Пз_5_ Электронагревательные приборы (Тема 1.5)

1.

Практическая работа № 5
По профессиональному модулю
ПМ.02 ВЫПОЛНЕНИЕ СЕРВИСНОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ
БЫТОВЫХ МАШИН И ПРИБОРОВ
для специальности
среднего профессионального образования
13.02.11 Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического
оборудования (по отраслям)
Тема 1.5 Электронагревательные приборы.

2. Учебные вопросы:

1. Нагревательные элементы открытого типа.
2. Трубчатые нагревательные элементы закрытого
типа герметичные.
3. Электрическая схема регулятора мощности для
электроплитки.
4.Электрическая
схема
нагревательного прибора.
Литература:
регулятора
мощности

3.

Вопрос 1. Нагревательные элементы открытого типа.
Нагревательные элементы открытого типа представляют собой
спирали, открыто размещенные в канавках электроизоляционного материала
соответственной формы или свободно подвешенные на кронштейнах из
электроизоляционного материала.
Передача тепла в них осуществляется путем конвекции и излучения.
К достоинствам относятся:
простота конструкции,
быстрота нагрева,
легкость ремонта,
относительно низкая стоимость.
К недостаткам относятся:
• возможность замыкания витков
спирали внешними предметами,
• механическое повреждение спирали,
• недостаточная электробезопасность.

4.

Нагреватель нихромовая спираль
Высокой
жаропрочности
материала способствует пленка,
созданная на поверхности спирали
из оксида хрома. Плавление
данной плёнки происходит при
температурах, которые выше чем у
сплава спирали и она не
подвержена растрескиванию при
изменении нагрева проволоки.
Электрические
нагреватели
открытого
типа,
являющиеся
электрическими, тепловыделяющими
приборами выполнены, как правило, на
основе
проволочной
нихромовой
спирали,
имеющей
большое
сопротивление.
Проволока
изготавливается
из
материала на базе железа или сплава
никеля и хрома в соотношении (80% и
20%). К образцам хромоникелевых
сплавов можно отнести марки: Х20Н80,
Х20Н80-Н
(950-1200°С),
Х15Н60,
Х15Н60-Н (900-1125°С).
Данные сплавы имеют хорошие
характеристики по жаропрочности и
жаростойкости и способны работать
при больших температурах.

5.

Как рассчитать нихромовую спираль
В качестве примера приведен расчет спирали из нихромовой проволоки диаметром
0,45мм мощностью 600 Вт на напряжение 220В. Все расчеты выполняются по закону
Ома.
Сначала следует рассчитать ток, потребляемый спиралью.
I = P/U = 600/220 = 2,72 A
Для этого достаточно заданную мощность поделить на напряжение и получить
величину тока, проходящего через спираль.
По известному теперь току рассчитать требуемое сопротивление спирали
достаточно просто:
R = U/I = 220/2,72 = 81 Ом
Формула для подсчета сопротивления проводника: R=ρ·L/S,
где ρ – удельное сопротивление проводника (для нихрома 1,0 ÷1,2 Ом·мм2/м),
L - длина проводника в метрах,
S – сечение проводника в квадратных миллиметрах.
Для проводника диаметром 0,45 мм сечение составит 0,159 мм2.
Отсюда L = S · R / ρ = 0,159 · 81 / 1,1 = 1170 мм, или 11,7 м.

6.

Энергия электротока в зависимости от преобразования его потребителем
может превращаться в другие различные виды: механическую, световую, тепловую
и т.д. Трансформацию электроэнергии в тепловую энергию производят
электрические нагреватели.
Электрические нагреватели это тепловыделяющие приборы, работающие
по принципу преобразования электротока в тепловую энергию.
По типу преобразования они делятся на резистивные, индукционные,
высокочастотные преобразователи.
Резистивные изготавливаются из различных сплавов имеющих большое
удельное сопротивление.
Если на некотором участке электрической цепи нет потребления, то вся
энергия тока идёт на нагрев подводящих проводов.
Если же на участке цепи поставить некоторый прибор, то выделенная им
тепловая энергия рассчитывается по формуле:
Q = I2 · R · t
где:
Q – количество выделенной теплоты (Дж);
I – сила тока в цепи (А);
R – сопротивление нагревательного прибора (Ом);
t – время (с).

7.

По паспортным данным, указанным на самом приборе, определите
электрические параметры, на которые рассчитан этот прибор: напряжение
сети U, потребляемая мощность P.
Определите недостающие параметры: силу тока I, протекающего по
спирали, сопротивление спирали R по формулам:
I=P:U
R=U:I
Рассчитайте количество теплоты Q, которое выделяет этот прибор за 10
минут своей работы, по формуле:
Q = I2R t
Все вычисления выполняйте в системе СИ.
Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу 1.
Таблица 1
Напряжение в
сети U, В
Мощность
прибора
P, Вт
Сила тока в
спирали
I, А
Сопротивление
спирали
R, Ом
Количество
теплоты
Q, Дж

8.

