Какое свойства электрического тока используется в электроутюгах

Характеристики

Исторически принято, что направление тока совпадает с направлением движения положительных зарядов в проводнике. При этом, если единственными носителями тока являются отрицательно заряженные частицы (например, электроны в металле), то направление тока противоположно направлению движения заряженных частиц. Скорость направленного движения частиц в проводниках зависит от материала проводника, массы и заряда частиц, окружающей температуры, приложенной разности потенциалов и составляет величину, намного меньшую скорости света.

За 1 секунду электроны в проводнике перемещаются за счет упорядоченного движения меньше чем на 0,1 мм. Несмотря на это, скорость распространения собственно электрического тока равна скорости света (скорости распространения фронта электромагнитной волны). То есть то место, где электроны изменяют скорость своего движения после изменения напряжения, перемещается со скоростью распространения электромагнитных колебаний.

Разряд молнии – пример природного электричества

Утюг с парогенератором

Модели бывают со встроенным генератором и отдельно стоящим. У девайсов с отдельно стоящим парогенератором система подачи соединена при помощи проводов и паропроводящих шлангов.

Устройство

Изделие оборудовано специальной станцией с ТЭНом, резервуаром для воды. Горячий поток воздуха подается по специальному шлангу. Главная роль здесь отведена паровой станции, где происходит нагрев до заданных значений. Ее строение следующее:

• емкость для воды;
• нагревательный элемент (ТЭНа);
• термостат;
• предохранитель;
• тумблер регулировки давления;
• крышка для защиты предохранительного клапана;
• собственно клапан;
• дозатор;
• манометры (в отдельных моделях).

Перечислим основные элементы всей конструкции:

1. Задняя крышка – крепится винтами к корпусу. Бывает прикрепление к колодке, в этом случае крышка прямая. Если она не закреплена на колодке, то при разборке крышку необходимо тянуть вверх. Фиксаторы при этом освобождают крепеж.
2. Колодка фиксирует кабель в корпусе. Может быть монолитной или разборной. Монолитная снимается, если раскрутить винты на колодке и хомуте. Чтобы снять разборную колодку, нужно отжать фиксаторы.
3. Верхняя крышка закрепляется специальными приспособлениями с отжимами. Предусмотрено снятие с двух сторон.
4. Корпус привинчен к паровой станции утопленными креплениями. Они отличаются по форме и по длине.
5. Подошва содержит токопроводящие и нагревательные элементы.

По виду паровые станции различают на самотечные и помповые. В первых жидкость попадает туда, где находится нагревательный элемент. Там при высоких градусах жидкость испаряется. В помповых нагрев воды выполняется непосредственно в отдельной емкости. После парообразования горячий воздух под высоким давлением подается к подошве.

Если требуется погладить небольшой объем белья и нет высоких требований к результату, подходят самотечные изделия. При необходимости иметь идеально отглаженные вещи, лучше применить помповую модель.

Принцип работы

Для правильного функционирования паровой станции нужно выполнить следующие действия:

• открутить крышку клапана;
• заправить емкость водой;
• подключить станцию к сети (напряжение 220В);
• включить кнопку ТЭНа на панели, чтобы начался нагрев воды до 160 градусов.

Принцип работы утюга с парогенератором – это целая система подачи горячего воздуха без нагрева подошвы. При достижении указанных значений вода превращается в пар. Давление в пределах 0.35 Мпа. Через 150 секунд система готова для эксплуатации. В моделях предусмотрена защита от перегрева, эти функции обеспечивают термостат и предохранитель. В случае, если режим пара превышает нормативные значения, срабатывает автоотключение ТЭНа. Когда градусы снижаются, автоматически включается нагрев. При поломке термостата предохранитель обеспечивает безопасность работы. Если он перегорает, отключается вся цепь. После замены предохранителя использование девайса можно продолжить.

Электрическая схема

Схема электроутюга с парогенератором состоит из следующих частей:

• евровилки с заземлением;
• реле КМ – с цепями питания обмотки;
• SK – датчика положения;
• терморегулятора;
• соединительной колодки;
• термозащиты;
• ТЭНа;
• индикаторных ламп.

