Электронагревательные приборы

Электронагревательные

приборы

Электронагревательные приборы

Электронагревательными приборами называют устройства, преобразующие электрический ток в тепловую энергию. Такие приборы получили широкое распространение в наше время, к ним относится не только обогревательное оборудование, но и другие бытовые устройства: электрические чайники, утюги, фены, кухонные плиты и многие другие.

Основным элементом любого электронагревательного прибора выступает нагревательный элемент.

Основным элементом любого электронагревательного прибора выступает нагревательный элемент.

Существуют различные виды электронагревательных приборов, наиболее подробно классификация такого оборудования описана в действующих нормативах ГОСТа.

Сложность разделения электронагревательного оборудования на отдельные виды заключается в огромном количестве таких приборов, использующихся людьми в повседневной жизни.

Опираясь на действующие в нашей стране нормативные документы, можно сделать вывод, что классифицировать электронагреватели можно по различным принципам.

По типам конструкции нагревательных элементов выделяют:

По типам конструкции нагревательных элементов можно выделить три группы электронагревательных устройств:

• Нагревательные элементы открытого типа.
• Нагревательные элементы закрытого типа.
• Герметически закрытые нагревательные элементы.

По продукту нагрева

Такая классификация позволяет выделить:

• Водо нагревательное оборудование.
• Воздухо нагревательные устройства.

Данная квалификация дает больше информации о принципах использования приборов, но сегодня существует электронагревательное оборудование, которое сложно отнести к водо- или воздухонагревателям, к примеру, электрические кухонные плиты или печи СВЧ.

По сфере использования

выделяют устройства:

• Для нагрева воды (в системах водоснабжения, отопления, для стирки и приготовления пищи).
• Для нагрева воздуха (в сушильном и отопительном оборудовании).
• Для приготовления пищи (за счет нагрева поверхностей с посудой и непосредственного нагрева посуды).
• Ручные инструменты и приборы с электронагревательными элементами (паяльники, пирографы, утюги).
• Для обогрева человеческого тела .

Данный вариант классификации позволяет охватить практически все представленные на рынке электронагревательные устройства.

Классификация электронагревателей

по классу защиты

Все современные электрические приборы разделяют на отдельные группы по классам защиты. Выделяют всего пять классов защиты человека при работе с электрическими устройствами:

• нулевой класс – электронагревательные приборы с рабочей изоляцией, никаких дополнительных защитных средств не предусмотрено; ноль первый класс – устройства с рабочей изоляцией и подключением нетоковедущих металлических частей к контуру заземления; первый класс – наличие дополнительного защитного соединения с токопроводящими элементами электронагревательных устройств, за счет чего при повреждении рабочей изоляции токопроводящие части устройства не оказываются под напряжением; второй класс – отсутствует дополнительное защитное соединение, но имеется двойная изоляция, а корпус устройства изготавливается из непроводящих электроток материалов; третий класс – электрические устройства с низковольтным питанием, среди современных электронагревательных приборов нет оборудования, которое можно отнести к этому классу безопасности.
• нулевой класс – электронагревательные приборы с рабочей изоляцией, никаких дополнительных защитных средств не предусмотрено;
• ноль первый класс – устройства с рабочей изоляцией и подключением нетоковедущих металлических частей к контуру заземления;
• первый класс – наличие дополнительного защитного соединения с токопроводящими элементами электронагревательных устройств, за счет чего при повреждении рабочей изоляции токопроводящие части устройства не оказываются под напряжением;
• второй класс – отсутствует дополнительное защитное соединение, но имеется двойная изоляция, а корпус устройства изготавливается из непроводящих электроток материалов;
• третий класс – электрические устройства с низковольтным питанием, среди современных электронагревательных приборов нет оборудования, которое можно отнести к этому классу безопасности.

Особенности ТЭНов: конструкция и принцип работы

ТЭНы (трубчатые электрические нагревательные элементы) представляют трубку, внутри которой посередине расположена токопроводящая нить или спираль. Трубка обычно изготовлена из металла, но есть приборы со стеклянной или керамической трубкой. ТЭНы с металлическими трубками предназначены для нагрева практически не агрессивных сред.