Данные для расчётов:
Чайник: PHILIPS
HD4646/70
Чайник: MIRTA KT-1027
Электроплитка
одноконфорочная
Основные параметры:
объем – 1,5 литра;
мощность – 2 400 Вт;
дисковый нагревательный
элемент;
пластиковый корпус.
Основные параметры:
объем - 1,8 литра;
мощность – 1500 Вт;
корпус из металла с
пластиковыми
элементами;
дисковый нагревательный
элемент.
Характеристики:
- Корпус с
высокопрочным
покрытием.
- Регулятор температуры.
- Индикатор работы.
- Защита от перегрева.
- Мощность: 1000 W.
- 230 V, 50 Hz.

9.

Ремонт электронагревательных приборов
Качество ремонта электронагревательных приборов устанавливают в
такой последовательности:
1.
внешний осмотр;
2.
проверка сопротивления изоляции;
3.
испытание электрической прочности изоляции;
4.
проверка на функционирование;
5.
проверка потребляемой мощности;
6.
проверка горизонтальности установки конфорок (для электроплиток).

10.

Неисправности электронагревательных приборов и способы их
устранения
Наиболее распространены следующие неисправности:
нагревание и обгорание контактов;
нарушение изоляции между электропроводящими деталями, корпусом и
другими деталями прибора, которые не находятся под напряжением;
обрыв проводником и повреждение изоляции шнура питания;
трещины в керамических деталях;
перегорание нагревательных спиралей, ТЭН, переключателей мощности,
световой аппаратуры и др.
Очень часто в бытовых приборах наблюдается образование токопроводящих
мостиков при близко расположенных контактах электроцепи. Это явление называется
трекингом. Происходит это при появлении им поверхности электроизоляционного
материала электролитического загрязнения и воздействия электрического напряжения.
При появлении трекинга на поверхности узла с электроконтактами происходит
замыкание между проводящими жилами. Для устранения неисправности необходимо
тщательно зачистить данное место до полного удаления подгоревшего материала и
проверить максимальное напряжение.

11.

Неисправности в электронагревательных приборах происходят от
усиленного нагревания вследствие значительного сопротивления и
искрения контактов.
Для устранения этой неисправности необходимо контактные
поверхности зачистить до блеска ножом или наждачной бумагой и добиться
плотного прилегания одной контактной поверхности к другой.
• В болтовых соединениях это достигается затягиванием гаек на болтах,
в штепсельных соединениях — расширением прорезей штепсельной вилки.
Обгорание контактов происходит вследствие искрения. Обгоревшие
части контакта, штифты, контактные втулки и т.д. необходимо заменить.
Разрушение проводников и изоляции шнура питания вызывается
зачастую сильным нагревом, действием веществ, разъедающих изоляцию,
частыми скручиваниями и раскручиваниями.
Если в шнуре повреждена только изоляция, то поврежденный участок
необходимо изолировать изоляционной лентой. Сверху изоляцию следует
обмотать нитками в цвет шнура.

12.

Вопрос 2. Трубчатые нагревательные элементы закрытого типа
герметичные.
Нагревательные элементы закрытого типа негерметичные выполняют из
спирали или ленты, помещенной в защитную оболочку из электроизоляционного
материала, которая предохраняет ее от механических повреждений, но не препятствует
доступу воздуха.
В качестве защитной оболочки иногда служат чешуйчатые керамические бусы,
которые надеваются на спираль, навитую из нихромовой или фехралевой проволоки.
Элементы подобного типа ранее находили применение в чайниках и утюгах. Они
просты по устройству, но обладают небольшой механической прочностью. При
поломке же их может произойти замыкание спирали на корпус.
Нагревательные элементы закрытого типа в виде спирали из нихромовой или
фехралевой проволоки помещают также в металлический кожух, состоящий из двух
кольцевых чашек, запрессованных одна в другой. Внутренняя часть кожуха заполнена
порошкообразной электроизоляционной массой.
Такие элементы применялись в электрических плитках и утюгах. Они надежны в
эксплуатации, но нагревают прибор сравнительно долго.

13.

