 Ohms = 120V

Por fim, calcularemos a potência total (WT)

WT = V ^ 2 / R = 120V ^ 2/144 Ohms = 100 Watts

Vamos ver o que acontece quando aumentamos a resistência do R1

RT = 200 Ohms + 144 Ohms = 344 Ohms

IT = 120V / 344 Ohms = 0,349A

E1 = 0,349A * 200 Ohms = 69,77V

E2 = 0,349A * 144 Ohms = 50,23V

WT = 120V ^ 2/344 = 41,86 Watts

Como você pode ver, aumentamos a resistência do R1 e reduzimos efetivamente a tensão no R2. E agora temos uma luz fraca.

Dimmer de tiristores

Os dimmers modernos usam um TRIAC , para reduzir a quantidade de tempo que a luz está acesa. No entanto, devido ao circuito no dimmer, não há uma economia direta de energia 1: 1. Reduzir a luz para 50% não equivale a uma economia de 50% em eletricidade.

Uma forma de onda típica em um sistema CA seria assim.

Um TRIAC impede que a eletricidade flua toda vez que a tensão chega a 0, algo assim.

Então você acaba com uma forma de onda que se parece com isso.

Com o TRIAC, a luz está desligando e acendendo 120 vezes por segundo. A cada ciclo, você economiza uma pequena quantidade de energia. É o suficiente para realmente ver na sua conta de luz? Eu acho que isso dependeria de quanto tempo as luzes estão acesas e qual a porcentagem delas.

Resposta curta é sim, você economizará no custo elétrico. Provavelmente qualquer redutor fabricado nos últimos 20 anos tem a tecnologia para economizar seu dinheiro. É da Lutron , um dos maiores fabricantes de dimmer do mundo.

Como você vê, você não apenas economizará eletricidade, mas suas lâmpadas durarão mais. É por isso que as lâmpadas de 130 volts duram mais que as de 120 volts.

O escurecimento do LED é fácil, mas para obter a melhor experiência de escurecimento, você precisará de um dimmer projetado para LEDs. Eles têm o que eu costumava chamar de parafuso de ajuste, para que você possa ajustar o dimmer para usar toda a faixa de escurecimento. Os parafusos de ajuste foram usados ​​para os controles de velocidade do ventilador e você ajustaria o parafuso de ajuste para baixo para onde o ventilador está girando quando o controle de velocidade é girado para a configuração mais baixa.

Pode depender do tipo de dimmer - os mais antigos costumavam soltar a carga em um resistor, então você acabou dissipando a mesma energia, convertendo-a em calor em um resistor, em vez de calor e luz em uma lâmpada.

Os modernos devem economizar um pouco de energia, ligam e desligam rapidamente, e apenas alteram o ciclo de funcionamento para dar mais ou menos tempo.

Passei bastante tempo pesquisando essa pergunta exata recentemente, incluindo o pagamento de um eletricista para vir à nossa casa. Ele não tinha compreensão do problema. A maioria dos dimmers que você compra são simplesmente resistores variáveis. Isso significa que, se você tiver uma lâmpada de 100 watts no circuito, mas diminuída pela metade, estará enviando 50 watts para a lâmpada e 50 watts serão transformados em calor na caixa de distribuição.

Despeje muito calor na caixa de distribuição e você pode achar que está cozinhando o dimmer. No nosso caso, 300 watts de lâmpadas em um dimmer, reduzido a uma iluminação ambiente baixa, foram suficientes para preparar um comutador de dimmer que foi classificado para lidar com 500-600 watts. (Nosso eletricista viu que o interruptor mais não ofuscante era teoricamente classificado para lidar com a potência, por isso não poderia ser o nosso problema.)

Portanto, não, você NÃO está economizando eletricidade diminuindo a lâmpada, pelo menos com um dimmer padrão. Você pode comprar lâmpadas LED ou lâmpadas CFL para ajudar aqui. Mas lembre-se de que nem todas as lâmpadas de LED parecem funcionar em todos os interruptores mais escuros. E as lâmpadas CFL não escurecem muito bem, mesmo aquelas projetadas para escurecer.

