Технологія використання та ремонту побутових електроприладів

29.08.2014-4МОДУЛЬ 6.

Технологія використання та ремонту побутових електроприладів

Тема 6.1. Поняття про електричну енергію. Джерела та споживачі електричної енергії

Поняття про електричну енергію

Електрична енергія є одним із найпоширеніших видів енергії, яку використовує людство. Вона з великою швидкістю передається від місця генерування до місця використання, легко перетворюється на інші види енергії (наприклад, на теплову, механічну), її можна легко розподілити і передати широкому загалу споживачів, легко контролювати і регулювати її параметри. Ці властивості, а також відсутність шкідливих викидів у довкілля під час її перетворення, зумовили широке її використання у народногосподарському комплексі країни.

Електрична енергія виникає у процесі цілеспрямованого перетворення первинних природних форм існування енергії: хімічної, механічної, ядерної тощо. Це енергія електричного струму, яка утворюється й існує у електромагнітному полі. Загальна характеристика енергії – це здатність виконувати роботу. Основною ознакою процесів генерування і використання електроенергії є їх одночасність: електричну енергію практично не вдається нагромаджувати у чистому вигляді для майбутнього використання.

Людство з давніх-давен цікавилося природними електромагнітними явищами (електричними розрядами, магнетизмом тощо). З історичних джерел відомо також про існування за 250 років до нашої ери гальванічного елемента, однак про його застосування можна тільки здогадуватися.

Електрична енергія має величезне значення в житті та праці людей. Вона освітлює наше житло, вулиці міст, сіл, приводить у рух трамваї, тролейбуси, електричні поїзди. На електричній енергії працюють швейні машини, холодильники, електроплити, телевізори, радіоприймачі тощо.

У промисловості електрична енергія приводить у рух верстати для обробки різних матеріалів, використовується для електрозварювання, плавки металів. На літаках, штучних супутниках Землі, космічних кораблях електроенергія застосовується для керування польотом та радіозв’язку.

У сільському господарстві за допомогою електроенергії готують корми, очищають зерно тощо.

Джерела та споживачі електричної енергії

Машини, за допомогою яких виробляють електричну енергію, називають генераторами. На електростанціях установлено генератори великих розмірів. Їх приводить у рух сила води або пари. Невеликі генератори встановлено на автомобілях, тракторах, мотоциклах.

Електричну енергію можна дістати також від гальванічних елементів. Для зручності використання їх виготовляють сухими. Якщо кілька таких елементів з’єднати між собою проводами, то отримаємо електробатарею. Такі батареї використовуються в кишенькових ліхтариках, транзисторних приймачах. Батареї мають невеликий запас електричної енергії і тому швидко виходять з ладу.

Є джерела електричної енергії – акумулятори, які нагромаджують енергію, а за потреби віддають її. Ці процеси відповідно називають заряджанням і розряджанням акумулятора.

Генератори, батареї гальванічних елементів та акумулятори називають джерелами електричної енергії.

Електрична енергія використовується в електричних лампах, двигунах, нагрівальних приладах. Усі прилади й машини, що працюють на електричній енергії, називаються споживачами.

Джерело електричної енергії має два полюси (контакти). У споживача також є два контакти. Електрична енергія може надходити від джерела до споживача тільки в тому разі, коли контакти споживача приєднано до полюсів джерела. З’єднуються джерела та споживачі за допомогою провідників.

Провідники та ізолятори

Знаючи умови виникнення та існування електричного струму, можна зробити висновок, що здатність проводити електричний струм, або, як кажуть фізики, електрична провідність, у різних речовин є різною. Залежно від цієї здатності всі речовини й матеріали прийнято поділяти на провідники, напівпровідники та діелектрики (ізолятори).

Провідниками називають речовини й матеріали, що добре проводять електричний струм. Провідниками є метали, водні розчини солей (наприклад, кухонної), кислот і лугів. Волога земля, тіло людини або тварини добре проводять електричний струм, бо містять речовини, що є провідниками. Висока електрична провідність зумовлена наявністю у провідниках великої кількості вільних заряджених частин. Так, у металевому провіднику частина електронів, залишивши атоми, вільно «мандрує» по всьому його об'єму. Кількість таких електронів сягає 1023 у кубічному сантиметрі.

