2.3.1. Види електричного нагріву

Широке застосування в побуті приладів з електронагрівом пояснюється їх перевагами порівняно з іншими видами нагрівання, а саме: не виділяються продукти згоряння, не споживається кисень, зменшується загроза пожежі, процес електронагрівання легко регулюється з допомогою автоматичних і програмних пристроїв, електронагрівальні прилади є найекономнішими (ККД досягає 95% і більше).

Електронагрівальні прилади різноманітні за призначенням:

• для приготування і підігрівання їжі та напоїв,

• для нагрівання води,

• палення приміщень,

• обігрівання тіла людини.

За способом нагрівання електронагрівальні прилади поділяють на

• прилади з нагріванням провідників високого опору,

• прилади з інфрачервоним нагріванням,

• прилади з індукційним нагріванням,

• прилади з високочастотним нагріванням.

Електронагрівання провідників високого опору найширше застосовується в побутових приладах. Для виготовлення нагрівальних елементів застосовують металеві сплави, до складу яких входять хром і нікель (ніхром), хром і алюміній (хромаль), залізо, хром і алюміній (фехраль). Електронагрівач складається з провідника (частіше у вигляді спіралі), електроізоляційного шару (кераміки, тальку, кварцового піску, слюди тощо) і корпусу або оболонки.

Усі електронагрівачі за їх ізоляцією від навколишнього середовища поділяють на :

• Відкриті електронагрівачі розміщені в канавках основи з електроізоляційного матеріалу. Вони прості у виготовленні та ремонті, швидко нагріваються, але ненадійні, пожежо- й електронебезпечні.

• Захищені електронагрівачі - це металевий диск або циліндр, куди вмонтовано ізольований нагрівальний елемент у вигляді спіралі або стрічки. Корпус запобігає пошкодженню спіралі, але не перешкоджає доступу повітря. Такі нагрівачі прості й безпечні в експлуатації, але втрачають багато тепла через нагрівання корпусу і неповної тепловіддачі.

• Закриті електронагрівачі (тени) - тонкостінні трубки, діаметром 7-12 мм, в які вміщено спіралі, з'єднані з контактними стрижнями. Спіраль ізольована від стінок порошкоподібним діелектриком. Форма тена залежить від конструкції приладу, а метал трубки (латунь, мідь, нержавіюча або вуглецева сталь, алюмінієві сплави тощо) вибирають залежно від середовища, що нагрівається. Цей тип електронагрівачів є найбільш досконалим, довговічним, забезпечує швидке нагрівання, не чутливий до зовнішнього впливу. Вони застосовуються в чайниках, кип'ятильниках, плитках та інших приладах.

Індукційне нагрівання. До нагрівачів цього типу відносять трансформатор, осердя якого має велику залишкову індукцію. Нагрівання здійснюється за рахунок вихрових струмів і перемагнічування осердя, а також за рахунок тепла, що виділяється в обмотках трансформатора. Такі нагрівачі прості за конструкцією, економічні, але їх робоча температура не перевищує 500 °С. Застосовуються, наприклад, для підігрівання миючого розчину в пральних машинах.

Інфрачервоне нагрівання здійснюють нагрівачі, що мають максимум випромінювання в інфрачервоній області спектра з довжиною хвилі від 0,76 до З мкм. Це трубки з кварцового піску з ніхромовою спіраллю всередині, тени, відкриті спіралі. Через значні витрати енергії вони застосовуються для швидкого високоякісного приготування їжі з підсмаженою поверхнею (у грилях, тостерах, шашличницях тощо), для тимчасового опалення приміщення або освітлення.

Високочастотне нагрівання застосовується в мікрохвильових печах. При цьому типі нагрівання в ланцюзі нагрівального приладу вмикається високочастотний підсилювач (магнетрон), який випромінює коливання порядку 2500 МГц. Ці хвилі по хвилеводу подаються в робочу камеру, де опромінюють продукти, що там знаходяться. За рахунок поляризації молекул здійснюється виділення тепла всередині продуктів, унаслідок чого їжа готується дуже швидко, не підгоряє, практично не містить канцерогенів і зберігає харчову цінність.

За наявністю та видом регулюючого пристрою електронагрівальні прилади поділяють на:

• прилади без регулюючого пристрою;

• прилади з терморегулятором, що автоматично вмикає і вимикає спіраль залежно від заданої температури;

• прилади з термообмежувачем, що вимикає прилад в разі досягнення критичної температури;

• прилади з термовимикачем, що спрацьовує в аварійних ситуаціях.

Робота електронагрівальних приладів може контролюватися з допомогою електронних годинників (таймерів). Як додаток до регулюючих пристроїв можливе використання оптичної або звукової сигналізації.