ТЭНы
Трубчатые нагревательные элементы закрытого типа герметичные
являются более совершенными. В них используются трубчатые нагреватели
(ТЭНы), которые работают по принципу передачи тепла излучением,
конвекцией и теплопроводностью.
ТЭНы изготовляются на :
Номинальные напряжения 6, 12, 24, 36, 42, 110, 127 и 220 В переменного и
постоянного тока.
Номинальные диаметры, мм: 5; 6,5; 7,4; 8; 8,5; 10.
Развернутая длина, мм: 250, 280, 300, 320, 350, 380, 420, 450, 500, 560, 600, 630,
710, 800, 850, 900, 1000, 1200, 1400, 1700, 2000.
Трубчатые электронагреватели представляют собой металлическую трубку,
внутри которой находится нагревательная спираль, запрессованная в специальном
наполнителе — периклазе.
Наполнитель обеспечивает надежную электроизоляцию и имеет большую
теплопроводность, поэтому используется также для уменьшения перепада
температур между внешней трубкой и нагревательной спиралью.
Оболочку в зависимости от условий эксплуатации изготовляют из
нержавеющей жаростойкой стали, алюминиевых сплавов или углеродистой стали.
Торцы ТЭНа герметизируют для предотвращения проникновения атмосферной
влаги в наполнитель.

14.

Принципиальные преимущества ТЭНов перед другими видами
нагревателей заключаются в следующем:
поверхность
нагревателя
не
находится
под
электрическим
напряжением, т. е. электронагреватель электробезопасен (при заземлении
внешней трубки и правильно выбранных предохранителях), его можно
помещать в воду, жидкий металл и пр.;
нагревательная
спираль,
запрессованная
в
наполнителе
(при
достаточной герметизации торцов нагревателя), имеет малый диаметр
проволоки и значительный срок службы;
нагреватели надежно работают при вибрациях и значительных
ударных нагрузках (благодаря плотности набивки наполнителя);
нагреватели могут иметь любую форму;
конструкция нагревателя проста.

15.

Инструкция по замене нагревательного элемента
Шаг первый. Вначале необходимо отключить электрическое питание и
водоснабжение. Затем из накопительного бака сливаются остатки
жидкости.
Шаг второй. Далее водонагреватель отсоединяется от электрической сети.
Шаг третий. Убирается верхняя крышка прибора.
Шаг четвертый. Входные клеммы проверяются при помощи фазометра на
предмет отсутствие напряжения. Это необязательно, а просто, чтобы
перестраховаться.

16.

Шаг пятый. Откручиваются гайки, которыми закреплен сам
нагревательный элемент, после чего откидываются кабели подводки.
Шаг шестой. Обязательно необходимо проверить, в каком состоянии
находятся контакты нового ТЭНа! Эти контакты должны быть совершенно
сухими.
Шаг седьмой. После этого вместе с нагревательным элементом меняется и
анод, предназначающийся для защиты.
Шаг восьмой. При установке нового нагревательного элемента
используются уплотнительные кольца исключительно высокого качества,
без каких-либо порезов или вмятин.
Шаг девятый. Сам процесс установки является точной копией
демонтажа, вот только производится в обратном порядке.

17.

Вопрос 3. Электрическая схема регулятора мощности
для электроплитки.

18.

Алгоритм поиска неисправностей
В независимости от модели электрической плиты и типа применяемых
конфорок, выявление причины отказа электроплиты следует производить по
такому алгоритму:
1. Проверить вольтметром наличие питающего напряжения
(возможно, сработал защитный автомат на линии подключения плиты,
повреждена проводка, или неисправна розетка;
2. Убедиться в исправности штепсельной вилки и сетевого питающего
шнура – свечение контрольной лампочки или электронной индикации на
панели управления автоматически исключает данную неисправность;
Разобрать и проверить
штепсельную силовую розетку

19.

3. Проверить работоспособность электронного блока управления или
механических переключателей режимов работы конфорок. Для этого
электроплиту необходимо разобрать и проверить поступление напряжения
на контактные клеммы нагревателей каждой конфорки;
4. Прозвонить нагреватели каждой конфорки с целью выявить
перегорание спирали накаливания или пробой на корпус;
5. Проверить термодатчики, термореле, регуляторы мощности.
Поиск неисправности в электроплите

20.

Из инструментов для разборки
корпуса электроплиты понадобятся
отвертки с подходящими жалами,
возможно, набор ключей, плоскогубцы.
Для
работ
внутри
корпуса,
в
зависимости
от
выявленной
неисправности, потребуется паяльник,
кусачки, изоляционная лента или
термоусадочная.
Можно выявить неполадку
только при визуальном осмотре
(нагар
на
контактах,
или
отпаявшийся
провод).
Но,
практика показывает, что в
большинстве случаев невозможно
починить электрическую плиту
без измерительных приборов.

21.

