Vợ tôi và tôi có một số đèn trên công tắc điều chỉnh độ sáng trong nhà của chúng tôi. Chúng tôi thường thích ánh sáng xung quanh được cung cấp bởi ánh sáng mờ. Tuy nhiên, tôi tò mò nếu chúng ta tiết kiệm bất kỳ điện nào bằng cách làm mờ đèn. Tôi cảm thấy như tôi đã đọc được ở đâu đó rằng các bộ điều chỉnh độ sáng hoạt động bằng cách bật và tắt dòng điện một cách nhanh chóng, mặc dù về cơ bản là tôi không hiểu công tắc điều chỉnh độ sáng hoạt động như thế nào.

Đúng. Và đây là lý do.

Bộ điều chỉnh độ sáng

Dimmer cũ, sử dụng một resister biến để làm mờ ánh sáng. Hãy nhìn vào một ví dụ đơn giản.

Chúng ta có thể tìm thấy tổng trở (RT), bằng cách cộng tất cả các kháng cự.

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

Sau đó chúng ta có thể tìm thấy tổng số hiện tại (CNTT).

CNTT = ET / RT = 120V / 144 Ohms = .83A

Sau đó chúng ta sẽ tính điện áp trên mỗi tải điện trở.

E1 = CNTT * R1 = .83A * 0 Ohms = 0V

E2 = CNTT * R2 = .83A * 144 Ohms = 120V

Cuối cùng, chúng tôi sẽ tính tổng công suất (WT)

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

Hãy xem điều gì xảy ra khi chúng ta tăng sức đề kháng của R1

RT = 200 Ohms + 144 Ohms = 344 Ohms

CNTT = 120V / 344 Ohms = .349A

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

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

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

Như bạn có thể thấy, chúng tôi đã tăng điện trở của R1 và giảm điện áp trên R2 một cách hiệu quả. Và bây giờ chúng ta có một ánh sáng mờ.

Thyristor mờ

Bộ điều chỉnh độ sáng hiện đại sử dụng TRIAC , để giảm thời gian bật đèn. Tuy nhiên, do các mạch trong bộ điều chỉnh độ sáng, không có tiết kiệm năng lượng trực tiếp 1: 1. Giảm ánh sáng xuống 50%, sẽ không tương đương với tiết kiệm 50% tiền điện.

Một dạng sóng điển hình trong hệ thống AC sẽ trông như thế này.

TRIAC ngăn không cho dòng điện chạy mỗi khi điện áp về 0, đại loại như thế này.

Vì vậy, bạn kết thúc với một dạng sóng trông như thế này.

Với TRIAC, ánh sáng thực sự tắt và bật 120 lần mỗi giây. Với mỗi chu kỳ, bạn sẽ tiết kiệm được một lượng điện nhỏ. Có đủ để thực sự nhìn thấy trên hóa đơn điện của bạn? Tôi đoán nó sẽ phụ thuộc vào thời gian đèn sáng và tỷ lệ phần trăm chúng bị mờ.

Câu trả lời ngắn gọn là có, bạn sẽ tiết kiệm được chi phí điện. Có lẽ bất kỳ bộ điều chỉnh độ sáng nào được thực hiện trong 20 năm qua đều có công nghệ giúp bạn tiết kiệm tiền. Đây là từ Lutron , một trong những nhà sản xuất dimmer lớn nhất trên thế giới.

Như bạn thấy, không chỉ bạn sẽ tiết kiệm điện mà đèn của bạn sẽ bền hơn. Đó là lý do tại sao đèn 130 volt kéo dài hơn đèn 120 volt.

Đèn LED mờ dễ dàng nhưng để có được trải nghiệm làm mờ tốt nhất, bạn sẽ cần một bộ điều chỉnh độ sáng được thiết kế cho đèn LED. Chúng có những gì tôi thường gọi là vít trang trí để bạn có thể điều chỉnh độ mờ để sử dụng toàn bộ phạm vi mờ. Vít trim được sử dụng để điều khiển tốc độ quạt và bạn sẽ điều chỉnh vít trim xuống nơi quạt quay khi điều khiển tốc độ được chuyển sang cài đặt thấp hơn.