Стекло применяют для ТЭНов в промышленных установках, т.е. для химически сильноагрессивных сред. Керамические или из других благородных металлов трубки встречаются очень редко, изготавливаются они для особых случаев. Трубки бывают разного диаметра от 6 мм до 24 мм.

Нить из термоэлектрического сплава, может быть нихромовая или фехралевая. Эта деталь, хорошо запрессованная в сердцевине, имеет отменное сопротивление, поэтому сильно разогревается при прохождении электротока, но не плавиться.

Спираль (нить) исполняет роль нагревателя. Пространство между ней и трубкой наполнено теплоизолятором с хорошей теплопроводностью. В качестве него используют перикласт (кристаллическую окись магния MgO). MgO согласно ГОСТ 13236–83, обладает высокими диэлектрическими свойствами и стойкостью к высоким температурам. Изоляционный слой предотвращает контакт диэлектрика с трубкой и передаёт максимально эффективно тепловую энергию на поверхность.

Трубчатые электрические нагревательные элементы могут работать в следующих рабочих условиях:

• Жидких.
• Твёрдых.
• Газообразных.

ТЭН оснащён группой контактных устройств, предназначенных для его включения. В качестве контактов обычно применяют проводящие клеммы, которые располагают на изолирующих вставках.

Основные детали ТЭНа:

• Трубка.
• Нагревательный элемент — спираль или нить.
• Наполнитель.
• Изолирующий слой.
• Контактные устройства.

Подобная конструкция способна выдерживать длительную штатную нагрузку. При этом скачки напряжения кратковременные перегрузки сильно не влияют на работу нагревательного элемента. Некоторые группы ТЭНов оборудуются дополнительными деталями, к примеру, термопредохранителями или магниевыми анодными стержнями для продления срока работы.

Отличия нагревателей касаются не только материала исполнения, но также конструкции и их назначения. ТЭНы бывают разной длины и диаметра, выполняются из стали или титана, а также имеют разные электротехнические параметры.

Виды ТЭНов

Оребрённые ТЭНы (ТЭНР). Эти нагреватели предназначены для нагрева воздуха, поэтому их называют воздушными. Материалом их выполнения является нержавеющая и конструкционная сталь. ТЭНР оребряют лентой, а также наборными шайбами.

ТЭНы патронного типа (ТЭНП) . Используются для нагревания пресс-форм, поэтому эксплуатируются в промышленных установках. Изготовлены из шлифованной нержавеющей трубы, имеют контактные выводы на одной стороне. Некоторые ТЭНП оснащены термоэлектрическим преобразователем. Иногда их применяют для нагревания газовых и жидких сред

Блок электронагревателей (ТЭНБ) . Блоки обеспечивают повышенной мощностью обогрев сыпучих и жидких веществ, поэтому их часто называют водяными ТЭНБ. Производятся из разного материала и различной мощности. Крепления фланцев бывают резьбовыми и болтовыми.

ТЭНы с терморегулятором . Эти электроустройства применяют для нагрева воды в любой ёмкости подходящего объёма с возможностью поддержания конкретно заданной температуры (электрокотлы и пр. оборудование).

Кольцевые электрические нагревательные элементы (КНП) . Эти устройства необходимы для обогрева литниковых втулок, прожекторов и т.п. Для производства оболочки используется нержавеющая сталь. КНП могут поставляться с оборудованной термопарой.

Маркировка ТЭНов

Пример; ТЭН 100 А 13 О 220 Ф2 R30 G1/2

Обозначения позиций в маркировке:

1- Трубчатый электронагреватель. 2- Развёрнутая длина 100 мм. 3- Длина контактного стержня А=40 мм, (А=40, В= 65, С=100, D=125, E=160, F=250 (мм)). 4- Диаметр 13 мм, бывают следующие диаметры: 6,25; 8; 10; 13; 16; 22. 5- Потребительская мощность. 6- Устройство предназначено для обогрева подвижного воздуха (О).

Обозначение нагреваемой среды:

P — Вода, из черной стали оболочка. J — Вода, оболочка из нержавейки. S — Неподвижный воздух, оболочка из черной стали. T — Неподвижный воздух, оболочка из нержавейки. O — Движущийся воздух, оболочка из черной стали. K — Движущийся воздух, из нержавеющей стали оболочка. Z — Масло. L — Литейные формы. 7 — Номинальное напряжение равно 220В. 8 — Форма ТЭНа Ф2 (формы см. на рис.1). 9 — Радиус гибки равен 30 мм. 10 — Наличие резьбовых штуцеров G1/2.

