отсутствие мерцания и гудения при работе на переменном токе
непрерывный спектр излучения
приятный и привычный в быту спектр
устойчивость к электромагнитному импульсу[источник не указан 389 дней]
возможность использования регуляторов яркости
не боятся низкой и повышенной температуры окружающей среды, устойчивы к конденсату Недостатки:
низкая световая отдача
относительно малый срок службы
хрупкость, чувствительность к удару и вибрации
бросок тока при включении (примерно десятикратный)
при термоударе или разрыве нити под напряжением возможен взрыв баллона
резкая зависимость световой отдачи и срока службы от напряжения
лампы накаливания представляют пожарную опасность. Через 30 минут после включения ламп накаливания температура наружной поверхности достигает в зависимости от мощности следующих величин: 25 Вт-100 °C, 40 Вт — 145 °C, 75 Вт — 250 °C, 100 Вт — 290 °C, 200 Вт — 330 °C. При соприкосновении ламп с текстильными материалами их колба нагревается ещё сильнее. Солома, касающаяся поверхности лампы мощностью 60 Вт, вспыхивает примерно через 67 минут.[19]
нагрев частей лампы требует термостойкой арматуры светильников
световой коэффициент полезного действия ламп накаливания, определяемый как отношение мощности лучей видимого спектра к мощности, потребляемой от электрической сети, весьма мал и не превышает 4 %. Включение электролампы через диод, что часто применяется с целью продления ресурса на лестничных площадках, в тамбурах и прочих затрудняющих замену местах, ещё больше усугубляет её недостатки.
2. Виды электрического нагрева: особенности, примеры использования в бытовых приборах.
Электрический нагрев по сравнению с другими видами нагрева (с использованием газа, жидкого или твердого топлива) имеет ряд существенных преимуществ. Он значительно улучшает санитарно-гигиенические условия жилых помещений. Газ значительно уступает электрическому нагреву в санитарно-гигиеническом отношении. При открытом горении газа выделяются как продукты полного его сгорания (углекислый газ, вода), так и продукты неполного сгорания, вредно действующие на здоровье людей (окись углерода, формальдегид, смолистые вещества и др.). При электронагреве таких вредных выделений нет. По сравнению с газовыми электроприборы взрывобезопасны. Наиболее важное значение в промышленности в настоящее время имеют следующие виды электрического нагрева: косвенный в печах сопротивления, прямой или контактный, дуговой, индукционный, электроннолучевой, плазменный. Косвенный нагрев в печах сопротивления При косвенном нагреве превращение электрической энергии в тепло осуществляется с помощью специальных нагревательных элементов, имеющих высокие внутренние сопротивления и жаростойкость. От нагретого до высокой температуры нагревательного элемента тепло передается нагреваемому изделию излучением, конвекцией и теплопроводностью. Огнеупорная кладка печи, также разогретая нагревателями до высоких температур, отдает лучеиспусканием часть тепла на нагрев изделия Достигаемая температура зависит в основном от конструкции и материала нагревательного элемента. Применяя для нагревательных элементов такие высокоомные жаропрочные материалы, как нихром, карборунд, графит, вольфрам, молибден и др., можно достигать температур от 300—400 до 3000°С. Кроме того, при использовании нагревательных элементов из указанных материалов в рабочей камере нагревательной печи можно создавать любую газовую атмосферу: окислительную, восстановительную, нейтральную или вакуум. Прямой (контактный нагрев) В отличие от косвенного нагрева при прямом нагреве тепло выделяется непосредственно в нагреваемом изделии при прохождении по нему тока. Выделение тепла в объеме нагреваемой детали позволяет значительно снизить тепловые потери (в основном теплоизлучение с поверхности в окружающую среду), поэтому этот вид нагрева имеет высокий к.п.д. С помощью контактного нагрева производится разогрев деталей, длина которых значительно превышает поперечные размеры, например нагрев прутков перед завивкой пружин. Индукционный высокочастотный нагрев Основной особенностью индукционного нагрева является превращение электрической энергии в тепло с помощью переменного магнитного потока, т. е. индуктивным путем. Если по цилиндрической спиральной катушке (индуктору) пропускать переменный электрический ток I, то вокруг катушки образуется переменное магнитное поле Фм Наибольшую плотность магнитный поток имеет внутри катушки. При размещении в полости индуктора металлического проводника в материале возникает электродвижущая сила. Выделение тепла при