Você também pode comprar um dimmer eletrônico. Esse é um dimmer que faz seu trabalho cortando a energia completamente, muitas vezes por segundo. Na verdade, economiza eletricidade, porque os elétrons que não passam para a luz não são desviados apenas através de um resistor para gerar calor. Dimmers eletrônicos são mais caros. Observe que a maioria dos interruptores mais escuros que você compra na loja da casa ainda é do tipo resistor.

Finalmente, você pode fazer outra coisa. Se você normalmente executar o interruptor esmaecido bastante, coloque menos lâmpadas ou menos nos receptáculos. Por exemplo, tínhamos cinco lâmpadas incandescentes de 60 watts em um único circuito, que normalmente reduzíamos a intensidade da iluminação ambiente. Enquanto pretendo comprar lâmpadas LED para substituí-las, os LEDs dimerizáveis ​​agora são muito caros para justificar isso. O mais simples era apenas retirar três das 5 lâmpadas. Duas lâmpadas de 60 watts, ainda esmaecidas pela metade, são totalmente adequadas para iluminar a área como queríamos que fosse acesa.

Embora os reostatos fossem usados ​​como dimmers na iluminação teatral nos primeiros dias, isso não era comum desde a década de 1950 ou antes e nunca vi um dimmer doméstico que não usasse um tiristor. Você não economiza muita energia nas lâmpadas incandescentes de escurecimento devido à relação altamente não linear de eficiência com a temperatura do filamento (brilho), mas NÃO é devido à tensão extra que está sendo queimada no dimmer. Em vez de escurecer a lâmpada, a saída de luz muda para o infravermelho, com uma porcentagem maior da energia transformando-se diretamente em calor na lâmpada do que na luz visível. Você ainda salva alguns, mas não tanto quanto você imagina.

No entanto, algumas das modernas lâmpadas LED que podem ser escurecidas economizam muita energia. Em várias que medi, uma "lâmpada" de 10 a 13W diminuiu para o que parece mais ou menos a metade do brilho dos meus olhos, que consome apenas 2-3 watts.

Com as lâmpadas incandescentes (que são, como outros já notaram, as únicas lâmpadas reguláveis ​​com segurança), mesmo no melhor cenário, a produção de luz diminui mais rapidamente do que o consumo de energia - por exemplo (números compostos, mas o princípio é válido), se você os reduzir para 75% do brilho normal, ainda estará usando talvez 80-90% da energia original. Quanto mais brilhantes eles são, mais eficientes são.

Embora seja verdade que adicionar uma resistência variável em série com uma lâmpada abaixe a corrente e, portanto, diminua a potência (à medida que a resistência aumenta), permanece o fato de que a energia é desperdiçada na forma de calor através do resistor variável. Eu não acho que haja algum desses tipos mais antigos de "reostatos" (resistores variáveis) sendo vendidos hoje. O design mais recente do mercado modifica a forma de onda CA para estar em apenas uma parte de cada ciclo. Esse design é mais eficiente, pois não desperdiça energia não utilizada; no entanto, o componente de silício usado no dimmer também deve dissipar o calor e o faz através de seu flange de montagem (geralmente alumínio). Essa é uma das razões pelas quais apenas um certo número de interruptores e fios pode estar na caixa.

Testei um redutor rotativo Leviton de US $ 5, avaliado em 600 watts, diminuindo as luzes de Natal. A carga totalizou 520 watts. O redutor trabalha atenuando a tensão CA fornecida. O que eu descobri é que a temperatura do dimmer aumentou quando a tensão CA é máxima e a temperatura diminuiu quando a tensão foi atenuada. Inicialmente, pensei que o calor dissipado aumentasse ao escurecer, mas agora parece que a maior parte do calor gerado é devido à ineficiência dos transistores internos. Quanto mais alta a tensão e mais corrente fluindo, mais quente fica a unidade. Com 520 watts de carga, ficou quente o suficiente para que eu não pudesse tocar no dissipador de calor por mais de alguns segundos.

