2. Нагревательные элементы

В зависимости от назначения нагревательные элементы выполняют открытого или закрытого типа.

Нагревательные элементы открытого типа представляют собой спирали, открыто размещенные в канавках электроизоля­ционного материала соответственной формы или свободно под­вешенные на кронштейнах из электроизоляционного материала.

Передача тепла в них осуществляется путем конвекции и излуче­ния.

К преимуществам нагревательных элементов открытого типа относятся простота конструкции, быстрота нагрева, легкость ре­монта и относительно низкая стоимость.

К недостаткам - воз­можность замыкания витков спирали внешними предметами, механическое повреждение спирали, а также недостаточная электробезопасность.

Закрытые подразделяют­ся на негерметичные и герметичные.

Нагревательные элементы негерметичные (рис.1 а, б) выполняют из спирали или ленты, помещенной в защитную оболочку из электроизоляционного материала, которые предохраняет ее от механических повреждений, но не пре­пятствует доступу воздуха.

Рис. 1. Нагревательные элементы закрытого типа:

а

б

а - в защитной оболочке из керамических бус; б - пластинчатый;

1 - керамические бусы; 2 - проволока из нихрома или фехраля; 3 - плас­тина из миканита; 4 - контактные выводы элемента;

В качестве защитной оболочки применяются чешуйчатые керамические бусы, которые надеваются на спираль, навитую из нихромовой или фехралевой проволоки.

Элементы подобного типа ранее находили применение в чайникаix и утюгах. Они просты по устройству, но обладают небольшой механической прочностью. При их поломке может произойти замыкание спирали на корпус..

Нагревательные элементы закрытого типа в виде спирали из нихромовой или фехралевой проволоки помещают также в металлический кожух, состоящий из двух кольцевых чашек, запрессованных одна в другой.

Внутренняя часть кожуха заполнена порошкообразной электроизоляционной массой.

Такие элементы применялись в электрических плитках и утюгах. Они надежны в эксплуатации, но нагревают прибор сравнительно долго.

Трубчатые нагревательные элементы закрытого типа герметичные, они являются более совершенными. В них используются трубчатыe электрические нагреватели (ТЭНы), которые работают по принципу передачи тепла излучением, конвекцией и теплопроводностью

Трубчатые электронагреватели представляют собой металлическую трубку, внутри которой находится нагревательная спи­раль, запрессованная в специальном наполнителе — периклазе.

Наполнитель обеспечивает надежную электроизоляцию и имеет большую теплопроводность, поэтому используется так­же для уменьшения перепада температур между внешней труб­кой и нагревательной спиралью.

Оболочку в зависимости от условий эксплуатации изгото­вляют из нержавеющей жаростойкой стали, алюминиевых спла­вов или углеродистой стали. Торцы ТЭНа герметизируют для пре­дотвращения проникновения атмосферной влаги в наполнитель.

ТЭНы (рис. 2)изготовляются на номинальные напряжения 6, 12, 24, 36, 42, 110, 127 и 220 В, переменного и постоянного тока.

Номинальные диаметры,: 5; 6,5; 7,4; 8; 8,5; 10 мм.

Развернутая длина: 250, 280, 300, 320, 350, 380, 420, 450, 500, 560, 600, 630, 710, 800, 850, 900, 1000, 1200, 1400, 1700, 2000 мм.

Преимущества ТЭНов:

1. поверхность на­гревателя не находится под электрическим напряжением, (электронагреватель электробезопасен, его можно помещать в воду, жидкий металл и пр).;

2. нагревательная спираль, запрессованная в наполнителе (при достаточной герметизации торцов нагревателя), имеет малый диаметр проволоки и значи­тельный срок службы;

3. нагреватели надежно работают при виб­рациях и значительных ударных нагрузках (благодаря плотности набивки наполнителя);

4. нагреватели могут иметь любую форму;

5. конструкция нагревателя проста.

Нагревательная спираль ТЭНа выполняется, как правило, из проволоки диаметром 0.2...1,6 мм (сплавы Х20Н80 и Х15Н60). ТЭН можно согнуть в любую форму

Тела имеющиеся температурой выше аб­солютного нуля обладают инфракрасным излучением.

Инфракрасным является нагрев от электронагревателей, в которых используются проводники с высоким удельным сопротивлением.

Инфракра­сные электронагреватели подразделяют на:

• светлые, излучаю­щие помимо инфракрасных, видимые лучи,

• темные, излучающие преимущественно инфракрасные лучи.

К светлым излучателям относятся лампы накаливания типа ИКЗ (инфракрасная зеркальная) с внутренней зеркальной поверхностью для по­лучения направленного лучевого потока.

К темным излучателям инфракрасных волн относятся - открытые спирали и ТЭНы с температурой на поверхности 700...750°С.

3. Виды электронагревательных приборов

По виду электронагревательные приборы подразделяются на четыре

группы:

1. без регулировки температуры нагрева,

2. с регулировкой температуры нагрева,

3. с регулировкой мощности,

4. автоматические с программным управлением.

Для регулировки температуры в приборах устанавливают терморегуляторы, термоограничители и термовыключатели.

Терморегулятор — устройство, регулировкой температуры, которое при нормальной эксплуатации служит для поддержания температуры прибора или его частей в определенных пределах путем автоматического включения и отключения электрической цепи.

Термоограничитель — устройство, которое при нормальной эксплуатации служит для включения или отключения цепи, когда температура прибора или его частей достигает заранее определенного значения. Термоограничитель может быть с ручными возвратом и без него.

Термовыключатель — устройство, которое ограничивает температуру прибора или его частей при ненормальной работе путем автоматического размыкания цепи или уменьшения величины тока. Термовыключатель может быть с самовозвратом и с ручным возвратом.

Регулировка мощности прибора может быть ступенчатой и плавной с помощью реостата.

Термоограничители, терморегуляторы и термовыключатели работают по принципу использования различных физических явлений. Так, в одном из наиболее распространенных терморегу­ляторов — биметаллическом — используется явление изгибания термобиметаллической пластинки при изменении температуры.

Биметаллическая система состоит из двух или нескольких слоев металлов или сплавов с различными коэффициентами теплового расширения, сваренных между собой по всей плоскости соприкосновения.

Слой металла или сплава с большим коэффи­циентом теплового расширения называется активным слоем, с меньшим — пассивным.

Пассивный слой изготовляют обычно из инвара (сплав железа с никелем). Никель при темпера-type от -60 до +100°С практически не изменяет своих размеров.

Активный слой изготовляют из латуни, легированной стали и др.

В манометрическом терморегуляторе используется явление изменения объема (при изменении давления) жидкости или газа, заполняющих замкнутую термосистему.

Регуляторы температуры и мощности по скорости замыка­ния и размыкания контактов подразделяют на быстро- и медлен­но действующие.

Быстродействующие регуляторы сложнее по конструкции, они обеспечивают мгновенное замыкание и размыка­ние контактов, что исключает их подгорание и обеспечивает большой срок службы.

Размыкание и замыкание контактов медленно действую­щих регуляторов происходит в зависимости от скорости изгиба­ния термобиметаллических пластин.

Такие регуляторы проще по конструкции, но из-за искрения контактов менее долговечны и создают поме­хи радиоприему.