индукционном нагреве происходит непосредственно в объеме нагреваемого материала, причем большая часть тепла выделяется в поверхностных слоях нагреваемой детали (поверхностный эффект). Индукционный нагрев является скоростным, так как тепло выделяется непосредственно в толще нагреваемого металла, что позволяет производить плавку металла в индукционных электропечах в 2—3 раза быстрее, чем в отражательных пламенных. Благодаря своим преимуществам высокочастотный нагрев широко применяется в металлургической, машиностроительной и металлообрабатывающей промышленности, где используется для плавления металла, при термической обработке деталей, нагреве под штамповку и т. д. Дуговой нагрев Превращение электрической энергии в тепловую при дуговом нагреве осуществляется в факеле электрической дуги. Электрическая дуга представляет собой один из видов самостоятельного газового разряда, возникающего между положительным (анодным) и отрицательным (катодным) электродами. Для получения дугового разряда электроды, находящиеся под разностью потенциалов, сначала приводятся в соприкосновение. За счет большой величины тока электроды в местах соприкосновения разогреваются до такой температуры, при которой возникает термоэмиссия электронов. Разогретая в разрядном промежутке до высокой температуры газовая фаза отдает свою энергию нагреваемому металлу главным образом лучеиспусканием. Столб дугового разряда представляет собой газовую плазму, т.е. газ в ионизированном состоянии, в котором величины пространственных зарядов, созданных положительно и отрицательно заряженными частицами, одинаковы, с преобладающим хаотическим тепловым движением ионизированных молекул. Плазма состоит из нейтральных газовых частиц с повышенной энергией, положительных ионов и электронов. Заряды положительных ионов и электронов компенсируют друг друга, так что в электрическом отношении плазма столба нейтральна. Благодаря высокой температуре, развивающейся в зоне горения дуги, этот вид нагрева широко используется в металлургии для выплавки качественных сталей, ферросплавов, тугоплавких и жаропрочных металлов и т.д., а также в других отраслях промышленности, где требуется высокотемпературный нагрев. Электроннолучевой нагрев В последние годы резко возросла потребность в металлах и сплавах, ранее почти не применявшихся или применявшихся в незначительных количествах. К таким металлам относятся уран, цирконий, ниобий, тантал, вольфрам и др., которые используются в условиях исключительно высоких статических и динамических нагрузок при очень высоких температурах. В свою очередь свойства указанных металлов находятся в прямой зависимости от содержания в них примесей, особенно кислорода, водорода и азота. Обеспечить получение ультрачистых металлов можно, лишь производя операции выплавки и горячей деформации в условиях глубокого вакуума. Наиболее эффективно указанные операции можно производить с помощью электроннолучевого нагрева. Электроннолучевой нагрев – 1 Более высокую стойкость катода и меньшую возможность для возникновения разрядов между электродами, нарушающими нормальную работу устройства, имеют электронные термические установки с направленным потоком (лучом) электронов. Получение направленного пучка электронов производится с помощью электроннолучевых пушек, в основе работы которых лежит способность электронов изменять свою траекторию при прохождении через электрическое или магнитное поле. Используя законы электронной оптики, подбором формы и интенсивности поля можно свободнолетящие электроны собрать в электронный пучок. Электроннолучевая пушка представляет собой систему из двух электродов, находящихся под разностью потенциалов и изолированных друг от друга. В прорези одного электрода, называемого катодным, располагается термокатод, в другом электроде — анодном имеется также прорезь, соответствующая форме электронного пучка. Конфигурация электродов выбирается такой, чтобы эмиттируемые термокатодом электроны под действием электрического тюля в межэлектродном пространстве собирались в плотный пучок. За пределами анодного электрода электроны, образующие луч, движутся по инерции до поверхности нагреваемого металла. Отсутствие разгоняющего напряжения в зоне нагрева значительно снижает количество разрядов в процессе работы установки. С помощью электроннолучевых пушек можно получать пучки самой различной конфигурации. В нагревательных электроннолучевых установках наиболее широко используются полые конические пучки, сплошные цилиндрические, конические и плоские. Управление лучом, т.