Діелектриками називають речовини, які погано проводять електричний струм. Діелектриками є деякі тверді речовини (ебоніт, порцеляна, гума, скло та ін.), деякі рідини (дистильована вода, гас та ін.) й деякі гази (водень, азот та ін.). У діелектриках майже відсутні вільні заряджені частини, отже, проходження через них струму практично неможливе.

29.08.2014-1-1

Провідники й діелектрики широко застосовують у промисловості, побуті, техніці. Так, проводи, якими підводять електричний струм від електростанцій до споживачів, виготовляють із металів — хороших провідників. При цьому на опорах проводи розташовують на ізоляторах, — це запобігає стіканню електричного заряду в землю (мал. 6.1). З такою ж метою шаром діелектрика вкривають кабелі, які прокладають у землі. Використання певного виду ізоляції залежить від того, для яких цілей використовується дріт або шнур. Зазвичай дроти вкриваються такими ізолюючими матеріалами, як гума, азбест, скло, пластмаса тощо.

Гумою, вкритою тканиною, або ж самою гумою, зазвичай покривають шнури кімнатних світильників та радіоприймачів.

Усе ж одним із найкращих ізоляторів є повітря. Ось чому дроти ліній електропередач «голі»; саме повітря забороняє електричному струму «втікати» з цих дротів.

Існує також багато речовин, які називають напівпровідниками. Зазвичай такі речовини погано проводять електричний струм, і їх можна віднести до діелектриків. Однак, наприклад, у разі підвищення температури або збільшення освітленості в напівпровідниках з'являється достатня кількість вільних заряджених частинок і напівпровідники стають провідниками. Прикладами напівпровідників можуть бути такі речовини, як германій, силіцій, арсен і багато інших. Напівпровідники широко використовують для виготовлення радіоелектронної апаратури, сонячних батарей тощо.

Призначення та будова проводів, їх класифікація

Електричний дріт – це металевий провідник із одного або кількох дротів, що утворюють струмопровідні жили.

Дроти поділяють на неізольовані та ізольовані. Неізольовані проводи призначені головним чином для повітряних ліній електропередач, контактних мереж електротранспорту, для антенних пристроїв. Підвішують їх на опорах або сталевих тросах за допомогою електричних ізоляторів і спеціальної кріпильної арматури.

Ізольовані дроти поділяють на обмоткові, установочні й монтажні.

Обмоткові дроти призначені для обмоток електромашин і апаратів, трансформаторів тощо. Виготовляють їх із міді або алюмінію, їхній переріз –круглий або прямокутний, ізоляція – емалева, скловолокниста, паперова, бавовняна тощо. Є проводи обмоткові високовольтні (напруга понад 1000 В) з нагрівостійкою ізоляцією (лавсановою плівкою) і високочастотні (частота від десятків кілогерц до сотень мегагерц).

Установочні (інсталяційні) дроти використовують головним чином для прокладання нерухомих відкритих і прихованих електропроводок, монтажу силових і освітлювальних електромереж. Вони бувають мідні й алюмінієві, переважно круглого перерізу з гумовою або полівінілхлоридною ізоляцією. Розраховують їх на напругу, звичайно, 220 - 660 В, рідше – до 3000 В. Іноді такі дроти вміщують у тонку металеву захисну трубку.

Монтажні дроти застосовують для електричного з'єднання елементів у електро- і радіотехнічних пристроях, з'єднання приладів і апаратів на пультах і щитах керування тощо. Дроти такого типу –здебільшого мідні, круглого перерізу, з поліетиленовою або полівінілхлоридною ізоляцією, їх розраховують на напругу переважно 24 - 500 В, деякі – до 1000 В.

За числом струмоведучих жил проводи бувають одно-, дво-, три- або багатожильні; за родом матеріалу струмоведучих жил - алюмінієві, мідні, стале-алюмінієві, сталеві; за гнучкістю - гнучкі (жила складається з великого числа тонких дротиків) і негнучкі.

Існують надпровідні дроти (переважно із сплавів ніобію з цирконієм і титаном) в оболонці з рідким гелієм. Вони відзначаються практично нульовим електричним опором при низьких температурах (~ 4 К).