Nó có thể phụ thuộc vào loại điều chỉnh độ sáng - những cái cũ hơn chỉ được sử dụng để giảm tải trên một điện trở, vì vậy cuối cùng bạn đã tiêu tan cùng một công suất, chỉ chuyển đổi nó thành nhiệt trong điện trở thay vì nhiệt và ánh sáng trong bóng đèn.

Những người hiện đại nên tiết kiệm một số năng lượng, họ bật và tắt nhanh chóng, và chỉ cần thay đổi chu kỳ nhiệm vụ để cung cấp ít nhiều thời gian 'đúng giờ'.

Tôi đã dành một khoảng thời gian hợp lý để nghiên cứu câu hỏi chính xác này gần đây, bao gồm cả việc trả tiền cho một thợ điện để đến nhà của chúng tôi. Ông KHÔNG có hiểu biết về vấn đề. Hầu hết các bộ điều chỉnh độ sáng mà bạn mua chỉ đơn giản là điện trở thay đổi. Điều này có nghĩa là nếu bạn có bóng đèn 100 watt trong mạch, nhưng bị mờ đi một nửa, bạn đang gửi 50 watt đến bóng đèn và 50 watt bị biến thành nhiệt trong hộp công tắc.

Đổ quá nhiều nhiệt vào hộp công tắc và bạn có thể thấy mình đang nấu mờ. Trong trường hợp của chúng tôi, 300 bóng đèn trên một bộ điều chỉnh độ sáng, giảm xuống mức ánh sáng xung quanh thấp là đủ để nấu một công tắc điều chỉnh độ sáng được đánh giá để xử lý 500-600 watt. (Thợ điện của chúng tôi thấy rằng công tắc điều chỉnh độ sáng được đánh giá trên lý thuyết để xử lý công suất, vì vậy nó không thể là vấn đề của chúng tôi.)

Vì vậy, không, bạn hoàn toàn KHÔNG tiết kiệm điện bằng cách làm giảm bóng đèn xuống, ít nhất là với bộ điều chỉnh độ sáng tiêu chuẩn. Bạn có thể mua bóng đèn LED, hoặc bóng đèn CFL để giúp đỡ ở đây. Nhưng hãy cẩn thận rằng tất cả các bóng đèn LED dường như không hoạt động trên tất cả các công tắc mờ. Và bóng đèn CFL không mờ quá nhiều, ngay cả những bóng được thiết kế mờ.

Bạn cũng có thể mua một bộ điều chỉnh độ sáng điện tử. Đây là một công cụ điều chỉnh độ sáng thực hiện công việc của nó bằng cách cắt nguồn hoàn toàn, nhiều lần trong một giây. Nó thực sự tiết kiệm điện, bởi vì các electron không truyền qua ánh sáng không chỉ được đưa qua một điện trở để tạo ra nhiệt. Bộ điều chỉnh điện tử đắt hơn. Lưu ý rằng hầu hết các công tắc điều chỉnh độ sáng bạn mua tại cửa hàng gia đình vẫn là loại điện trở.

Cuối cùng, bạn có thể làm một điều khác. Nếu bạn thường chạy công tắc giảm xuống khá xa, sau đó đặt ít hoặc nhỏ hơn bóng đèn vào các thùng chứa. Ví dụ, chúng ta có năm bóng đèn sợi đốt 60 watt trên một mạch điện, mà chúng ta thường chạy mờ dần xuống để chiếu sáng xung quanh. Trong khi tôi dự định mua bóng đèn LED để thay thế chúng, thì đèn LED có thể điều chỉnh độ sáng hiện nay quá đắt để chứng minh điều này. Đơn giản hơn là chỉ cần lùi ra 3 trong số 5 bóng đèn. Hai bóng đèn 60 watt, vẫn mờ xuống một nửa là hoàn toàn đủ để chiếu sáng khu vực như chúng tôi muốn nó được thắp sáng.