Датчик положения с реле КМ выполняют функции защиты. Там же располагается светодиодный индикатор включения.

Электронагревательные элементы открытого типа

Нагревательные элементы открытого типа обычно имеют вид спирали, размещённой в канавках электроизоляционного материала или подвешенной на изоляторах (рис. 90).

Рис. 90. Нагревательный элемент открытого типа: 1 — керамическая основа, 2 — спираль, 3 — цоколь

Эти нагревательные элементы обладают как достоинствами (простотой конструкции, доступностью при ремонте, достаточной дешевизной), так и недостатками: спираль интенсивно окисляется кислородом воздуха, возможно замыкание её витков, при перегорании может произойти замыкание спирали на корпус прибора или соприкосновение с нагреваемым объектом, не исключено также случайное прикосновение человека к спирали. Таким образом, открытые нагревательные элементы существенно увеличивают реальную опасность поражения человека электрическим током.

Использование теплового действия электричества

Тепловое действие электрического тока находит широкое применение, в первую очередь, в нагревательных приборах.

Еще одним важным направлением использования теплового действия являются плавкие предохранители. Если необходимо отключить электрическую цепь при превышение допустимого тока, то в цепь можно включить плавкий предохранитель.

Рис. 3. Устройство плавкого предохранителя.

Это небольшая колба из негорючего материала, внутри которой проходит плавкая проволочка или лента, сопротивление которой рассчитано так, чтобы при превышении предельного тока она расплавилась, тем самым разорвав электрическую цепь.

Величина потребления электроэнергии

При выборе электрического прибора, потребителя в первую очередь интересуют показания счетчика электроэнергии, на которые будет влиять процедура глажки одежды и белья. При регулярном повышении тарифов на электричество такой подход объясним.

Достижение максимальной мощности происходит только во время нагрева утюга. Затем следует период поддержания определенной температуры, что частично экономит электроэнергию. В среднем, расход во время глажки сводится к соотношению 40 – 50% от величины, указанной в паспорте электроприбора.

Если произвести приблизительный подсчет расхода электроэнергии за час работы, например, утюгом в 2000 Вт, то получатся такие показатели:

• нагрев до максимальной температуры (5 минут, расход 100%) – 167 Вт;
• режим поддержания температуры (55 минут, расход 50%) – 917 Вт;
• итого: расход электроэнергии за 1 час – 1084 Вт, или 1,084 кВт.

«Постоянный электрический ток. Действие электрического тока»

Электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц.  Для того чтобы в проводнике существовал электрический ток, необходимы два условия: 1) наличие свободных заряженных частиц, 2) электрическое поле, которое создаёт их направленное движение. Проходя по цепи, происходит действие электрического тока (тепловое, магнитное, химическое).

При существовании тока в разных средах: в металлах, жидкостях, газах — электрический заряд переносится разными частицами. В металлах этими частицами являются электроны, в жидкостях заряд переносится ионами, в газах — электронами, положительными и отрицательными ионами.

Дистиллированная вода не проводит электрический ток, поскольку она не содержит свободных зарядов. Если в воду добавить поваренную соль или медный купорос, то в ней появятся свободные заряды, и она станет проводником электрического тока.

Газы в обычных условиях тоже не проводят электрический ток, так как в них нет свободных зарядов. Однако если в воздушный промежуток между двумя металлическими пластинами, соединёнными с источником тока, внести зажжённую спичку или спиртовку, то газ станет проводником и гальванометр зафиксирует протекание тока по цепи.

Постоянный электрический ток

Постоянный электрический ток — это электрический ток, который с течением времени не изменяется по величине и направлению. Постоянный ток является разновидностью однонаправленного тока (англ. direct current), т.е. тока, не изменяющий своего направления. Часто можно встретить сокращения DC от первых букв англ. слов, или символом по ГОСТ 2.721-74.

На рисунке красным цветом изображён график постоянного тока. По горизонтальной оси отложен масштаб времени t, а по вертикальной — масштаб тока I или электрического напряжения U. Как видно, график постоянного тока представляет собой прямую линию, параллельную горизонтальной оси (оси времени).