е. его перемещение по нагреваемой поверхности или по зеркалу ванны жидкого металла, производится с помощью отклоняющих электромагнитных катушек. Плавка электронным лучом в высоком вакууме не только применяется для выплавки жароупорных металлов, но и может быть использована для повышения качества специальных сталей. Сталь, полученная таким способом, работает вчетверо дольше обыкновенной, и детали, сделанные из нее, более надежны. Плазменный нагрев При обычном дуговом разряде плазма образуется из молекул газа окружающей среды. Если же дуговой разряд происходит в потоке газа, движущегося с определенной скоростью, то образуется факел горячего ионизированного газа. Так как в плазменной струе при атмосферном давлении развивается температура 8000 - 30000 °С, то струя может быть использована для высокотемпературного нагрева. Формирование плазменной струи производится с помощью специальных плазменных генераторов, или плазмотронов. Высокочастотный индукционный разряд позволяет получать чистую плазму, не загрязненную материалами электродов, поэтому с ее помощью можно нагревать и плавить химически чистые материалы.
Высокая концентрация энергии в плазменной струе и возможность создания любой атмосферы — восстановительной, нейтральной или окислительной - делают перспективным применение плазменных установок в электрогазовой химии для получения ацетилена из метана, связанного азота из воздуха и т.д., в металлургии — для выращивания монокристаллов, плавки тугоплавких металлов и легированных сталей, прямого восстановления металлов из окислов. В быту используют электронагрев проводников высокого сопротивления, инфракрасный нагрев, высокочастотный. Электронагрев проводников высокого сопротивления наиболее распространен, его используют в преобладающем большинстве нагревательных электроприборов. Этот вид электронагрева основан на выделении тепла при прохождении электрического тока через проводники высокого сопротивления по закону Джоуля—Ленца
Нагревательный электроприбор Основной частью нагревательного электроприбора сопротивления является электронагреватель (электронагревательный элемент) Электронагреватель состоит из нагревательного сопротивления, электроизоляции и каркаса, или оболочки. Иногда роль каркасе выполняет электроизоляция. В каждом данном приборе тепло от электронагревателя нагреваемому телу может передаваться за счет теплопроводности конвекции, лучеиспускания, т. е. всех трех существующих способом или, преимущественно, одним либо двумя способами. Инфракрасным нагревом обладают все электронагреватели сопротивления. В практике под инфракрасными нагревателями понимают такие, у которых максимум излучения приходится на инфракрасную область спектра с длинами волн от 0,76 до 3 мкм. Инфракрасные электронагреватели подразделяют на «светлые» излучающие, помимо инфракрасных, видимые лучи, и «темные», излучающие преимущественно инфракрасные лучи. К «светлым» излучателям относят лампы накаливания типа ИКЗ (инфракрасная зеркальная) с внутренней зеркальной поверхностью для получения направленного лучевого потока (мощность ламп 250 и 500 Вт, Тц равна 2300 ± 100 К), кварцевая лампа с йодным заполнением НИК-1000—220 тр (лампа накаливания, инфракрасная, кварцевая, 1000 Вт, 220 В, трубчатая. Вольфрамовая спираль в ней натянута по всей трубке; Тц ее составляет 2550 К). К «темным» излучателям инфракрасных волн относят открытые спирали и ТЭНы с температурой на поверхности 700-750° С. При использовании приборов с инфракрасным нагревом для выпечки и жаренья повышается качество кулинарной обработки (хорошо поджаривается поверхность изделий). Высокочастотный нагрев, находит все большее использование для приготовления и подогрева пищи. Особенностью высокочастотного нагрева является использование диэлектрических свойств пищевых продуктов. Посуда, окружающий воздух и аппарат остаются холодными. При высокочастотном нагреве температура поверхностных слоев продукта ниже, чем внутренних. На поверхности не образуется специфической корочки, характерной для инфракрасного нагрева. Продукт приобретает вкус печеных изделий. Основным преимуществом высокочастотного нагрева является быстрота приготовления пищи. По сравнению с поверхностным нагревом время приготовления продуктов сокращается в 4—10 раз и составляет всего несколько минут. При этом пища не теряет своей пищевой ценности, исключается ее подгорание, облегчается мойка посуды. Печи СВЧ не излучают тепло в окружающее помещение. Классификация нагревательных электроприборов. По виду регулировки нагревательные приборы подразделяют на четыре группы: без регулировки; с регулировкой температуры нагрева; с регулировкой мощности; автоматические с программным управлением. Для регулировки температуры в приборах устанавливают термоограничители или терморегуляторы. Термоограничителем называется устройство, ограничивающее температуру нагрева электроприбора путем автоматического размыкания цепи электропитания. Терморегуляторы позволяют автоматически поддерживать в определенных пределах предварительно заданную температуру.