Mặc dù các bộ biến trở được sử dụng làm bộ điều chỉnh độ sáng trong ánh sáng sân khấu vào những ngày đầu, nhưng điều này đã không phổ biến từ những năm 1950 hoặc trước đó và tôi chưa bao giờ thấy một bộ điều chỉnh ánh sáng trong nước không sử dụng thyristor. Bạn không tiết kiệm được nhiều đèn sợi đốt làm mờ năng lượng do mối quan hệ hiệu quả phi tuyến tính cao với nhiệt độ dây tóc (độ sáng) nhưng KHÔNG phải do điện áp phụ bị đốt cháy trong bộ điều chỉnh độ sáng. Thay vì đèn bị mờ, sản lượng ánh sáng chuyển sang hồng ngoại với phần trăm công suất lớn hơn chuyển thẳng thành nhiệt trong bóng đèn so với ánh sáng nhìn thấy. Bạn vẫn tiết kiệm được một số, nhưng không nhiều như bạn nghĩ.

Một số bóng đèn LED hiện đại có thể được làm mờ thực sự tiết kiệm rất nhiều năng lượng mặc dù. Theo nhiều cách tôi đã đo được, một "bóng đèn" 10-13W mờ xuống phía dưới trông sáng hơn một nửa so với nhãn cầu của tôi chỉ rút ra 2-3 Watts.

Với đèn sợi đốt (như những người khác đã nhận thấy, bóng đèn có độ mờ đáng tin cậy duy nhất), ngay cả trong trường hợp tốt nhất, sản lượng ánh sáng của chúng giảm nhanh hơn mức sử dụng năng lượng của chúng - ví dụ: (tạo thành số, nhưng nguyên tắc giữ), nếu bạn làm giảm chúng đến 75% độ sáng bình thường, bạn vẫn có thể sử dụng, 80-90% năng lượng ban đầu. Chúng càng sáng, hiệu quả càng cao.

Mặc dù đúng là việc thêm một điện trở thay đổi nối tiếp với bóng đèn sẽ làm giảm dòng điện và do đó làm giảm công suất (khi điện trở tăng), thực tế vẫn cho rằng năng lượng bị lãng phí dưới dạng nhiệt thông qua điện trở thay đổi. Tôi không nghĩ rằng có bất kỳ loại "biến trở" (điện trở biến) cũ nào đang được bán ngày hôm nay. Thiết kế mới hơn trên thị trường sửa đổi dạng sóng AC chỉ ở một phần của mỗi chu kỳ. Thiết kế này hiệu quả hơn vì nó không lãng phí năng lượng không sử dụng, tuy nhiên thành phần silicon được sử dụng trong bộ điều chỉnh độ sáng cũng phải tản nhiệt và thực hiện điều này thông qua mặt bích lắp (thường là nhôm). Đây là một lý do tại sao chỉ có một số công tắc và dây nhất định được phép ở trong hộp.

Tôi đã thử nghiệm một bộ điều chỉnh độ sáng xoay Leviton 5 đô la, công suất 600 watt, bằng cách làm mờ đèn Giáng sinh. Tải tổng cộng 520 watt. Bộ điều chỉnh độ sáng hoạt động bằng cách làm giảm điện áp AC được cung cấp. Những gì tôi tìm thấy là nhiệt độ mờ tăng lên khi điện áp xoay chiều tối đa và nhiệt độ giảm khi điện áp bị suy giảm. Ban đầu tôi nghĩ rằng nhiệt lượng tiêu tan tăng lên khi mờ đi, nhưng bây giờ có vẻ như phần lớn nhiệt được tạo ra là do sự kém hiệu quả của các bóng bán dẫn bên trong. Điện áp càng cao và dòng điện chạy qua càng nóng thì thiết bị càng nóng. Ở mức tải 520 watt, nó đủ nóng đến nỗi tôi không thể chạm vào tản nhiệt lâu hơn vài giây.

Bài học ở đây là không sử dụng bộ điều chỉnh độ sáng nếu bạn sẽ bật đèn tối đa. Năng lượng không chuyển đổi thành ánh sáng bị lãng phí như nhiệt. Làm mờ ánh sáng sẽ sử dụng ít điện hơn và tiết kiệm tiền của bạn. Cho dù ánh sáng có bị mờ đi hay không, bộ điều chỉnh độ sáng sẽ lãng phí một phần năng lượng dưới dạng nhiệt. Năng lượng lãng phí tăng tỷ lệ thuận với tải.

Làm mờ đèn của bạn sẽ làm giảm việc sử dụng năng lượng. Một số người đã gợi ý rằng bất kỳ nguồn điện nào không tắt bóng đèn thay vào đó là tạo ra nhiệt ở công tắc. Mặc dù một số năng lượng sẽ tạo ra nhiệt, bạn sẽ không sử dụng nhiều năng lượng như ở bóng đèn.

