¿Cómo acelerar el consumo de energía de una bobina de calentamiento?

Como necesito esta reducción de energía solo por uno o dos meses (hasta que mi inversor de 3000 vatios haya sido reparado y enviado nuevamente a mí), utilicé el método más barato, que era un eléctrico a waflera que ya tenía, y que se rompió en dos partes, pero la calefacción aún funciona.

Así que utilicé esta plancha de gofres como resistencia, donde la plancha misma es el disipador de calor para la bobina de calentamiento adjunta de la plancha de gofres. Se calienta bastante y huele a gofres (porque nunca limpié la plancha rota) cuando el lavavajillas se calienta. Pero funciona, y no me costó nada, porque reutilizé los cables y los terminales de tornillo de la plancha de wafles.

El argumento:

Si su elemento calefactor está clasificado para disipar 2300 vatios con 230 voltios a través de él, entonces cuando esté disipando 2300 vatios, la corriente a través de él será:

I = P / E = 2300W / 230V = 10 amperios,

y su resistencia será:

R = E / I = 230V / 10A = 23 ohms.

Para que el elemento disipe 1400 vatios, entonces, el voltaje a través de él debe reducirse a:

E = sqrt (PR) = sqrt (1400W * 23R) ~ 180 voltios,

y la corriente a través de ella disminuyó a:

I = P / E = 1400W / 180V ~ 7.8 amperios

Dado que la tensión de la red no se puede cambiar a 230 voltios, entonces, para limitar la corriente a través del elemento calefactor a 7.8 amperios, debe introducirse una serie de elementos atenuadores en el circuito que hará que caigan los 230 voltios de la red hasta los 180 voltios. Voltios requeridos por el calentador.

Eso es 50 voltios, y debe pasar la corriente del calentador de 7.8 amperios, por lo que su resistencia será:

R = E / I = 50V / 7.8A = 6.4 ohms.

Por lo tanto, la resistencia total de la serie será de 29.4 ohmios, la suma de las dos resistencias,

Si usamos un condensador para perder sin pérdida el voltaje del calentador, entonces podemos definir la resistencia de la cuerda como una impedancia,

Z² = R² + Xc², donde:

Z es la impedancia de la cuerda, R es la resistencia del calentador, y Xc es la reactancia del condensador en serie, todo en ohmios.

Al reorganizar para resolver Xc obtenemos:

Xc = sqrt (Z² - R²) = sqrt (864.4R - 529R) = 18.3 ohms

y, finalmente, para obtener la capacitancia,

C = 1 / (2pi f Xc) = 1 / (6.28 * 50Hz * 18.3R) = 174 microfaradios.

Cornell-Dubilier hace una buena línea de mayúsculas que parecen perfectas para esta aplicación.

Sin duda, es menos costoso, y sin duda más ligero y más pequeño, que un inductor o un transformador capaz de hacer el mismo trabajo.

La prueba LTspice:

Version 4
SHEET 1 1460 680
WIRE 256 64 96 64
WIRE 256 96 256 64
WIRE 96 160 96 64
WIRE 256 192 256 160
WIRE 96 320 96 240
WIRE 256 320 256 272
WIRE 256 320 96 320
WIRE 96 368 96 320
FLAG 96 368 0
SYMBOL voltage 96 144 R0
WINDOW 3 24 96 Invisible 2
WINDOW 123 0 0 Left 2
WINDOW 39 0 0 Left 2
SYMATTR InstName V1
SYMATTR Value SINE(0 325 50)
SYMBOL cap 240 96 R0
SYMATTR InstName C1
SYMATTR Value 180µ
SYMBOL res 240 176 R0
SYMATTR InstName R1
SYMATTR Value 23
TEXT 104 344 Left 2 !.tran 1

  

Una resistencia en serie sería difícil de enfriar.

Esto es cierto, pero sigamos esta idea para ver a dónde nos lleva. El elemento de calentamiento es una resistencia, y tenga en cuenta que se calienta sin dañarse. Esto nos dice que el tipo de resistencia que desea sería otro elemento de calentamiento.

Ahora, parece que no estás llegando a ninguna parte porque acabas de mover la energía de un elemento de calefacción a otro. Pero la potencia disminuye si añades resistencia. La resistencia total es mayor, por lo que se reduce la corriente a través de ambos. El voltaje (en ambos) sigue siendo el mismo, por lo que si quisiera calcular la potencia, usaría el mismo voltaje por la nueva corriente. (O V ^ 2 / R).

Como ejemplo, si obtuviera dos de los mismos elementos calefactores y los conectara en serie, consumirían la mitad de la potencia (un cuarto para cada uno).

Nota: esta es una respuesta tardía a una pregunta anterior, pero esta explicación puede ser útil para alguien con un problema similar que buscó y encontró su pregunta.

Todas las respuestas anteriores son buenas, pero las soluciones a esta pregunta son tan numerosas que realmente no tiene sentido pensar en todas las soluciones posibles. ¿Qué planeas hacer con esta aplicación de bobina de resistencia?

PWM es una gran herramienta para tener, pero si planeas tener un calentador simple como algo parecido a una tostadora, sería una solución muy complicada para tostar pan.

Si desea limitar la potencia, entonces controle el voltaje o la corriente. Tu enlace dimmer está bien. Cuánta corriente / potencia. Lo primero que pensé fue en un variac / auto-transformador. (también en tu enlace dimmer).

El siguiente esquema muestra una forma bastante sencilla de hacerlo, y hay una simulación de LTspice aquí que muestra el circuito en acción.

En palabras, U1 está cableado como un contador descendente binario de 4 bits que usa la red eléctrica para una fuente de reloj y está diseñado para hacer una cuenta regresiva de 14 a cero en una instancia, y luego a cero de 9 en la siguiente. el plan es mantener la red eléctrica conectada al calentador durante 14 ciclos de alimentación, desconectarlo durante 9, y luego repetir esa secuencia para siempre, haciendo que el calentador disipe 1400 vatios a largo plazo, en lugar de 2300.

Para hacer eso, U1's carry out (COUT) se usa para alternar U3, que establece las entradas de carga de lado ancho de U1 en 1110 o 1001, que luego se carga en U1 por el máximo en U1-PE, que ESTABLECE o Restablece las etapas internas del conteo de U1. Eso hace que COUT se ponga alto, habilitando el contador y permitiendo que realice una cuenta regresiva hasta que llegue a cero, cuando U3 alternará y el ciclo comenzará nuevamente con el nuevo ajuste preestablecido.

Durante el tiempo en que el contador realiza una cuenta regresiva de 14 a cero, U3 se usa para encender el controlador TRIAC de cruce por cero, U4, que a su vez enciende el TRIAC y conecta el calentador a la red eléctrica. Luego, cuando U1 llega a cero, U3 alternará y el TRIAC se apagará durante 9 ciclos de alimentación. Luego, cuando U1 cuenta a cero, desde 9, U3 volverá a alternar, comenzando el ciclo nuevamente al encender el TRIAC durante 14 ciclos de red.

Puede usar un SSR para encender y apagar la carga. Al variar los ciclos de trabajo de encendido y apagado, tiene un PWM lento. A diferencia de las resistencias en serie, el poder no utilizado no se desperdicia, sino que simplemente no se utiliza.

Puede obtener un control preciso como se describe

TRIAC Ángulo de disparo frente a la potencia entregada a la carga, ¿cómo se calcula?