Meine Frau und ich haben mehrere Lichter an Dimmerschaltern in unserem ganzen Haus. Wir bevorzugen im Allgemeinen die Umgebungsbeleuchtung durch gedimmtes Licht. Ich bin allerdings gespannt, ob wir durch Dimmen der Lichter Strom sparen. Ich habe das Gefühl, dass ich irgendwo gelesen habe, dass Dimmer funktionieren, indem ich den Strom schnell ein- und ausschalte, obwohl es genauso wahrscheinlich ist, dass ich im Grunde nicht verstehe, wie ein Dimmer funktioniert.

Ja. Und hier ist warum.

Rheostat-Dimmer

Alte Dimmer verwendeten einen variablen Widerstand, um das Licht zu dimmen. Schauen wir uns ein einfaches Beispiel an.

Wir können den Gesamtwiderstand (RT) finden, indem wir den gesamten Widerstand addieren.

RT = R1 + R2 = 0 Ohm + 144 Ohm = 144 Ohm

Dann können wir den Gesamtstrom (IT) ermitteln.

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

Wir berechnen dann die Spannung über jeder ohmschen Last.

E1 = IT * R1 = .83A * 0 Ohm = 0V

E2 = IT * R2 = .83A * 144 Ohm = 120V

Schließlich berechnen wir die Gesamtleistung (WT)

WT = V 2 / R = 120 V 2/144 Ohm = 100 Watt

Mal sehen, was passiert, wenn wir den Widerstand von R1 erhöhen

RT = 200 Ohm + 144 Ohm = 344 Ohm

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

E1 = 0,349 A · 200 Ohm = 69,77 V

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

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

Wie Sie sehen, haben wir den Widerstand von R1 erhöht und die Spannung an R2 effektiv reduziert. Und jetzt haben wir ein schwaches Licht.

Thyristor-Dimmer

Moderne Dimmer verwenden einen TRIAC , um die Leuchtdauer zu verringern. Aufgrund der Schaltung im Dimmer ergibt sich jedoch keine direkte 1: 1-Energieeinsparung. Wenn Sie das Licht auf 50% dimmen, bedeutet dies keine 50% ige Stromersparnis.

Eine typische Wellenform in einem Wechselstromsystem würde so aussehen.

Ein TRIAC verhindert, dass jedes Mal Strom fließt, wenn die Spannung 0 erreicht.

Sie erhalten also eine Wellenform, die so aussieht.

Beim TRIAC schaltet sich das Licht tatsächlich 120 Mal pro Sekunde aus und wieder ein. Mit jedem Zyklus sparen Sie etwas Strom. Ist es genug, um tatsächlich auf Ihrer Stromrechnung zu sehen? Ich denke, es würde davon abhängen, wie lange die Lichter an sind und wie viel Prozent sie abgeblendet sind.

Die kurze Antwort lautet: Ja, Sie sparen Stromkosten. Wahrscheinlich hat jeder Dimmer, der in den letzten 20 Jahren hergestellt wurde, die Technologie, um Geld zu sparen. Dies ist von Lutron , einem der größten Dimmerhersteller der Welt.

Wie Sie sehen, sparen Sie nicht nur Strom, sondern Ihre Lampen halten auch länger. Deshalb halten 130-Volt-Lampen länger als 120-Volt-Lampen.

Das Dimmen von LEDs ist einfach, aber um das beste Dimmerlebnis zu erzielen, benötigen Sie einen Dimmer, der für LEDs entwickelt wurde. Diese haben das, was ich als Trimmschraube bezeichnet habe, damit Sie den Dimmer so einstellen können, dass er den gesamten Dimmbereich ausnutzt. Für die Steuerung der Lüftergeschwindigkeit wurden Trimmschrauben verwendet, und Sie würden die Trimmschraube auf die Position einstellen, an der sich der Lüfter dreht, wenn der Drehzahlregler auf die niedrigere Einstellung gedreht wird.

