Interruptor infinito

Un interruptor infinito , regulador de energía o controlador infinito es un tipo de interruptor que permite una salida de potencia variable de un elemento calefactor de una estufa eléctrica. Se llama "infinito" porque su salida promedio es infinitamente variable en lugar de estar limitada a unos pocos niveles conmutados. Utiliza una conexión conductora de tira bimetálica a través de terminales que se desconecta con el aumento de la temperatura. A medida que la corriente pasa a través de la conexión bimetálica, se calienta y se deforma, rompiendo la conexión y apagando la energía. Después de un tiempo, el bimetal se enfría y se vuelve a conectar. Los interruptores infinitos varían la potencia promedio suministrada a un dispositivo conmutando frecuentemente entre los estados de encendido y apagado. ^{[ 1 ]} Pueden usarse para situaciones que no son sensibles a tales cambios, como los elementos calefactores resistivos en estufas y hornos eléctricos .

Un interruptor primitivo que funcionaba según este principio fue inventado por Chester I. Hall de General Electric Company , con una patente presentada en 1921 y aprobada en 1924. Al igual que el interruptor infinito moderno, la invención de Hall utilizaba una tira bimetálica, calentada por una corriente constante, para interrumpir una conexión después de un período de tiempo determinado. También utilizaba una leva giratoria unida a una perilla para controlar la duración. Sin embargo, a diferencia de sus sucesores, la invención de Hall no era de reinicio automático y solo permanecía activada durante un único ciclo, tras el cual se podía presionar un botón de reinicio manual. Según la patente, su uso previsto era controlar la duración de las exposiciones en radiografía médica . ^{[ 2 ]}

El interruptor de apertura y cierre continuo se describió en una patente de 1975 de George F. Esker Jr. y Otto J. Cousins ​​de la compañía Harper Wyman. Este interruptor se reiniciaba automáticamente al enfriarse la tira bimetálica, proporcionando un ciclo de apertura y cierre calibrado. También contaba con una luz indicadora que permanecía encendida mientras la perilla no estuviera en la posición de cerrado. Este interruptor fue diseñado para su uso en estufas eléctricas. ^{[ 3 ]}

Un control manual giratorio acciona un eje conectado dentro del interruptor infinito a una leva y un seguidor. En la posición de apagado, ambas conexiones de la línea de alimentación se interrumpen. En todas las posiciones de encendido, los contactos manuales conectan uno de los terminales de línea al terminal de la lámpara piloto y uno de los terminales del elemento calefactor controlado. En la posición de calor máximo, el seguidor de leva aplica la fuerza suficiente para que los contactos de ciclo permanezcan cerrados en todo momento. En las demás posiciones, el seguidor de leva aplica menos fuerza, permitiendo que los contactos de ciclo se abran y cierren. Inicialmente, los contactos de ciclo se cierran en todas las posiciones y un imán permanente los mantiene cerrados. Uno de los dos contactos de ciclo energiza el elemento calefactor controlado y el otro energiza un pequeño elemento calefactor eléctrico unido a una tira bimetálica . La fuerza de la tira bimetálica calentada aumenta a medida que sube su temperatura hasta que supera la fuerza combinada del seguidor de leva, una tira bimetálica sin calentar que compensa la temperatura ambiente y el imán permanente, lo que permite que los contactos de ciclo se abran e interrumpa la corriente eléctrica a ambos elementos calefactores. Tanto la tira bimetálica como el "quemador" comienzan a enfriarse. Finalmente, la tira bimetálica calentada ya no tendrá la fuerza suficiente para vencer la fuerza del seguidor de leva y la tira bimetálica sin calentar. A medida que los contactos se aproximan, el imán permanente atrae el haz de contacto, cerrando rápidamente los contactos y repitiéndose el ciclo. ^{[ 4 ]}

Los controles para cocina doméstica suelen tener un tiempo de encendido del 5 % en el ajuste mínimo. Los controles para cocina comercial suelen tener un tiempo de encendido del 22,5 % en el ajuste mínimo. Los controles para bandejas de calentamiento, hornos y otras aplicaciones pueden tener un ajuste mínimo más alto para proporcionar un control preciso en un rango útil para la aplicación.

Una variante importante del control es el tipo en serie o sensible a la corriente, en contraposición al tipo en paralelo o sensible a la tensión. La diferencia entre ambos radica en si el calentador interno del interruptor infinito se conecta en serie con el elemento calefactor controlado (es decir, a un terminal de la línea de alimentación y al terminal del elemento calefactor controlado) o si se conecta a ambos terminales de la línea de alimentación. La explicación anterior, que se refiere a dos contactos de ciclo, presupone el tipo en paralelo o sensible a la tensión. El tipo sensible a la corriente compensa el control en función de la temperatura del elemento calefactor controlado, ya que la resistencia de los elementos calefactores de níquel-cromo varía significativamente con la temperatura. Cuando está frío, el elemento calefactor tiene una menor resistencia y disipa más potencia que cuando está caliente. Esto reduce el rango de potencia suministrada por el tipo sensible a la tensión cuando el elemento calefactor se enfría, por ejemplo, al sumergirlo en agua. El tipo sensible a la corriente facilita el control de la velocidad de ebullición de una olla. Este tipo es específico para la corriente nominal del elemento calefactor controlado y no puede utilizarse en aplicaciones que permitan modificar la potencia nominal del elemento calefactor para diferentes tareas de cocción.

Las desventajas de los contactos mecánicos de ciclo frecuente pueden incluir la erosión de los contactos del interruptor si estos se mueven lentamente por diseño o debido a la contaminación, de modo que la energía del arco eléctrico entre contactos muy próximos tenga tiempo de acumularse y sobrecalentar o fundir la superficie del contacto. Operar los contactos del dispositivo con baja corriente para controlar un relé y protegerlos del daño térmico provoca una falla rápida, ya que los compuestos orgánicos volátiles condensados , más conocidos como grasa de cocina, se acumulan y aíslan los contactos. El pulso de ruido de radiofrecuencia emitido por cualquier arco eléctrico está contenido dentro de la carcasa metálica requerida para un diseño seguro en caso de falla del aislamiento de un componente o cable. El interruptor infinito de contacto mecánico no es adecuado para cargas resistivas superiores a 15 A a 240 V o 3,6  kW. Los contactos tienen una vida útil reducida cuando se utilizan para cargas inductivas como motores eléctricos o calentamiento por inducción .

El interruptor infinito es comparable a un dispositivo de modulación por ancho de pulso lento , pero tanto el ciclo de trabajo como la frecuencia de ciclo varían. El dispositivo también es conceptualmente similar a un termostato de conmutación bimetálico , con la diferencia de que el interruptor infinito responde a la temperatura de su calentador interno como modelo de la temperatura del "quemador" que se controla, en lugar de detectar directamente la temperatura que se controla.

• Termostato bimetálico
• oscilador de relajación
• Regulador de intensidad