Ma femme et moi avons plusieurs lampes sur les variateurs dans notre maison. Nous préférons généralement l'éclairage ambiant fourni par les lumières tamisées. Je suis toutefois curieux de savoir si nous économisons de l’électricité en baissant la luminosité. J'ai l'impression de lire quelque part que les gradateurs fonctionnent en allumant et en éteignant rapidement le courant, même s'il est tout aussi probable que je ne comprenne pas fondamentalement le fonctionnement d'un gradateur.

Oui. Et voici pourquoi.

Rhéostats gradateurs

Les anciens gradateurs utilisaient une résistance variable pour atténuer la lumière. Regardons un exemple simple.

On peut trouver la résistance totale (RT) en additionnant toute la résistance.

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

Ensuite, nous pouvons trouver le courant total (IT).

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

Nous allons ensuite calculer la tension à travers chaque charge résistive.

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

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

Enfin, nous calculons la puissance totale (WT)

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

Voyons ce qui se passe quand on augmente la résistance de R1

RT = 200 Ohms + 144 Ohms = 344 Ohms

IT = 120V / 344 Ohms = .349A

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

E2 = .349A * 144 Ohms = 50.23V

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

Comme vous pouvez le constater, nous avons augmenté la résistance de R1 et réduit efficacement la tension sur R2. Et maintenant nous avons une faible lumière.

Variateur de thyristor

Les gradateurs modernes utilisent un TRIAC , pour réduire la durée pendant laquelle la lumière est allumée. Cependant, en raison des circuits dans le gradateur, il n’ya pas d’économie directe d’énergie 1: 1. Diminuer la lumière à 50% n'équivalent pas à une économie d'électricité de 50%.

Une forme d'onde typique dans un système à courant alternatif ressemblerait à ceci.

Un TRIAC empêche l’électricité de circuler chaque fois que la tension atteint 0, quelque chose comme cela.

Donc, vous vous retrouvez avec une forme d'onde qui ressemble à ceci.

Avec le TRIAC, la lumière s’éteint et s’allume 120 fois par seconde. À chaque cycle, vous économisez une petite quantité d’énergie. Est-ce suffisant de voir sur votre facture d'électricité? J'imagine que cela dépend de la durée d'éclairage et du pourcentage de luminosité.

La réponse courte est oui, vous économiserez des frais d'électricité. Tous les gradateurs fabriqués au cours des 20 dernières années disposent probablement de la technologie nécessaire pour vous faire économiser de l'argent. Il provient de Lutron , l’un des plus grands fabricants de gradateurs au monde.

Comme vous le voyez, non seulement vous économiserez de l'électricité, mais vos lampes dureront plus longtemps. C'est pourquoi les lampes de 130 volts durent plus longtemps que les lampes de 120 volts.

La gradation des LED est facile, mais pour obtenir la meilleure expérience de gradation, vous aurez besoin d’un gradateur conçu pour les LED. Celles-ci ont ce que j’appelais une vis de réglage afin que vous puissiez ajuster le gradateur pour utiliser toute la plage de gradation. Des vis de réglage ont été utilisées pour les contrôles de vitesse du ventilateur et vous pouvez ajuster la vis de réglage à l'endroit où le ventilateur tourne lorsque le contrôle de vitesse est réglé sur le réglage le plus bas.

Cela peut dépendre du type de gradateur - les anciens modèles utilisaient simplement pour laisser tomber la charge sur une résistance. Vous avez donc fini par dissiper la même puissance, en la convertissant simplement en chaleur dans une résistance plutôt qu'en chaleur et en lumière dans une ampoule.

Les modèles modernes doivent économiser de l'énergie, s'allumer et s'éteindre rapidement, et simplement changer le cycle de travail pour donner plus ou moins de temps d'activation.

J'ai récemment passé pas mal de temps à chercher cette question précise, notamment à payer un électricien pour qu'il vienne chez nous. Il n'avait aucune compréhension du problème. La plupart des gradateurs que vous achetez sont simplement des résistances variables. Cela signifie que si vous avez une ampoule de 100 watts sur le circuit, mais que vous vous assombrissez à moitié, vous envoyez 50 watts à l'ampoule et 50 watts sont transformés en chaleur dans le boîtier de commutation.

Déposez trop de chaleur dans le boîtier de l’interrupteur et vous risquez peut-être de cuire le gradateur. Dans notre cas, 300 watts d’ampoules sur un gradateur, atténué à un faible éclairage ambiant, suffisaient pour cuire un variateur dont la capacité nominale était de 500 à 600 watts. (Notre électricien a constaté que le gradateur était théoriquement conçu pour supporter la puissance, de sorte que cela ne pouvait pas être notre problème.)