Dưới đây là một số phép toán điện đơn giản Phương trình công suất: P = IE Công suất bằng với thời gian hiện tại điện áp tổng điện áp trên toàn mạch về cơ bản là không đổi ~ 120V AC.

Nếu bộ điều chỉnh độ sáng của bạn là một điện trở điều chỉnh đơn giản, khi bạn tăng điện trở, dòng điện của bạn sẽ giảm theo Luật Ohms V = IR Điện áp bằng với điện trở thời gian hiện tại, vì điện áp không đổi, chúng ta có thể sắp xếp lại bằng cách chia cả hai bên cho "R" cho I = V / R để chứng minh rằng dòng điện giảm khi điện trở tăng với điện áp không đổi.

một cách khác để viết luật công suất là: P = (V ^ 2) / R với điện áp được giữ cố định và điện trở tăng công suất đầu ra sẽ thấp hơn. Quyền lực có mối tương quan ngược chiều với sức đề kháng.

nếu bạn có bóng đèn 100W và giảm công suất xuống 50W, bạn sẽ KHÔNG tạo ra 50W nhiệt ở Dimmer. Điều đó sẽ đốt cháy nhà của bạn xuống.

Loại điều chỉnh độ sáng khác mà bạn có thể thấy là bộ điều chỉnh độ sáng TRIAC. Bộ điều chỉnh độ sáng này về cơ bản bật và tắt nguồn hơn 100 lần mỗi giây, do đó sẽ sử dụng ít năng lượng hơn vì đèn tắt trong một khoảng thời gian lớn hơn mỗi giây khi chúng bị mờ đi.

Bạn đang thực sự nói về vấn đề "Watts vs VA".

Quay lại và xem minh họa "triac dimmer" của Tester101.

• Watts là sức mạnh bạn thực sự sử dụng (không bao gồm vùng màu đen dưới sóng hình sin).
• VA là toàn bộ hình sin mà trình tạo phải tạo để tạo phần bạn sử dụng.

"Hệ số công suất" là sự khác biệt giữa các watts bạn đang thực sự sử dụng và toàn bộ sóng hình sin. Và bộ điều chỉnh triac có "hệ số công suất" kém, thay đổi dựa trên cài đặt rõ ràng.

Vì vậy, để tạo ra công suất, việc làm mờ triac không tiết kiệm được nhiều năng lượng đó, bởi vì hoặc máy phát phải tạo ra toàn bộ hệ thống hoặc một số "hiệu chỉnh hệ số công suất" cần được thực hiện để phân phối lại năng lượng xung quanh dạng sóng đầy đủ. Đó là một cái gì đó "bộ biến đổi quay" khá tốt, hoàn toàn là một tác dụng phụ: quán tính trong máy kéo sợi đóng vai trò là "tụ điện xoay chiều" thành năng lượng dịch chuyển thời gian để phân phối lại xung quanh dây điện. Tất nhiên bây giờ điều đó sẽ được thực hiện bằng điện tử.

Tuy nhiên, đồng hồ của bạn chỉ quan sát sức mạnh bạn đang sử dụng, và không biết gì về hệ số công suất. Vì vậy, bạn đang nhận được một món hời, chỉ phải trả tiền cho một phần của hình sin bạn sử dụng.

Điện đối với tôi là một khoa học đen và tôi không có chuyên môn về chủ đề này. Nhưng đối với tôi, dường như khi sử dụng bộ điều chỉnh loại điện trở, bạn sẽ kéo điện qua đồng hồ đến công tắc và sau đó hạn chế phân phối đến thiết bị hoặc quả cầu bằng cách thay đổi một số năng lượng không mong muốn đó thành nhiệt. Điều đó có nghĩa là tiết kiệm năng lượng bằng cách sử dụng một công tắc điều chỉnh độ sáng loại điện trở là một ảo ảnh. Chắc chắn kết quả bạn nhìn thấy là ít ánh sáng. Nhưng những gì bạn phải trả cho không phải là những gì bạn nhìn thấy mà là những gì được đăng ký tại đồng hồ. Bộ điều chỉnh độ sáng mới bật / tắt nguồn 120 lần một giây là một câu chuyện khác.