При постоянном токе через каждое поперечное сечение проводника в единицу времени протекает одинаковое количество электричества (электрических зарядов). Постоянный электрический ток — это постоянное направленное движение заряженных частиц в электрическом поле.

Источник тока

Направленное движение зарядов обеспечивается электрическим полем. Электрическое поле в проводниках создаётся и поддерживается источником тока. В источнике тока совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц. Эти частицы накапливаются на полюсах источника тока. Один полюс источника заряжается положительно, другой — отрицательно. Между полюсами источника образуется электрическое поле, под действием которого заряженные частицы начинают двигаться упорядоченно.

В источнике тока совершается работа при разделении заряженных частиц. При этом различные виды энергии превращаются в электрическую энергию. В электрофорной машине в электрическую энергию превращается механическая энергия, в гальваническом элементе — химическая.

Действие электрического тока

Электрический ток, проходя по цепи, производит различные действия. Тепловое действие электрического тока заключается в том, что при его прохождении по проводнику в нём выделяется некоторое количество теплоты. Пример применения теплового действия тока — электронагревательные элементы чайников, электроплит, утюгов и пр. В ряде случаев температура проводника нагревается настолько сильно, что можно наблюдать его свечение. Это происходит в электрических лампочках накаливания.

Магнитное действие электрического тока проявляется в том, что вокруг проводника с током возникает магнитное поле, которое, действуя на магнитную стрелку, расположенную рядом с проводником, заставляет её поворачиваться. Благодаря магнитному действию тока можно превратить железный гвоздь в электромагнит, намотав на него провод, соединённый с источником тока. При пропускании по проводу электрического тока гвоздь будет притягивать железные предметы.

Химическое действие электрического тока проявляется в том, что при его прохождении в жидкости на электроде выделяется вещество. Если в стакан с раствором медного купороса поместить угольные электроды и присоединить их к источнику тока, то, вынув через некоторое время эти электроды из раствора, можно обнаружить на электроде, присоединённом к отрицательному полюсу источника (на катоде), слой чистой меди.

Некоторые источники утверждают, что существует также механическое действие (например, рамка, по которой течет ток, поворачивается, если её поместить между полюсами магнитов) и световое (светодиоды).

Конспект по по физике в 8 классе: «Постоянный электрический ток. Действие электрического тока».

Следующая тема: «Сила тока. Напряжение»

Классификация [ править | править код ]

По типу защиты от поражения электрическим током электробытовая техника делится на пять классов — 0; 01; 1; 2; 3. К классу 0 относят изделия, в которых защита осуществляется основной изоляцией; класс 01 — изделия, имеющие основную изоляцию и снабжены защитным зажимом для заземления; к классу 1 — изделия, которые имеют основную изоляцию и дополнительно присоединяются к заземляющей жилы шнура или имеют заземляющий контакт вилки; к классу 2 — изделия, имеющие двойную изоляцию (основную и дополнительную) или усиленную изоляцию; класс 3 — изделия, в которых защита от поражения электрическим током обеспечивается путем питания их от безопасного напряжения, что не превышает 42 В.

По степени защиты от влаги электробытовые приборы подразделяют на приборы обычного исполнения (незащищенные), каплезахищені, бризкозахищені и водонепроницаемые.

По условиям эксплуатации бытовые электроприборы и машины разделяют на две группы:

• изделия, работающие под надзором (пылесос, кофемолка и тому подобное);
• изделия, работающие без надзора (вентиляторы, холодильники и тому подобное).

Электронагревательные приборы

Электронагревательные приборы широко применяются в быту. Промышленность выпускает более 50 видов электронагревательных приборов различного назначения. Электронагрев имеет ряд преимуществ по сравнению с другими видами нагрева: высокое кол.к.д. (до 95%), отсутствие вредных выделений, возможность автоматизации регулирования мощности и температуры. Превращение электрической сети в тепловую в бытовых приборах осуществляется проводниками высокого сопротивления, инфракрасным, индукционным и высокочастотным нагревом.

