吊扇控制器如何工作?


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有些设备看起来像普通的调光器,但专门用于控制吊扇速度。例如:Lutron Diva Quiet 3速控制。与普通调光器不同,它具有用于低速,中速和高速的三位置开关,而不是无级变速旋钮。该手册显示了典型的布线,这是像一个普通的调光器:

接线图

(未连接的红/白线用于可选的3路电路)

我听说有人说“不要在调光器上运转风扇;否则会起火”,但是却不说原因。然而,路创(Lutron)专门为粉丝销售该设备的事实表明,它不是普通的双向可控硅调光器,它是完全安全的,但他们也没有说为什么。

我也知道当我买这所房子时,安装了另一个类似的丑陋风扇控制器。难道这吊扇是为这种类型的控制而设计的,而其他则不是吗?

作为电气工程师,有人能告诉我这些风扇速度控制器的电气功能到底是什么吗?它们与普通的双向可控硅调光器有何不同?


可能是频域中的某物,但这纯粹是推测...
Matt Young

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吊扇应该具有多个绕组抽头,例如自耦变压器。因此,三速开关可能只是从三个可用的抽头中选择。来自wiki:“它们可能在绕组的一个电气端附近有多个抽头,通过选择一次抽头来提供可变的速度和功率,就像吊扇一样。”
叶立昂

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致闭门者的注意:如果“请帮助我了解X的工作原理”与电气设计无关,那么我不知道这是什么。也许我必须将问题表达为“如何设计风扇速度控制器?”
Phil Frost 2013年

@ Li-aungYip我知道速度控制器只有两根电线,因此它与风扇串联,无法在多个绕组之间切换。
Phil Frost 2013年

@PhilFrost:您能找到该风扇速度控制器的手册吗?
叶丽昂

Answers:


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我最近(今天)正在帮助某人进行家庭装修,包括更换三速风扇控制器。下面显示了我们撕掉并替换的旧版本。注意黑匣子对象(风扇速度控制器)上的粗略电路图。

在此处输入图片说明

我推断出风扇控制器通过在风扇的电源电路中插入电容来工作。使用4.3uF电容器(紫色,P)可获得较慢的速度,使用2.1uF电容器(红色,R)可获得中等的速度,而通过直接连接(无电容器)可获得较高的速度。

这是Clipsal非常相似的三速电机控制器的电路图。

在此处输入图片说明

我对单相感应电动机的理解不够好,无法确切地说明额外的电容如何改变电动机的速度。抱歉!

请注意,单相感应电动机不是自启动的,必须包括相移的辅助绕组以提供启动转矩。相移由可能相关的电容器提供。(如果有人进一步了解单相感应电动机的工作原理,请挺身而出!)


我相信电容改变电动机速度的方式类似于使用电容器作为无变压器电源。例如,请参见Microchip的文档:ww1.microchip.com/downloads/en/appnotes/00954a.pdf基本上,它是使用电容器形成一个高通滤波器,其截止频率在60Hz交流频率之内。
Zuofu 2014年

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风扇可以看作是复杂的负载。增加电容会改变功率因数,从而改变风扇随热量散发的功率。热量消耗的功率更多=旋转电动机时的功率更少=速度较慢。那过多的热量也是导致他们起火/嗡嗡声等的原因
Steven Goldade 2014年

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@StevenGoldade:我不相信这就是答案。改变功率因数不应显着改变作为热量散发的功率,而仅改变总散发的功率。
Li-aung Yip 2014年

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当然,这只是电容器的电抗吗?4u3F在60Hz时的电抗为616欧姆。
user207421 2014年

我认为这个答案可以交换慢速和中等速度。较小的电容器将具有较大的阻抗,从而降低速度。
pericynthion

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我对调光器的理解是,它们不控制电压,而是在部分周期内切断电压。三端双向可控硅开关元件与晶体管的不同之处在于,它仅具有截止状态/导通状态,可以将其关闭,但过零会将其复位为导通状态。因此,使用R / C计时器,您可以在过零之后的某个时间关闭它,然后在下一个过零后再次打开它。因此,您减少了打开电源的每个周期的时间。这对于在整个循环中发光并平滑功率曲线的光来说效果很好。电机会振动,因为您在每个周期内都要打开和关闭它,并且线圈/定子跳动并产生噪音。

我不知道为什么会引起火灾。调光器通常的额定功率为1500W,因此比风扇电机更大。但是,由于感性负载的切换可能会产生一些热量-仅是猜测,还是不规则波形的电动机线圈中存在热量?