Donc, non, vous n'économisez PAS d'électricité du tout en baissant l'ampoule, du moins avec un gradateur standard. Vous pouvez acheter des ampoules LED ou CFL pour vous aider ici. Mais attention, toutes les ampoules LED ne semblent pas fonctionner sur tous les variateurs. Et les ampoules LFC ne s'assombrissent pas très bien, même celles qui sont conçues pour l'atténuer.

Vous pouvez également acheter un gradateur électronique. C'est un gradateur qui fait son travail en coupant complètement le courant, plusieurs fois par seconde. Cela permet en effet d'économiser de l'électricité, car les électrons qui ne passent pas à la lumière ne sont pas simplement shuntés à travers une résistance pour générer de la chaleur. Les gradateurs électroniques sont plus chers. Notez que la plupart des gradateurs que vous achetez dans votre magasin restent du type à résistance.

Enfin, vous pouvez faire une autre chose. Si vous utilisez normalement le commutateur atténué assez loin, mettez moins d'ampoules ou des ampoules plus petites dans les réceptacles. Par exemple, nous avions cinq ampoules à incandescence de 60 watts sur un seul circuit, que nous utilisions normalement avec une luminosité atténuée pour obtenir un éclairage ambiant. Alors que je prévois d’acheter des ampoules LED pour les remplacer, les LED dimmables sont beaucoup trop chères à présent pour justifier cela. Plus simple était simplement de faire marche arrière 3 des 5 ampoules. Deux ampoules de 60 watts, toujours assombries à mi-course, sont tout à fait adéquates pour éclairer la zone telle que nous la souhaitions.

Bien que les rhéostats aient été utilisés comme gradateurs dans l'éclairage théâtral à ses débuts, cela n'a pas été courant depuis les années 1950 ou avant et je n'ai jamais vu de gradateur de lumière domestique qui n'utilise pas de thyristor. Vous n’économisez pas beaucoup d’énergie dans les lampes à incandescence à gradation en raison de la relation hautement non linéaire entre l’efficacité et la température du filament (luminosité), mais cela n’EST PAS dû à la tension supplémentaire brûlée dans le variateur. Plutôt que de la gradation de la lampe, le flux lumineux passe à l’infrarouge avec un pourcentage plus élevé de puissance se transformant directement en chaleur dans l’ampoule que la lumière visible. Vous en économisez quand même, mais pas autant que vous ne le pensez.

Certaines des ampoules à DEL modernes qui peuvent être atténuées économisent toutefois beaucoup d'énergie. Sur plusieurs de mes appareils mesurés, une "ampoule" de 10 à 13 watts a été ramenée à ce qui semble à peu près deux fois moins brillant pour mes yeux.

Avec les lampes à incandescence (qui sont, comme d’autres, l’ont remarqué, les seules ampoules à gradation fiable), même dans le meilleur des cas, leur puissance lumineuse diminue plus vite que leur consommation électrique, de sorte que si vous les réglez à 75% de la luminosité normale, vous utilisez peut-être encore 80 à 90% de la puissance initiale. Plus ils sont brillants, plus ils sont efficaces.

S'il est vrai que l'ajout d'une résistance variable en série avec une ampoule réduira le courant et donc la puissance (à mesure que la résistance augmente), le fait demeure que de l'énergie est gaspillée sous forme de chaleur à travers la résistance variable. Je ne pense pas qu’aucun de ces types plus anciens de «rhéostat» (résistance variable) soit vendu aujourd’hui. La conception la plus récente sur le marché modifie la forme d'onde CA pour ne figurer que sur une partie de chaque cycle. Cette conception est plus efficace car elle ne gaspille pas la puissance inutilisée. Cependant, le composant en silicium utilisé dans le gradateur doit également dissiper la chaleur et le fait par le biais de sa bride de montage (généralement en aluminium). C'est l'une des raisons pour lesquelles seul un certain nombre de commutateurs et de fils sont autorisés dans la boîte.