Применение, преимущества и

недостатки ТЭНов

ТЭНы эксплуатируются в промышленных печах и почти в любой обогревательной технике. Водонагреватели, переносные радиаторы отопления, стиральные машинки и прочие приборы, в функциях которых есть нагрев, работают на основе ТЭНов.

Преимущества ТЭНов следующие:

• Универсальность и безопасность.
• Надёжность работы.
• Можно использовать в установках инфракрасного нагрева.
• Можно помещать в любую жидкость.
• Могут работать при различных ударных нагрузках.
• Надёжная герметизация спиралей.
• Разнообразие форм.

Трубчатые электрические нагревательные элементы обладают высокой стабильностью и прочностью, поэтому имеют длительный срок службы, но у них всё же есть и недостатки:

• Высокая металлоемкость.
• ТЭН с перегоревшей спиралью невозможно отремонтировать.

Эти устройства имеют более высокую стоимость от обычных открытых нагревательных спиралей. Но при эксплуатации подобных приборов лучше выбирать более безопасные варианты, не смотря на цену.

Устройство и принцип действия электрической и индукционной плиты

Электрическая плита

Является нагревательной электроустановкой, так как прохождение тока через 

сопротивления 

(нагревательные элементы) сопровождается выделением тепловой энергии, используемой для приготовления пищи.

Виды электрических плит

По типу поверхности:

• С открытой спиралью или ТЭНом
• С чугунной конфоркой
• Со стеклокерамической поверхностью

Устройство электрической плиты

Устройство индукционной плиты

Конструкция плиты состоит из корпуса, платы управления на микроконтроллере, к которому подключен датчик температуры и схема управления силовой частью, силовая часть с мощным выпрямителем и импульсным регулятором (обычно на IGBT-транзисторе)

Принцип действия индукционной плиты

Плита этого типа работает благодаря электромагнитной индукции.

Под видимой внешней стеклянной панелью размещены многочисленные электрические проводники (индукционные катушки).

Когда на поверхность поставить посуду из ферромагнитной стали (притягивающейся магнитом), происходит включение и катушки начинают производить переменное высокочастотное электромагнитное поле, которое в свою очередь вырабатывает необходимое тепло непосредственно в нашей посуде.

Благодаря такому принципу работы, тепловая энергия не передается от конфорки через стеклянную панель к посуде, в результате чего значительно снижаются потери тепла на приготовление пищи.

Интересно то, что сама поверхность никогда не нагревается, зато днище кастрюли или сковородки нагревается равномерно по всей своей поверхности.

Преимущества:

Первым преимуществом является ее высокая производительность , для которой коэффициент полезного действия (КПД) нагрева составляет примерно 90% (по сравнению со стеклокерамическими плитами - 60% и газовыми плитами - 45%). Приготовление пищи здесь также занимает меньше времени, и кроме того есть значительная экономия электроэнергии за счет уменьшения потерь тепла.

Вторым преимуществом есть ее безопасность в пользовании , потому индукционную плиту ценят, прежде всего, семьи имеющие маленьких детей. Плитой невозможно обжечься или отравиться газом в виду его отсутствия.

Третье преимущество - поддержание чистоты не вызывает больших проблем, поскольку всевозможные загрязнения не подгорают на ее поверхности и следовательно не пристают так крепко. Поэтому грязь можно без особого труда вытереть. 

Четвертое преимущество - в результате работы на стенах кухни и ее мебели не образуется  жирного осадка , характерного для газовых аппаратов.

Недостатки:

Для многих наибольшим недостатком является их цена , которая невзирая на постепенный спад все же еще довольно высокая .

К цене следует также прибавить покупку соответствующей кухонной посуды , которая также не является дешевой.  Другой недостаток - более частые поломки чем традиционных плит, поэтому следует это принять во внимание при выборе марки плиты и ее производителя. 

! Важная информация! : поскольку индукционная плита производит электромагнитное поле, она не рекомендуется для людей со встроенными кардиостимуляторами.

Спасибо за внимание!