Регулировка мощности прибора может быть ступенчатой и бесступенчатой(плавной). Ступенчатая регулировка осуществляется с помощью пакетного переключателя; электронагреватель в этом случае имеет несколько ступеней мощности. При бесступенчатой регулировке мощности электронагреватель работает циклично (включен-выключен). Период включения (ПВ) может изменяться в широких пределах в зависимости от необходимого количества подводимой энергии. Наиболее распространенными электроприборами являются электроплитки: Рабочей частью плит и переносных электроплиток являются конфорки, которые могут быть двух типов исполнения: закрытого и защищенного. В выпускаемых плитках устанавливают чугунные конфорки со спиралью, запрессованной вместе с изоляцией в канавки чугунного диска снизу; со спиралью в керамических бусах, прикрытой сверху чугунным диском (плитки высокой теплоемкости); со спиралью, уложенной в канавки керамического основания и прикрытой сверху стальным листом; со спиралью, уложенной вместе с изоляцией в стальной кольцеобразный корпус (штампованная конфорка), и конфорки из ТЭНов. Большинство электроплит и плиток, выпускаемых за рубежом, имеют два типа конфорок: чугунные облегченные (европейские страны) и ТЭНы (США). Основными параметрами конфорок являются их размеры, мощность, температура нагрева, к.п.д., а показателями эксплуатационных свойств — время разогрева до рабочего состояния, расход электроэнергии, время приготовления пищи, гарантийная наработка на отказ. Грили представляют собой жарочные шкафы с инфракрасным нагревом. Инфракрасный излучатель (ТЭН или вольфрамовая спираль в трубке из кварцевого стекла) размещает под сводом. Через боковые стенки шкафа пропускают приспособления для крепления приготовляемых продуктов: вертела для птицы и сосисок, шампуры для шашлыков, сетки для котлет и т. п. Привод вращающихся приспособлений может быть пружинный или электрический. Скорость вращения 3—4 об./мин. Лучшие модели грилей имеют регуляторы нагрева, передние застекленные дверцы, лампочки подсвечивания, контактные часы для регулирования времени жаренья, верхнюю откидную стенку, под которой размещают поддон для разогрева пищи. Мощность грилей 1,3—1,5 кВт. Чайники: имеют латунные, алюминиевые или пластиковые корпуса цилиндрической или полушаровидной формы. В большинстве выпускаемых чайников нагреватель трубчатый, расположен внутри чайника. Некоторые чайники изготавливают с нагревателями пластинчатого типа в двойном дне. Для лучшей теплопередачи нагреватель прижимают к внутреннему дну с помощью металлического диска и винта. Такие чайники имеют ножки из теплоизоляционного материала. Приборы для глаженья: Глаженье текстильных изделий, основано на способности нитей, волокон получать высокоэластические деформации под воздействием тепла, влаги и давления. Временный эффект глаженья объясняется тем, что высокоэластические деформации являются обратимыми, поскольку с течением времени текстильные волокна, нити возвращаются к первоначальным размерам, форме, т. е. происходит процесс релаксации. К приборам для глаженья относят электроутюги и гладильные машины. Электрические утюги. Ассортимент выпускаемых утюгов характеризуется значительным разнообразием конструкций и технических показателей (мощность, масса, размеры и т.п.). Вследствие этого они имеют разные потребительные свойства. Промышленность выпускает следующие типы утюгов:
— с терморегулятором и стальной либо алюминиевой подошвой;
— с терморегулятором и пароувлажнителем тканей, алюминиевой подошвой
Утюги с терморегулятором — при глаженье тканей на подошве поддерживаются оптимальные температуры. Расход электроэнергии зависит от съема тепла с подошвы. При отсутствии нагрузки средняя потребляемая мощность утюгов с терморегулятором не превышает 135 Вт, при глаженье разных по волокну и влажности тканей колеблется в пределах 500-850 Вт. Такие утюги при нормальной работе терморегулятора безопасны в пожарном отношении, так как максимальная температура на подошве не превышает 260 °С. Для обеспечения быстрого разогрева в них устанавливают нагреватели большой мощности.