Конструкція з одного або декількох ізольованих один від одного провідників (жил), або оптичних волокон, розміщених у загальній оболонці, називається кабелем. Окрім безпосередньо жил та ізоляції кабель може містити екран, силові компоненти та інші конструктивні елементи.

Гнучкий кабель із гнучкими жилами, який використовують для підключення електроприладів до мережі через розетки (неізольований – тільки для повітряних ліній) називають електричним шнуром.

Існують також кабелі, що суміщають у собі функції передавання та випромінювання радіосигналів (випромінюючий кабель), або перетворення електричної енергії у теплову на значній відсьані (нагрівальний кабель).

Залежно від конструкції дротів, їм присвоюють літерні та цифрові позначення, які визначають їх марку. Наприклад, АПП, АППГ.

Перша літера указує на матеріал, із якого виготовлена жила. Літера "А" – алюмінієва жила, відсутність у марці дроту літери «А» означає, що струмопровідна жила мідна. Друга літера (вона може бути першою, якщо нема «А») – провід «П», третя (або друга, якщо нема «А») – матеріал ізоляції («Р» – ізоляція гумова, «В» – ізоляція поліхлорвінілова); інші букви позначають: «Г» – дріт гнучкий, «Д» – дріт подвійний; «Ш» – шнур.

Тема 6.2. Використання, облік та економія електричної енергії

Використання та облік електричної енергії

У 1870-х роках з'явилася лампа розжарювання, яка стала першим побутовим приладом, що вимагав проведення електрики до кожної оселі чи установи. Сьогодні перелік таких приладів збільшився, серед них, зокрема: телевізори, пральні машини, холодильники, кондиціонери, обігрівачі, комп’ютери та багато інших. Проте, за умов ринкової економіки, стає очевидним, що за використану електричну енергію слід платити, а для цього необхідно здійснювати її облік.

Такий облік ведуть за допомогою електролічильників, які бувають індукційні та електронні (мал.6.2.).

29.08.2014-1-2

Вимірювальний механізм індукційного однофазного лічильника електричної енергії складається з двох електромагнітів, розташованих під кутом 90° один до одного, у магнітному полі яких знаходиться легкий алюмінієвий диск.

Для вмикання індукційного лічильника в мережу його струмову обмотку з’єднують з електроприймачами послідовно, а обмотку напруги – паралельно. Під час проходження струму в сердечниках обмоток виникають електромагнітні потоки, які, пронизуючи алюмінієвий диск, створюють у ньому вихрові струми.

Взаємодія вихрових струмів із магнітними потоками електромагнітів створює зусилля, під дією якого диск обертається. Він пов’язаний з обліковим механізмом, який рахує кількість обертів диска, тобто витрати електричної енергії.

Сьогодні все більшого застосування набувають електронні (цифрові) електролічильники. Вони володіють рядом переваг порівняно з індукційними лічильниками. Це, зокрема:

-                         малі габаритні розміри;

-                         відсутність деталей, що обертаються;

-                         вимірювання добових максимумів навантаження;

-                         можливість дистанційного обліку електроенергії;

-                         можливість обліку електроенергії за декількома тарифами і, відповідно, можливість заощаджувати кошти.

Економія електричної енергії

Щоб економія електроенергії була раціональною та ефективною, потрібно, передусім, зосередитися на енергоємних приладах у будинку. Для цього необхідно проаналізувати таблицю 6.1, де представлено усереднене споживання електроенергії деякими приладами. Звичайно, споживання дуже різнитиметься залежно від індивідуальних особливостей кожного жителя, але в цілому можна отримати уявлення, які прилади споживають електроенергії особливо багато.

Так, із таблиці 6.1. можна зробити висновок, що, наприклад, заміна старого телевізора з кінескопом на новий з плоским екраном не лише підвищить зручність перегляду, але і заощадить близько 19 кВт*годин на місяць, а при роботі телевізора більше 4 годин на день (усередненого часу) – ще більше.

Таблиця 6.1.