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你的双向晶闸管动作向后。触发三端双向可控硅开关元件时,它会一直保持开启状态,直到通过它的电流降至其保持电流以下(几乎接近零)为止。标准的操作模式是延迟触发-延迟越长,导通时间越短-在每个半周期结束时,让市电的正常过零关断三端双向可控硅开关。
晶体管

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实际上,TRAIC可以并且经常用于电机驱动,因此不会出现电机不会来回“振动”的情况。但是,为此,可控硅需要抑制电动机的感应反冲,和/或经过专门设计,以使其对调光器的抗扰性高于用于调光器的抗扰性。
克里斯·斯特拉顿

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电容器两端存在电压降。电压降的大小与其电容值成反比。与风扇电动机串联使用不同值的电容器将意味着向风扇电动机施加不同的电压电平。风扇电动机的速度取决于所施加的电压。电容器用于实现电压降,因为电容器不会像电阻器那样产生热量,因此会引起火灾。


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我不是电气工程师,但是我有这个问题。我试图用带有lutron 3速度盒装风扇控制器的2个吊装常规房间风扇(后来发现这是个问题,因为组合的安培数超出了开关容量)。风扇是没有电容器的多速抽头电动机。随着风扇切换到高电平,而墙壁控制器切换到高电平,它们工作正常。当我将控制器切换到中等设置(44 VAC)时,风扇也会停止工作,同样在低设置(26 VAC)上。因此,我打开了一个Celing风扇,发现它是一个抽头风扇电机,带有一个电容器,并用黑匣子控制了速度。因此,我的理论是,多速抽头风扇电动机将需要某种与高速绕组电路(5uf?)串联的电容器,以便在中,低开关位置的较低电压下工作。如果没有电容器,该电压将没有足够的磁珠(由于缺乏更好的期限),无法使风扇电动机以降低的电压旋转。另外,风扇控制器的额定电流为1.5A,照明控制器的额定电流仅为600W,我认为这是发生火灾的地方。


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我研究了刚购买的西屋风扇附带的控制器。只有电源线通过控制器,并且每个速度设置都会更改控制器出口侧的A / C电压,如下所示:

  1. 120伏交流电
  2. 90伏交流电
  3. 80伏交流电
  4. 70伏交流电
  5. 60伏交流电

由于只能通过更改电源频率来控制A / C电动机的速度,因此我必须假定控制器中的变压器是功率控制的第一阶段,并且风扇具有整流器和D / C电动机。这是一个猜测,但这是唯一有意义的事情,它将是控制风扇的非常有效的方法。


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风扇电动机将是感应电动机。当这种电动机驱动风扇时,存在一种特殊情况,即负载所需的转矩随转速而迅速下降。从较低的电压供电时,感应电动机的扭矩会下降。两种效果很好地平衡,因此实际上仅通过改变电压来控制驱动风扇的感应电动机的速度即可。降低电压会增加电机滑差。
凯文·怀特

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吊扇的额定电流比灯更高,而更高的电流意味着更多的热量(电流引起的热量与电流的平方成正比)。风扇控制器可以处理更多的热量,而通常以较低电流工作的调光器会因过热而燃烧。

就设备操作而言,风扇速度控制和灯光调光基本上都涉及控制提供给负载(视情况而定的灯光/风扇)的能量。调节器/调光器的电路具有开关的整体效果,可以控制开关的作用来调节提供给负载的能量。


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平均吊扇的稳态电流低于60W白炽灯泡。
马特·杨

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我一直在连接吊扇的调光器周围。没有任何东西烧毁(尽管电机确实发出了令人讨厌的噪音)。
伊格纳西奥·巴斯克斯
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