Un interruptor infinito , simmerstat , 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 temperatura. A medida que la corriente pasa a través de la conexión bimetálica, se calentará y se deformará, rompiendo la conexión y apagando la energía. Después de un corto tiempo, el bimetal se enfriará y se volverá a conectar. Los interruptores infinitos varían la potencia promedio entregada a un dispositivo al cambiar con frecuencia entre estados 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 .
Chester I. Hall, de la General Electric Company , inventó un interruptor temprano que funcionaba según este principio , 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 se reiniciaba automáticamente y solo permanecía encendida durante un solo ciclo, después del cual se podía presionar un botón de reinicio manual. Según la patente, el uso previsto era controlar el tiempo de exposición en radiografía médica . [2]
El interruptor infinito en sí fue descrito en una patente de 1975 de George F. Esker Jr. y Otto J. Cousins de la Harper Wyman Company. Este interruptor se reiniciaba automáticamente cuando la tira bimetálica se enfriaba, lo que proporcionaba un ciclo de apertura y cierre calibrado. También proporcionaba una luz indicadora que permanecía encendida mientras la perilla no estuviera en la posición cerrada. Este interruptor fue diseñado para su uso en estufas eléctricas. [3]
Un control manual giratorio hace girar un eje que está 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 de calentamiento que se está controlando. En la posición de calor máximo, el seguidor de leva aplica suficiente fuerza para que los contactos cíclicos permanezcan cerrados en todo momento. En las otras posiciones, el seguidor de leva aplica menos fuerza, lo que permite que los contactos cíclicos realicen ciclos. Inicialmente, los contactos cíclicos se cierran en todas las posiciones y un imán permanente los empuja para que permanezcan cerrados. Uno de los dos contactos cíclicos energiza el elemento de calentamiento controlado y el otro energiza un elemento de calentamiento eléctrico muy pequeño 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 que permite que los contactos cíclicos se abran, lo que interrumpe la corriente eléctrica a ambos elementos de calentamiento. Tanto la tira bimetálica como el "quemador" comienzan a enfriarse. Finalmente, la tira bimetálica calentada ya no tendrá suficiente fuerza para superar la fuerza del seguidor de leva y la tira bimetálica no calentada. A medida que los contactos se acercan entre sí, el imán permanente atrae el haz de contacto, cerrando rápidamente los contactos y el ciclo se repite. [4]
Los controles para cocina doméstica generalmente tienen un tiempo de encendido del 5 % en la configuración mínima. Los controles para cocina comercial generalmente tienen un tiempo de encendido del 22,5 % en la configuración mínima. Los controles para bandejas de calentamiento, hornos y otras aplicaciones pueden tener una configuración mínima más alta para proporcionar un control preciso en un rango útil para la aplicación. [ cita requerida ]
Una variación importante del control es el tipo sensible a la corriente o en serie, en contraposición al tipo sensible al voltaje o en paralelo. La diferencia entre los tipos es si el calentador interno dentro 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 se conecta a los dos terminales de la línea de alimentación. La discusión anterior que se refiere a dos contactos cíclicos presupone el tipo sensible al voltaje o en paralelo. El tipo sensible a la corriente tiene el efecto de compensar el control por la temperatura del elemento calefactor controlado porque la resistencia de los elementos calefactores de níquel cromo cambia significativamente con la temperatura. Cuando está frío, el elemento calefactor tiene una resistencia menor y disipa más energía que cuando está caliente. Esto tiene el efecto de reducir el rango de energía entregado por el tipo sensible al voltaje cuando el elemento calefactor se enfría, por ejemplo, por un recipiente que contiene agua. El tipo sensible a la corriente facilita el control de la velocidad a la que hierve una olla. El tipo sensible a la corriente es específico para la corriente nominal del elemento calefactor que se está controlando y no se puede utilizar para aplicaciones que permitan cambiar la potencia nominal del elemento calefactor para diferentes tareas de cocción. [ cita requerida ]
Las desventajas de los contactos mecánicos que se activan con frecuencia pueden incluir la erosión de los contactos del interruptor si los contactos se mueven lentamente por diseño o debido a la contaminación, de modo que la energía del arco eléctrico entre contactos muy espaciados tiene tiempo de acumularse y sobrecalentarse o derretirse la superficie del contacto. Hacer funcionar los contactos del dispositivo a baja corriente para controlar un relé y preservar los contactos de daños térmicos 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 necesaria para un diseño seguro en caso de una falla del aislamiento de un componente o un cable. El interruptor infinito de contacto mecánico no es adecuado para cargas resistivas de más de 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 . [ cita requerida ]
El interruptor infinito es comparable a un dispositivo de modulación de ancho de pulso lento , pero tanto el ciclo de trabajo como la velocidad del ciclo varían. El dispositivo también es conceptualmente similar a un termostato de conmutación bimetálico , excepto que el interruptor infinito responde a la temperatura de su calentador interno como un modelo para la temperatura del "quemador" que se está controlando en lugar de detectar la temperatura que se está controlando directamente. [ cita requerida ]