Лабораторна робота №14

ТЕМА: Побутові електроприлади.

МЕТА ЗАНЯТТЯ: Ознайомитися з призначенням та класифікацією побутових електроприладів, розглянути будову та принцип роботи електронагрівних приладів.

Студенти повинні знати:

- класифікацію побутових електроприладів;

- будову електронагрівних приладів;

- принцип роботи електронагрівних приладів;

- розрахунок електронагрівних приладів на задану потужність.

Студенти повинні уміти:

- розрізняти елементи будови побутових електроприладів;

- проводити технічне обслуговування електронагрівних приладів;

- визначати можливі несправності;

- розраховувати нагрівний елемент на задану потужність споживача та матеріалу.

Прилади та обладнання

1. Джерело живлення.

2. Дріт із великим питомим опором (ніхром, фехраль…).

3. Монтажні провідники.

4. Набір електроінструментів.

5. Штангенциркуль.

6. Омметр.

Література

1. Електротехніка, електроніка та мікропроцесорна техніка. Підручник /Будіщев М.С. – Львів: Афіша, 2001. С. 244-246/.

2. Попов В.С., Николаев С.А. Общая электротехника с основами электроники. – М.: Энергия, 1977. С. 295-298.

Теоретичний блок

Ми вже знаємо, що електричний струм, проходячи по провідниках, нагріває їх.

Теплову дію електричного струму незалежно один від одного вивчали російський фізик Е.X.Ленц і англійський вчений Р. Джоуль. Вони експериментально встановили, що кількість теплоти, яка виділяється в провіднику при проходженні по ньому струму, пропорціональна квадра­тові сили струму, опорові ділянки кола й часові про­ходження струму. Математично ця залежність, яку на­зивають звичайно законом Джоуля-Ленца, виражається формулою Q = I² Rt

Ця формула дає можливість обчислювати кількість теплоти, що виділяється струмом на будь-якій ділянці кола, незалежно від того, які в цій ділянці відбуваються процеси. Дану формулу легко одержати з формули робо­ти струму А = I² Rt, яка витрачається на нагрівання про­відників.

Треба мати на увазі, що ці формули мож­на застосовувати лише тоді, коли вся електрична енергія на даній ділянці кола перетворюється лише у внутрішню енергію цієї ділянки, як, наприклад, це має місце в на­грівних приладах.

Сучасна електротехніка дуже широко використовує теплову дію електричного струму. Прикладом такого використання електричної енергії є електронагрівні при­лади: печі різного призначення, плитки, утюги, паяльники тощо. Принцип будови цих приладів такий. З сплаву, який має великий питомий опір (ніхром, фехраль тощо), виго­товляється нагрівний елемент у вигляді спіралі, стрічки або циліндра, здатний витримати високу температуру. Спіраль або стрічка нагрівного елемента укладається на теплостійку основу, виготовлену з ізолятора (фарфору, кераміки, азбесту, слюди або міканіту). Кінці спіралі або стрічки приєднуються до клем, виведених назовні приладу або до провідників, з'єднаних з штепсельною вилкою.

На рис. показано розріз електричного чайника. Всередині видно нагрівні елементи у вигляді спіралі.

Для одержання високих температур, зокрема в лабо­раторіях, широко застосовуються електричні печі. Нагрівні елементи в електропечах виготовляють з тугоплавких металів (платини, молібдену тощо). У платино­вих печах можна одержати температуру до 1300° С, а в молібденових — до 2500° С.

Для нормальної роботи електронагрівного приладу треба, щоб його обмотка була правильно розрахована. Розглянемо, від чого залежить температура, якої набу­ває дротина при проходженні по ній струму, і які фак­тори треба враховувати при розрахунку обмотки при­ладу.

Теплота, що виділяється у дротині при проходженні струму, передається через її бічну поверхню і кінці навко­лишньому середовищу. Кіль­кість теплоти, яка передається середовищу через теплопере­дачу, тим більша, чим біль­шою є різниця температур дротини й навколишнього се­редовища і чим краще пере­дає теплоту це середовище. Таким чином, температура дротини при даній силі струму є тим вищою, чим краща її теплова ізоляція. Тому намагаються якомога краще ізолювати нагрівний еле­мент з усіх боків, особливо там, де має бути використа­на висока температура нагрівного елемента.

Чим менший діаметр дротини, тим більшим є опір кожного її метра довжини і тому більше виділяється теплоти на кожній одиниці довжини дротини. Однак чим тонша дротина, тим менша її бічна поверхня і тим менша тепловіддача. Тому температура дротини при даній силі струму тим вища, чим менший її діаметр.

Щоб нагрівний елемент не руйнувався надто швидко, його робоча температура не повинна перевищувати пев­ної величини, яка залежить від матеріалу дротини. Це означає, що для дротини з даного матеріалу і даної тов­щини існує певна гранична сила струму, вище якої дротина починає швидко руйнуватися.

Хід заняття