Витрата електроенергії різними електроприладами (окрім опалювальних) на одну людину при усередненому використанні за місяць

Електроприлад

кВт/годин

Електроприлад

кВт/годин

Бойлер або проточний нагрівач

90

Лампа розжарювання 100 Вт

17,5

Електроплита

65

Пилосос

7

Телевізор з кінескопом

35

Ноутбук

6

Електрочайник

6

Телевізор із ЖК-монітором

16

Посудомийна машина

32

Пральна машина-автомат

14

Комп'ютер із ЖК-монітором

19

Люмінесцентна лампа 18 Вт

3,5

 

Основні шляхи заощадження електроенергії можуть бути такими:

29.08.2014-1-4 

Використання сонячного нагрівача (мал. 6.3.) Підігрівання води для побутових потреб – найбільша стаття витрат енергії після опалювання. Витрати енергії на гаряче водопостачання може дорівнювати витратам електроенергії всіма іншими побутовими електроприладами. Тому використання безкоштовної енергії сонця для підігрівання води, навіть простими сонячними нагрівачами, приведе до економії більше 30 кВт*годин на місяць на одну людину.

Оптимальне використання електроплити. Електрична плита на повному режимі нагрівання має потужність від 1500 до 2500 Вт на одну конфорку. Тому навіть невелике збільшення ефективності використання приведе до значної економії. Для ефективного нагріву використовуйте посуд із плоским дном і кришкою, а також посуд, розміри якого відповідають розмірам нагрівальної поверхні. Усе це дозволяє уникнути даремних витрат тепла. Використання посуду на всю поверхню з кришкою зменшує витрату електроенергії .

Конфорка електроплити розігрівається із затримкою. Особливо це властиво для електроплит із керамічною нагрівальною поверхнею. Це означає, що, якщо прибрати посуд, що нагрівається, відразу після виключення електроплити, то накопичене тепло у нагрівальних елементах буде марно гріти повітря. Для запобігання цього використовуйте гарячу вистигаючу поверхню для готування, тобто вимикайте електроплиту на декілька хвилин раніше, ніж треба. Це дозволить заощадити в середньому 3 – 4 кВт*годин на місяць.

Використання електрочайника замість електроплити для приготування окропу.

Якщо певний об'єм води нагрівати електрочайником і на електроплиті однакової потужності, то навіть повністю розігріта електроплита нагріватиме воду до кипіння на 20 % повільніше. Усе це тому, що в електрочайника ККД вищий. Отже, використання електрочайника для нагрівання води до кипіння для варіння на електроплиті заощадить близько 1,5 – 2 кВт*годин на місяць. Окрім того, це ще прискорить і приготування їжі.

Використання електрочайника замість мікрохвильової печі для приготування окропу.

Мікрохвильова піч зручна для розігрівання, але корисний ККД у неї ще менший, ніж у електричної плити. Тому, якщо Ви вирішили щось зварити в мікрохвильовій печі, окріп для цього краще всього приготувати за допомогою електрочайника. При щоденному варінні в «мікрохвильовій печі» це заощадить 3 – 4 кВт*годин на місяць.

Приготування мінімальної кількості окропу в електрочайнику економить електроенергію. При використанні електрочайника треба намагатись заливати в нього об'єм води рівно такий, який потрібний для використання. Той окріп, який Ви не використовуєте, просто охолоне, а значить енергія, витрачена на його приготування, пропаде даремно. З цієї ж причини, невеликі за об'ємом електрочайники зручніші за великі під час приготування невеликої кількості окропу. Це дозволяє заощадити близько 2 кВт*годин на місяць на одну людину.

Оптимальне розміщення холодильника.

Холодильник – це побутовий прилад, для вироблення холоду, тому дуже не любить тепла. З огляду на це вкрай не бажано розміщувати холодильник, а особливо його задню частину з радіатором, поблизу опалювальних нагрівальних приладів, під прямими сонячними променями або біля південної стіни. Усе це призводить до поганого охолодження холодагенту в конденсаторі й збільшення часу роботи холодильника. Розміщення сучасного холодильника далеко від джерел тепла заощадить 4 – 5 кВт*годин, а при використанні холодильників старих марок – ще більше.

Розморожування холодильника.