Es kann vom Dimmertyp abhängen - ältere, die nur dazu verwendet wurden, die Last über einen Widerstand zu leiten, haben am Ende die gleiche Leistung verbraucht, indem Sie sie in einen Widerstand und nicht in eine Glühbirne umgewandelt haben.

Moderne sollten etwas Strom sparen, sie schalten sich schnell ein und aus und ändern einfach den Arbeitszyklus, um mehr oder weniger Einschaltzeit zu geben.

Ich habe in letzter Zeit ziemlich viel Zeit damit verbracht, genau diese Frage zu untersuchen, einschließlich der Bezahlung eines Elektrikers, der zu uns nach Hause kommt. Er hatte KEIN Verständnis für das Problem. Die meisten Dimmer, die Sie kaufen, sind einfach variable Widerstände. Dies bedeutet, dass wenn Sie eine 100-Watt-Glühbirne im Stromkreis haben, diese jedoch auf halbem Weg gedimmt ist, Sie 50 Watt an die Glühbirne senden und 50 Watt im Schaltkasten in Wärme verwandeln.

Wenn Sie zu viel Wärme in den Schaltkasten leiten, kochen Sie möglicherweise den Dimmer. In unserem Fall reichten 300 Watt Glühbirnen auf einem Dimmer mit gedimmtem Umgebungslicht aus, um einen Dimmschalter zuzubereiten, der für 500-600 Watt ausgelegt war. (Unser Elektriker hat festgestellt, dass der Dimmer theoretisch für die Leistung ausgelegt ist, sodass dies möglicherweise nicht unser Problem ist.)

Also, nein, Sie sparen KEINEN Strom, indem Sie eine Glühbirne herunterdimmen, zumindest mit einem Standarddimmer. Sie können LED-Lampen oder CFL-Lampen kaufen, um hier zu helfen. Beachten Sie jedoch, dass nicht alle LED-Lampen an allen Dimmschaltern zu funktionieren scheinen. Und CFL-Lampen werden überhaupt nicht besonders gut gedimmt, selbst wenn sie für das Dimmen ausgelegt sind.

Sie können auch einen elektronischen Dimmer kaufen. Dies ist ein Dimmer, der seine Aufgabe erfüllt, indem er den Strom viele Male pro Sekunde vollständig abschaltet. Es spart in der Tat Strom, weil die Elektronen, die nicht an das Licht gelangen, nicht nur durch einen Widerstand geleitet werden, um Wärme zu erzeugen. Elektronische Dimmer sind teurer. Beachten Sie, dass die meisten Dimmerschalter, die Sie im Laden zu Hause kaufen, immer noch vom Typ Widerstand sind.

Schließlich können Sie noch eine andere Sache tun. Wenn Sie den Schalter normalerweise ziemlich weit heruntergedimmt laufen lassen, setzen Sie weniger oder kleinere Lampen in die Steckdosen ein. Zum Beispiel hatten wir fünf 60-Watt-Glühbirnen auf einem einzigen Stromkreis, den wir normalerweise für die Umgebungsbeleuchtung abgedunkelt liefen. Während ich vorhabe, LED-Lampen zu kaufen, um sie zu ersetzen, sind dimmbare LEDs jetzt viel zu teuer, um dies zu rechtfertigen. Einfacher war es, nur 3 der 5 Glühbirnen auszutauschen. Zwei 60-Watt-Glühbirnen, die auf halber Strecke noch gedimmt sind, sind völlig ausreichend, um den Bereich so zu beleuchten, wie wir es wollten.

Während Rheostate in der Anfangszeit als Dimmer für die Theaterbeleuchtung verwendet wurden, war dies seit den 1950er Jahren oder früher nicht mehr üblich, und ich habe noch nie einen Haushaltsdimmer gesehen, bei dem kein Thyristor verwendet wurde. Sie sparen nicht viel Energie beim Dimmen von Glühlampen, da der Wirkungsgrad in hohem Maße nichtlinear zur Filamenttemperatur (Helligkeit) ist. Dies ist jedoch NICHT der Fall, weil die zusätzliche Spannung im Dimmer abgebrannt ist. Eher wenn die Lampe gedimmt wird, verschiebt sich die Lichtleistung in Richtung Infrarot, wobei ein größerer Prozentsatz der Leistung in der Lampe direkt in Wärme umgewandelt wird als sichtbares Licht. Sie sparen immer noch etwas, aber nicht so viel, wie Sie vielleicht denken.