A lição aqui é não usar dimmers se você deixar a luz acesa no máximo na maioria das vezes. A energia não convertida em luz é desperdiçada como calor. Escurecer a luz consumirá menos eletricidade e economizará dinheiro. Se a luz está esmaecida ou não, o esmaecedor desperdiça alguma energia na forma de calor. A energia desperdiçada aumenta proporcionalmente à carga.

Escurecer suas luzes reduzirá o uso de energia. Algumas pessoas têm sugerido que qualquer energia que não sai da lâmpada está aquecendo o interruptor. Embora um pouco de energia produza calor, você não usará tanta energia quanto a lâmpada.

Aqui estão algumas simples equações matemáticas elétricas: P = IE A potência é igual à corrente vezes a tensão total da tensão no circuito é essencialmente constante ~ 120V CA.

Se o seu dimmer for um simples resistor do reostato, à medida que você aumenta a resistência, a corrente diminui de acordo com a Lei de Ohms V = Tensão IR é igual à resistência dos tempos de corrente, uma vez que a tensão é constante, podemos reorganizar dividindo os dois lados por "R" para I = V / R para provar que a corrente diminui conforme a resistência aumenta com uma tensão constante.

Outra maneira de escrever a lei de potência é: P = (V ^ 2) / R com a tensão mantida constante e a resistência aumentando a potência de saída diminuirá. O poder tem uma correlação negativa com a resistência.

se você tivesse uma lâmpada de 100W e diminuísse a saída de 50W, você NÃO produziria 50W de calor no Dimmer. Isso queimaria sua casa.

O outro tipo de dimmer que você provavelmente verá é o TRIAC. Este dimmer essencialmente liga e desliga a energia mais de 100 vezes por segundo, portanto, usará menos energia, pois as luzes se apagam uma quantidade maior de tempo a cada segundo, quanto mais diminuídas.

Você está realmente falando sobre um problema "Watts vs VA".

Volte e veja a ilustração "triac dimmer" do Tester101.

• Watts é a energia que você realmente usa (excluindo a área preta sob a onda senoidal).
• VA é toda a onda senoidal que o gerador deve gerar para criar a peça que você usa.

"Fator de potência" é a diferença entre os watts que você está realmente usando e toda a onda senoidal. E os dimmers triac têm um "fator de potência" ruim, que varia de acordo com a configuração, obviamente.

Portanto, para gerar capacidade, o escurecimento triac não economiza tanta energia, porque o gerador precisa criar toda a onda senoidal ou alguma "correção do fator de potência" precisa ser feita para redistribuir a energia em torno da forma de onda completa. Isso é algo em que os "conversores rotativos" eram bastante bons, inteiramente como efeito colateral: a inércia na máquina giratória servia como um "capacitor CA" para mudar a energia do tempo e redistribuí-la em torno da onda senoidal. Claro que agora isso seria feito eletronicamente.

No entanto, seu medidor apenas observa a potência que você está usando e não sabe nada sobre o fator de potência. Então você está recebendo uma pechincha, apenas tendo que pagar pela parte da onda senoidal que você usa.

A eletricidade para mim é uma ciência negra e não tenho conhecimentos sobre o assunto. Mas parece-me que, ao usar um dimmer do tipo resistor, você está puxando a energia do medidor para o comutador e depois restringindo a entrega ao aparelho ou ao globo, alterando parte dessa energia indesejada para aquecer. Isso significaria que economizar energia usando um interruptor dimmer do tipo resistor é uma ilusão. Claro que o resultado que você vê é menos leve. Mas o que você paga não é o que vê, mas o que é registrado no medidor. Os dimmers mais recentes que ligam / desligam a energia 120 vezes por segundo são uma história diferente.