Ассортимент электронагревательных приборов по назначению классифицируют на следующие подгруппы:

• приборы для приготовления и подогрева пищи,
• нагрев воды,
• глажка,
• отопление помещений,
• обогрев тела человека,
• электрический инструмент.

Приборы для приготовления и разогрева пищи

Приборы для приготовления пищи общего назначения — электроплиты и переносные электроплитки. Рабочей частью этих приборов являются конфорки (чугунные, с Тэнов и др.) Плитки выпускают с одной и двумя конфорками диаметром 145 и 180 мм, мощностью от 800 до 1200 Вт (экспресс-конфорки&м— 1500 и 2000 Вт). Плитки имеют трехступенчатую регулировку нагрева, плиты — трёх- или пятиступенчатую.

Приборы для подогрева и поддержания температуры пищи — мармиты, подогреватели детского питания, термостаты.

Мармитым— металлические или керамические подставки с вмонтированным электронагревателем, который нагревает рабочую поверхность до 100 °C.

Подогреватели детского питания представляют собой емкости с теплоизоляцией или двойными стенками, между которыми находится нагревательный элемент небольшой мощности.

Термостаты — теплоизолированные шкафы, в которых с помощью терморегулятора поддерживается температура около 70 °C.

Общий порядок начала работы с утюгом

Конкретный алгоритм обращения с парогенератором всегда изложен в инструкции к модели. Стоит помнить, что есть опасность пользования этим прибором, который одновременно работает с высокой температурой и давлением. Поэтому рекомендации производителя игнорировать не стоит. Общий алгоритм действий выглядит так:

• открутить крышку с встроенным в нее аварийным клапаном;
• залить воду в бак;
• включить парогенератор в розетку;
• нажать кнопку запуска нагрева.

Рабочее давление в системе подачи пара около 0,35 атм (значение для обычных парогенераторов). Во время нагрева и эксплуатации устройства постоянно действует структура безопасности. Она представлена несколькими  компонентами. Есть интегрированная защита от перегрева в каждом ТЭНе. При пробое нагревателя или коротком замыкании срабатывает электрический предохранитель.

Системы безопасности на бойлере

За температурный режим отвечает биметаллический термостат. Его контактная пластина меняет конфигурацию при нагреве, замыкая и размыкая цепь. В случае если ни одна из выше перечисленных мер не сработала, происходит выброс пара через предохранительный клапан в крышке. Это потенциально опасное явление, однако оно помогает предотвратить другой высокий риск в виде разрыва корпуса давлением и выброса огромного количества перегретой жидкости на большую площадь.

Характеристики доступных источников питания

При проектировании электрических установок в соответствии с комплексом стандартов IEC 60364 необходимо знать характеристики источников питания. Для того чтобы спроектировать безопасную электроустановку, соответствующую требованиям комплекса стандартов IEC 60364, необходимо получить соответствующую информацию от оператора распределительной электрической сети. Характеристики источников питания должны быть включены в проектную и эксплуатационную документацию электрических установок. Если оператор электрической сети изменяет характеристики источников питания, это может повлиять на безопасность электроустановки.

Приведем эти характеристики (согласно ГОСТ 30331.1-2013):

• Род электрического тока: переменный и (или) постоянный.
• Виды проводников, применяемых в электрических цепях электроустановки:

— переменного тока: фазный (линейный) проводник, нейтральный проводник, защитный проводник;

— постоянного тока: полюсный (линейный) проводник, средний проводник, защитный проводник.

Примечание — В одном проводнике, например — в PEN-, РЕМ- или PEL-проводнике, могут быть объединены функции, выполняемые несколькими проводниками.

Допустимые значения:

— напряжение и допустимые отклонения напряжения;

— потери напряжения, колебания напряжения и падения напряжения;

— частота и допустимые отклонения частоты;

— максимальный допустимый ток;

— полное сопротивление петли замыкания на землю до ввода в электроустановку;

— ожидаемые токи короткого замыкания.

Стандартные значения напряжения и частоты приведены в IEC 60038.