Einige der modernen LED-Lampen, die gedimmt werden können, sparen jedoch sehr viel Strom. Bei einigen, die ich gemessen habe, ist eine 10-13 W "Glühbirne" auf ungefähr halb so hell wie meine Augäpfel und verbraucht nur 2-3 Watt.

Mit Glühlampen (die, wie andere bemerkt haben, die einzigen zuverlässig dimmbaren Glühbirnen sind) geht ihre Lichtleistung selbst im besten Fall schneller zurück als ihr Stromverbrauch - also zum Beispiel (zusammengesetzte Zahlen, aber das Prinzip gilt). Wenn Sie sie auf 75% der normalen Helligkeit dimmen, verbrauchen Sie möglicherweise immer noch 80-90% der ursprünglichen Leistung. Je heller sie sind, desto effizienter sind sie.

Zwar verringert das Hinzufügen eines variablen Widerstands in Reihe mit einer Glühbirne den Strom und daher die Leistung (wenn der Widerstand zunimmt), es bleibt jedoch die Tatsache bestehen, dass Leistung in Form von Wärme durch den variablen Widerstand verschwendet wird. Ich glaube nicht, dass es einen dieser älteren "Rheostat" -Typen (variabler Widerstand) gibt, der heute verkauft wird. Das neuere Design auf dem Markt modifiziert die Wechselstromwellenform so, dass sie nur für einen Teil jedes Zyklus gilt. Dieses Design ist effizienter, da es keine ungenutzte Energie verschwendet. Die im Dimmer verwendete Siliziumkomponente muss jedoch auch Wärme abführen und zwar über ihren Montageflansch (normalerweise Aluminium). Dies ist ein Grund, warum nur eine bestimmte Anzahl von Schaltern und Kabeln in der Box sein darf.

Ich habe einen 5-Dollar-Leviton-Drehdimmer mit einer Leistung von 600 Watt getestet, indem ich die Weihnachtsbeleuchtung gedimmt habe. Die Belastung betrug insgesamt 520 Watt. Der Dimmer hat durch Dämpfung der zugeführten Wechselspannung gearbeitet. Was ich gefunden habe, ist die Dimmertemperatur erhöht, wenn die Wechselspannung maximal ist, und die Temperatur verringert, wenn die Spannung gedämpft wurde. Ursprünglich dachte ich, dass die abgegebene Wärme beim Dimmen steigt, aber jetzt scheint der größte Teil der erzeugten Wärme auf die Ineffizienz der Transistoren im Inneren zurückzuführen zu sein. Je höher die Spannung und je mehr Strom fließt, desto heißer wird das Gerät. Bei 520 Watt wurde es heiß genug, dass ich den Kühlkörper nicht länger als ein paar Sekunden berühren konnte.

In dieser Lektion sollten Sie keine Dimmer verwenden, wenn Sie das Licht die meiste Zeit maximal ausschalten möchten. Energie, die nicht in Licht umgewandelt wird, wird als Wärme verschwendet. Wenn Sie das Licht dimmen, wird weniger Strom verbraucht und Sie sparen Geld. Unabhängig davon, ob das Licht gedimmt ist oder nicht, verschwendet der Dimmer Energie in Form von Wärme. Die verschwendete Energie steigt proportional zur Last.

Wenn Sie die Beleuchtung dimmen, wird der Stromverbrauch verringert. Einige Leute haben vorgeschlagen, dass jeder Strom, der nicht aus der Glühbirne geht, stattdessen Wärme am Schalter erzeugt. Während etwas Strom Wärme erzeugt, verbrauchen Sie nicht annähernd so viel Strom wie an der Glühbirne.