Более совершенными являются утюги с терморегулятором и пароувлажнителем. Они бывают двух типов: капельного и бойлерного. У утюгов капельного типа под крышкой или снаружи размещен бачок для воды. В дне бачка имеется отверстие, в которое входит коническая игла штока управления. При подъеме иглы вода каплями стекает в камеру парообразования, а из нее пар выходит через отверстия в подошве утюга, увлажняя ткань. Такие утюги следует заполнять дистиллированной или кипяченой водой. При использовании жесткой воды в коническом отверстии образуется накипь, перекрывающая его.В утюгах бойлерного типа вода испаряется непосредственно в бачке, нагреваясь от утюга или от самостоятельного электронагревателя. В таких утюгах допускается использование жесткой воды 3.Ситуация. При выборе стиральной машины БОШ покупатель заинтересовался дополнительными системами АКВА-СТОП, АКВА-сенсор, АКВА-ШПАР. Задание:
1) дайте характеристику этим системам и укажите принцип их действия;
2) перечислите достоинства и недостатки стиральных машин с данными функциями;
3) какие фирмы используют аналогичные системы.
1.) Аква-стоп это Система безопасности, которая защищает стиральную машину от протечек.
Принцип работы системы безопасности «аква-стоп» |
Конструкция и принцип работы выглядят следующим образом:
Система безопасности «аква-стоп»
1. вентиль безопасности
2. двойной наливной шланг для подачи воды
3. шланг для подтекающей воды
4. поддон для воды
5. микровыключатель
6. поплавок
Клапаны стиральной машины и системы безопасности находятся на стороне подачи воды последовательно друг за другом и одновременно получают сигнал управления. Это обеспечивает высокую надежность и защиту от протечек при неправильном срабатывании одного из клапанов. Специальный предохранительный шланг окутывает шланг для подачи воды как предохранительная оболочка вплоть до внутренностей стиральной машины. Благодаря этому, как только шланг для подачи воды окажется негерметичным или начнет протекать, вода стечет в нижнюю емкость стиральной машины по предохранительному шлангу. Чувствительный поплавок в поддоне для воды уже при малейшем изменении уровня воды начинает подниматься. В результате он включает контакты микровыключателя. Для системы безопасности это означает команду на незамедлительное закрытие клапана. Если из-за какого-либо сбоя подача воды не будет прекращена вовремя, активная защита от перелива включит насос для откачки воды. Это произойдет, как только в стиральной машине будет достигнут определенный (максимально допустимый) уровень воды.
Многократная защита от протекания воды |
Многократная защита от протекания воды установлена на стиральных машинах Bosch даже без системы безопасности «аква-стоп». Она включает в себя следующие защитные системы:
Шланг подачи воды выдерживает семикратное давление воды — 70 бар при требовании нормативом 60 бар.
На случай, если клапан не сработает, для прекращения подачи воды установлена защита от перелива. Она при стирке регистрирует увеличение уровня воды выше предписанного безопасного уровня и незамедлительно включает насос для откачки воды.
Трубопровод внутри стиральных машин абсолютно надежный.