Защитными мерами предосторожности, присущими источнику питания, являются, например, заземление нейтрали в электрической системе переменного тока или заземление средней части, находящейся под напряжением, в электрической системе постоянного тока. При этом, приведенные ниже характеристики любого применяемого источника питания и обычный диапазон этих характеристик, если необходимо должны быть определены путем расчета, измерения, сбора материала или проверки:

При этом, приведенные ниже характеристики любого применяемого источника питания и обычный диапазон этих характеристик, если необходимо должны быть определены путем расчета, измерения, сбора материала или проверки:

• номинальное (ые) напряжение (ия);
• род тока и его частота;
• ожидаемый ток короткого замыкания на вводе электроустановки;
• полное сопротивление петли замыкания на землю той части электрической системы, которая расположена снаружи электроустановки;
• соответствие требованиям, предъявляемым электроустановкой, включая — обеспечение максимальной нагрузки;
• тип и номинальные характеристики устройства защиты от сверхтока, установленного на вводе электроустановки.

Эти характеристики следует оценивать как для внешнего, так и для внутреннего источников питания. Требования распространяются на основные источники питания, на источники питания систем безопасности и резервные источники питания.

Понятие, суть и проявления электрического тока

Под электрическим током понимают любое упорядоченное и направленное перемещение любых заряженных частиц.

Частицы при этом могут быть самыми разными:

• Электроны и ионы в газообразных средах;
• Свободные электроны в металле;
• Катионы и анионы в электролитической среде;
• При некоторых условиях – электроны внутри вакуума;
• Электроны и дырки внутри полупроводников – так называемая электронно-дырочная проводимость.

Важное замечание. Чаще всего приходится иметь дело с понятием электрического тока

В этом случае речь идет о токе смещения, возникающем из-за изменения параметров электрического поля.

Сам электрический ток может проявляться:

• Нагревом проводника. Однако в случае со сверхпроводниками тепловое проявление электрического тока не наблюдается;
• Через изменение химического состава некоторых видов проводников. Как правило, это наблюдается в электролитических средах;
• Образованием электрического поля – что наблюдается у всех проводников.

Регулятор температуры

Далее ремонт утюга своими руками — осмотр регулятора температуры. Отсоединив от подошвы утюга пластиковый корпус, получаем к нему доступ.

Как он работает? Состоит он из трех основных частей: стержня, прикрепленных к нему контактных пластин и биметаллической пластины. Биметаллическая пластина нагревается от подошвы утюга. При повышении температуры она нагревается, выгибается. При определенной температуре она выгнута настолько, что размыкает контакты, отключая питание. Когда утюг остывает, она принимает исходное состояние, контакты снова замыкаются, утюг снова начинает греться.

Сначала надо проверить, работает ли он вообще. Покрутите его из одного крайнего положения в другое. В одном из положений должен раздаться характерный щелчок, который издают замыкающиеся контакты. Именно через них подается питание на ТЭН утюга. Оставив терморегулятор в этом положении, проверим наличие электрического контакта.

От регулятора температуры отходят два контакта (к ним подключены провода, которые идут на ТЭН). К ним и прикасаемся щупами мультиметра (режим прозвонки). Если пищит — все нормально. Но, поставив регулятор в другое крайнее положение, вы должны получить «обрыв» — контакты должны разомкнуться. В таком случае этот узел работает нормально.

Регулятор температуры утюга

Не помешает и визуальный контроль — может они подгорели, окислились, ослабли. Если есть окалина, грязь, ржавчина, их можно аккуратно почистить. Для этого можно использовать полоску наждачной бумаги с очень мелким зерном или пилочку для ногтей. Сильно не усердствуйте — не спилите контакты полностью. Во время чистки старайтесь отгибать пластины по минимуму — чтобы не ослабить контакт.

Иногда регулятор поворачивается с трудом. Захватив его плоскогубцами или пассатижами, вращайте его туда-сюда, пока не добьетесь более плавного хода. После чего надо взять простой карандаш и натереть узел графитом. Он не спекается при высоких температурах и имеет хорошие смазывающие свойства.

После всех манипуляций снова проверьте наличие контакта в положении терморегулятора «включено». Если все нормально, Можно попробовать подключить утюг и проверить его работоспособность. Возможно, ремонт утюга своими руками закончен. Если нет — идем дальше.