Hier sind einige einfache elektrische mathematische Leistungsgleichungen: P = IE Leistung ist gleich Strom mal Spannung Gesamtspannung über der Schaltung ist im Wesentlichen konstant ~ 120 V AC.

Wenn Ihr Dimmer ein einfacher Rheostatwiderstand ist und Sie den Widerstand erhöhen, verringert sich Ihr Strom gemäß dem Ohmschen Gesetz. V = IR Die Spannung entspricht dem Strom mal dem Widerstand. Da die Spannung konstant ist, können wir sie neu ordnen, indem Sie beide Seiten durch "R" in I = teilen V / R, um zu beweisen, dass der Strom mit zunehmendem Widerstand bei konstanter Spannung abnimmt.

Eine andere Art, das Potenzgesetz zu schreiben, ist: P = (V ^ 2) / R, wobei die Spannung konstant gehalten wird und der Widerstand, der die Ausgangsleistung erhöht, abnimmt. Macht korreliert negativ mit Widerstand.

Wenn Sie eine 100-W-Lampe hätten und auf 50 W Leistung gedimmt wären, würden Sie am Dimmer KEINE 50 W Wärme erzeugen. Das würde dein Haus niederbrennen.

Die andere Art von Dimmer, die Sie wahrscheinlich sehen, ist ein TRIAC-Dimmer. Dieser Dimmer schaltet den Strom im Wesentlichen über 100-mal pro Sekunde ein und aus. Dadurch wird weniger Strom verbraucht, da die Lichter in jeder Sekunde länger ausgeschaltet sind, je mehr sie gedimmt werden.

Sie sprechen wirklich von einem "Watts vs VA" -Problem.

Gehen Sie zurück und sehen Sie sich die "Triac Dimmer" -Illustration von Tester101 an.

• Watt ist die Leistung, die Sie tatsächlich verbrauchen (mit Ausnahme des schwarzen Bereichs unter der Sinuswelle).
• VA ist die gesamte Sinuswelle , die der Generator erzeugen muss, um das von Ihnen verwendete Teil zu erstellen.

"Leistungsfaktor" ist die Differenz zwischen den tatsächlich verwendeten Watt und der gesamten Sinuswelle. Und Triac-Dimmer haben einen schlechten "Leistungsfaktor", der offensichtlich von der Einstellung abhängt.

Um Kapazität zu erzeugen, spart das Triac-Dimmen nicht so viel Energie, da entweder der Generator die gesamte Sinuswelle erzeugen muss oder eine "Leistungsfaktorkorrektur" durchgeführt werden muss, um die Energie um die gesamte Wellenform herum neu zu verteilen. Das ist etwas, was "Rotationskonverter" durchaus als Nebeneffekt recht gut können: Die Trägheit in der Spinnmaschine diente als "Wechselstromkondensator", um Energie zeitlich zu verschieben und um die Sinuswelle zu verteilen. Natürlich würde das jetzt elektronisch erfolgen.

Ihr Messgerät misst jedoch nur die von Ihnen verwendete Leistung und weiß nichts über den Leistungsfaktor. Sie bekommen also ein Schnäppchen und müssen nur den Teil der Sinuswelle bezahlen, den Sie verwenden.

Elektrizität ist für mich eine schwarze Wissenschaft und ich habe keine Expertise in diesem Bereich. Mir scheint jedoch, dass Sie bei Verwendung eines Widerstandsdimmers den Strom durch das Messgerät zum Schalter ziehen und dann die Abgabe an das Gerät oder den Globus einschränken, indem Sie einen Teil dieser unerwünschten Leistung in Wärme umwandeln. Das würde bedeuten, Strom zu sparen, indem ein Widerstandsdimmer verwendet wird. Das ist eine Illusion. Sicher ist das Ergebnis, das Sie sehen, weniger hell. Sie bezahlen jedoch nicht für das, was Sie sehen, sondern für das, was am Zähler registriert ist. Neuere Dimmer, die das Gerät 120 Mal pro Sekunde ein- und ausschalten, sehen anders aus.