Поверхностная диагностика электроплиты
Если сетевое напряжение в норме, а плита после включения вдруг перестает
работать, то стоит проверить саму розетку – возможно, она не соответствует
мощности, или контакты износились, и они самопроизвольно отгибаются в процессе
нагревания.
В электроплитах с механическими регуляторами и переключателями мощности
конфорок не приступая еще к разборке корпуса, можно выявить неисправность в
переключателях, включая различные конфорки и переключая режимы их работы.
Если обнаруживается, что часть
нагревателей работают, хоть и не
на полную мощность, то
неисправность сетевого шнура
можно исключить, и нужно
искать неполадки следует в
переключателях или в спиралях
конфорок.
Две конфорки электроплиты не работают

22.

Маловероятно, чтобы все конфорки перегорели в один момент (хотя,
такое возможно, если все нагреватели работали во время скачка
напряжения). Поэтому, в случае отсутствия реакции на манипуляции с
переключателями, возможно, напряжение не поступает на органы
управления.

23.

Проверка поступающего напряжения
Разобрав корпус электроплиты, необходимо изучить внутреннее устройство
оборудования, определить тип регуляторов, переключателей и нагревателей. Для
этого необходимо иметь в наличии схему плиты.
Если электрическая плита не
работает вообще, следует проверить
наличие напряжения на входе
переключателей или электронной
схемы управления.
Импортные электроплиты с
электронным блоком управления
уязвимы к скачкам напряжения, и
очень часто неполадки в них не
связаны
с
повреждением
нагревательных элементов.
Электронный блок управления электроплиты

24.

Если сетевой шнур в порядке, и напряжение поступает, а дисплей не светится, то
возможно
перегорел
внутренний
предохранитель
блока
управления
электроплитой. Но индикация работающего дисплея не всегда гарантирует его
работоспособность – возможно, случилась поломка в силовых реле коммутации.
Наиболее доступный способ
проверки блока управления – это
проверить поступление напряжения
на клеммы нагревателей конфорки.
Если напряжение поступает, но ТЭН
не нагревается, значит нужно
отсоединить
электроплиту
от
розетки, затем отключить клеммы от
нагревательных
элементов,
и
прозвонить их.
Проверка поступления напряжения на
клеммы спирали конфорки
При обнаружении перегорания
спирали накаливания или пробоя на
корпус, поврежденный нагревательный
элемент следует заменить.

25.

Если прозвонка спиралей не выявила в них неисправностей, то причину следует
искать в блоке управления. Как уже говорилось, нагревательные элементы могут
иметь несколько встроенных спиралей, которые коммутируются при помощи
переключателей или электронных реле. В обоих случаях через контактные группы
протекает большой ток, от чего на них образовывается нагар.
Наиболее доступный способ
проверки блока управления – это
проверить поступление напряжения
на клеммы нагревателей конфорки.
Если напряжение поступает, но ТЭН
не нагревается, значит нужно
отсоединить
электроплиту
от
розетки, затем отключить клеммы от
нагревательных
элементов,
и
прозвонить их.
Переключатель режимов работы
электроплиты

26.

Неисправность органов управления
В случае отсутствия характерного щелчка реле, следует прозвонить его
катушку и проверить наличие управляющего сигнала. При отсутствии управляющего
сигнала поломка может быть в выходном каскаде или микропроцессоре
электроплиты. Чтобы самостоятельно починить электронный блок управления,
необходимо иметь под рукой его схему и владеть познаниями в радиотехнике.
Терморегулятор нагрева конфорки
электроплиты
Для ТЭНовых и дисковых нагревателей
электрических плит часто используется
бесступенчатый регулятор мощности. В
старых отечественных плитах использовался
регулятор на биметаллических пластинах,
который реагирует на протекающий ток. В
дополнение
может
устанавливаться
термодатчик или термостат, реагирующий на
тепло нагревательного элемента.
В подобных системах
регулировка
тепловыделения осуществляется поочередным
включением-выключением
нагревателя
электроплиты, когда температура ниже или
выше установленного регулятором диапазона.

27.

Вопрос 4. Электрическая схема регулятора мощности
нагревательного прибора.
Устройство диодной осветительной продукции
Основой любого светодиодного светильника и такой же лампочки являются
диоды, которые при прохождении через них тока начинают светиться. Поэтому,
чтобы совершить самостоятельный ремонт светильников такого плана, необходимо
знать, как же он работает.

28.

Контрольные вопросы для самопроверки
1. Почему
проводник,
по
которому
протекает
электрический
ток,
нагревается? Дайте развёрнутый ответ.
2. Какими свойствами должен обладать металл, из которого изготавливают
нагревательные элементы?
3. Назовите
основные
неисправности
электронагревательных приборов?
и
способы
устранения