J'ai testé un gradateur rotatif Leviton à 5 $, d'une puissance nominale de 600 watts, en atténuant les lumières de Noël. La charge a totalisé 520 watts. Le gradateur fonctionnait en atténuant la tension alternative fournie. Ce que j'ai trouvé, c'est que la température du gradateur a augmenté lorsque la tension alternative est maximale et que la température a diminué lorsque la tension a été atténuée. Au début, je pensais que la chaleur dissipée augmentait lors de la gradation, mais maintenant, il semble que la majeure partie de la chaleur générée soit due à l'inefficacité des transistors à l'intérieur. Plus la tension et le courant sont élevés, plus l'appareil est chaud. À une charge de 520 watts, il a fait suffisamment chaud pour que je ne puisse pas toucher le radiateur plus longtemps que quelques secondes.

La leçon à tirer est de ne pas utiliser de gradateur si vous laissez la lumière allumée au maximum la plupart du temps. L'énergie non convertie en lumière est gaspillée en chaleur. L'atténuation de la lumière consomme moins d'électricité et vous permet d'économiser de l'argent. Que la lumière soit atténuée ou non, le gradateur perd de l'énergie sous forme de chaleur. L'énergie gaspillée augmente proportionnellement à la charge.

La gradation de vos lumières réduira l'utilisation d'énergie. Certaines personnes ont laissé entendre que toute énergie qui ne sortait pas de l'ampoule produisait de la chaleur à l'interrupteur. Même si un peu d’énergie produira de la chaleur, vous n’utiliserez pas autant d’énergie qu’au niveau de l’ampoule.

Voici quelques calculs électriques simples: Equations de puissance: P = IE La puissance est égale au courant multiplié par la tension, la tension totale sur le circuit est essentiellement constante ~ 120V AC.

Si votre gradateur est une simple résistance rhéostat, au fur et à mesure que vous augmentez la résistance, votre courant diminue selon Ohms. Law V = IR La tension est égale à la résistance actuelle, car la tension est constante. V / R pour prouver que le courant diminue lorsque la résistance augmente avec une tension constante.

Une autre façon d'écrire la loi de puissance est la suivante: P = (V ^ 2) / R avec une tension maintenue constante et une résistance augmentant la puissance de sortie diminuant. Le pouvoir a une corrélation négative avec la résistance.

Si vous aviez une ampoule de 100 W et une puissance de sortie de 50 W, vous ne produiriez PAS 50 W de chaleur au gradateur. Cela brûlerait votre maison.

L'autre type de gradateur que vous êtes susceptible de voir est un gradateur TRIAC. Ce gradateur allume et éteint l'alimentation plus de 100 fois par seconde. Par conséquent, il consomme moins d'énergie, car les lumières sont éteintes plus longtemps par seconde que plus elles sont atténuées.

Vous parlez vraiment d'un problème "Watts vs VA".

Revenez en arrière et regardez l'illustration du "gradateur de triac" de Tester101.

• Watts est la puissance que vous utilisez réellement (à l’exclusion de la zone noire sous l’onde sinusoïdale).
• VA est l’ onde sinusoïdale complète que le générateur doit générer pour créer la pièce que vous utilisez.

Le "facteur de puissance" est la différence entre les watts que vous utilisez réellement et la totalité de l’onde sinusoïdale. Et les gradateurs à triac ont un "facteur de puissance" faible, qui varie évidemment en fonction du réglage.

Donc, pour la capacité de production, la gradation à triac ne permet pas d'économiser beaucoup d'énergie, car le générateur doit créer toute l'onde sinusoïdale ou une "correction du facteur de puissance" doit être appliquée pour redistribuer l'énergie autour de la forme d'onde complète. C’est quelque chose que les "convertisseurs rotatifs" connaissaient plutôt bien, entièrement en tant qu’effet secondaire: l’inertie de la machine à filer a servi de "condensateur AC" à l’énergie de décalage temporel pour la redistribuer autour de l’onde sinusoïdale. Bien entendu, cela se ferait par voie électronique.

Cependant, votre compteur ne surveille que la puissance que vous utilisez et ne connaît rien du facteur de puissance. Vous obtenez donc une bonne affaire, ne payant que pour la partie du sinus que vous utilisez.

L’électricité est pour moi une science noire et je n’ai aucune expertise en la matière. Mais il me semble que, lorsque vous utilisez un gradateur du type à résistance, vous alimentez le commutateur en tension, puis vous restreignez la livraison à l'appareil ou au globe en modifiant une partie de cette puissance indésirable en chauffage. Cela signifierait économiser de l'énergie en utilisant un gradateur de type à résistance est une illusion. Bien sûr, le résultat que vous voyez est moins lumineux. Mais ce que vous payez n’est pas ce que vous voyez, mais ce qui est enregistré au compteur. Les nouveaux gradateurs qui allument / éteignent 120 fois par seconde sont une autre histoire.