Защита на стоке воды предохранит от случая, когда раствор стирального порошка будет вытекать из машины, если сорвется шланг для слива воды.
Заблокированные электрически отверстия для загрузки белья во время стирки открыть невозможно.
На рисунке показана общая схема подключения стиральных машин Bosch к источнику водоснабжения.
2) Аква-сенсор это система получения абсолютно чистого белья. Иногда это может быть очень важно для потребителей. Сейчас решение этой проблемы — оптический контроль воды при полоскании. Это обеспечивается специальным устройством — AQUA-SENSOR. Факторы, влияющие на прозрачность воды:
ворс от белья;
частицы загрязнений, вымываемые из белья;
компоненты стирального порошка;
частицы, содержащиеся в водопроводной воде;
красящие вещества;
пена, пузырьки воздуха.
Положение AQUA-SENSOR в стиральной машине показано на рисунке.
В процессе полоскания в патрубок, где располагается этот прибор, постоянно подается вода, и AQUA-SENSOR постоянно находится в работе. Оптическим способом измеряются два параметра:
концентрация загрязнений и ворсинок;
замутненность (моющие средства, пена).
В зависимости от полученных значений машина рассчитывает число и продолжительность этапов полоскания, а также количество воды для каждого этапа. Это позволяет потребителю экономить время, электроэнергию и воду.
Сенсор всегда обеспечивает отличный результат полоскания независимо от загрузки белья, вида загрязнений и качества стирального порошка.
AQUA-SENSOR всегда стабильно гарантирует отличный результат, так как после каждой стирки сенсор перенастраивается сам (автокалибровка).
Все функции сенсора могут быть модернизированы; таким образом, стиральная машина с сенсором никогда не устареет.
Прохождение программ с AQUA-SENSOR показано на рисунке.
В зависимости от степени загрязнения белья может быть 2, 3 или 4 цикла полоскания (при сильной замутненности воды добавляется еще один дополнительный этап полоскания, при незначительной замутненности — на 1 этап полоскания меньше).
Продолжительность цикла полоскания также может варьироваться от 2 до 8 минут. Полоскание продолжается до тех пор, пока не будет зарегистрировано никаких оптических изменений.
При обнаружении повышенного пенообразования на этапе полоскания добавляется ровно столько воды, сколько необходимо в данной конкретной ситуации.
AQUA-SENSOR сокращает время стирки и расход воды.
4) Аква-ШПАР
В стиральных машинах Bosch используется система стирки 3D-AquaSpar.
Преимущества:
Трехмерное смачивание белья обеспечивает максимальный эффект отстирывания.
Оригинальная конструкция захватов обеспечивает оптимальный захват белья и его смачивание.
Стиральный барабан с перфорированной задней стенкой обеспечивает постоянное и интенсивное увлажнение белья.
Барабаны стиральных машин Bosch оснащены захватами асимметричной формы. Для каждой программы существует особый режим вращения барабана. Грубые ткани в большой степени подвергаются воздействию крутой стороны захватов,
а деликатные — пологой (щадящий режим).
Таким образом машина точно дозирует воздействие на белье и обеспечивает индивидуальную и бережную стирку разных тканей.Чтобы при всех программах стирки для различных типов тканей достичь оптимального результата, при щадящем режиме варьируются уровень воды, количество закладываемого белья и движения барабана.Чем более восприимчивое белье, тем выше должен быть уровень воды, тем меньше количество белья закладывается в стиральную машину и тем меньше движений делает барабан стиральной машины.Известно, что при забитом барабане только небольшое количество белья имеет необходимую высоту падения и, следовательно, механическое воздействие на белье ограничено. Поэтому в инструкциях по эксплуатации всегда приводятся соотношения между количеством закладываемого белья, его типом и степенью его загрязнения.
Другой важный показатель механического воздействия — коэффициент наполняемости. Коэффициент наполняемости — это отношение количества сухого белья в килограммах к общему объему барабана в литрах.Например, если мы закладываем 5 кг сухого белья в барабан стиральной машины объемом 50 литров, то коэффициент наполняемости — 1:10.
Значение коэффициента наполняемости в зависимости от количества белья и его типа приведено в таблице.