Для старих холодильників актуальною є проблема обмерзання дверець морозильника, що призводить до збільшення часу роботи холодильника. Такий самий вплив має погана герметичність дверець морозильника. Ураховуючи низьку економічність старих холодильників, часте і своєчасне видалення льоду і так само своєчасна заміна ущільнювача морозильних дверець дозволить заощадити до 6 – 7 кВт*годин.

Відключення побутової техніки від мережі.

Складна побутова техніка, така, як: телевізор, аудіотехніка, мікрохвильова піч та ін., після виключення виключенні не від'єднуються від мережі повністю і в режимі очікування завжди має деяке споживання електроенергії. Про такі споживання свідчать дані з таблиці 6.2.

Таблиця 6.2.

Споживання електроенергії побутовою технікою в режимі очікування

Побутовий прилад

Споживання Вт, година

Побутовий прилад

Споживання Вт, година

Телевізор

2-10

DWD – програвач

4

Мікрохвильова піч

3

Комп'ютер із монітором

2

Тюнер ТВ

2

Зарядка для мобільного

1

 

Здавалося б, що енергоспоживання зовсім невелике, близько 1-10 Вт, але, враховуючи значний час простою, а також те, що приладів багато, сумарно це може вилитися в немалі кошти. У середньому, повне відключення 4 – 5 побутових приладів від мережі дозволить заощадити 5 – 6 кВт*годин на місяць.

Економічний режим для прання.

Пральна машина перед пранням підігріває воду, що є дуже енерговитратною операцією. У зв'язку з цим, можна значно скоротити споживання електроенергії пральною машиною, якщо вибрати режим із мінімально необхідною для прання температурою води. Так, можна відсортувати речі за мірою забруднення і для речей з незначним забрудненням задати режим прання 40 ºС, а для інших – 60 ºС, замість 80 ºС. Це дозволить знизити витрату електроенергії з усереднених 14 кВт*годин до 9 кВт*годин на місяць.

Використання енергозберігаючих ламп.

Багатьох споживачів відлякує висока ціна на енергозберігаючі лампи, яка досягає 30-40 гривень. Вважається, що вони себе не окуплять. Але такий підхід був справедливим лише доти, доки ціна на електроенергію була невисокою. Сьогодні розрахунки показують, що такі лампи починають себе окуповувати через 1 – 1,5 роки використання.

Установка лічильників багатотарифного обліку електроенергії.

Багатотарифний лічильник рахує електроенергію не просто за кількістю спожитих кВт*годин, а з поправкою на встановлені коефіцієнти залежно від часу доби споживання. Використання багатотарифного обліку – це той окремий випадок, коли збігаються інтереси споживачів, котрі можуть економити засоби генеруючих компаній, яким багатотарифне споживання дозволяє знизити навантаження на електромережі, та зменшити резервні потужності.

Очевидно, що трьохзонний тариф вигідний для будинків із електричним опалюванням і використанням теплоакумуляторів, де споживання електроенергії на опалювання набагато перевищує всі побутові витрати.

Двозонний же тариф вигідний усім споживачам, які можуть при його використанні включати енергоємні прилади, наприклад, бойлер, посудомийну і пральну машини під час дії дешевого «нічного тарифу». При цьому економія при використанні перерахованих побутових приладів тільки вночі складе 36 – 37 кВт*годин на одну людину.

Тема 6.3. Побутова електроарматура. Електромонтажні інструменти

Побутова електроарматура

Під електроарматурою розуміють сукупність предметів обладнання для електричної проводки. Таким чином, під побутовою електроарматурою будемо розуміти сукупність обладнання для електричної проводки в побуті.

У побуті для прокладання електричної проводки використовують таку електроарматуру: вимикачі, диммери, штепсельні розетки, лампові патрони, коробки розподільні, коробки установчі (підрозетники), щити для монтажу, з’єднувачі проводів, DIN-рейки, гофротруби, автомати (мал. 6.4).

Електричні вимикачі – прилади, призначені для надійного та зручного керування різноманітними джерелами електричного світла. Різновидом вимикача є світлорегулятори (диммери). Вони не тільки вмикають світло, але і дозволяють регулювати його яскравість.

Електрична розетка – це стандартний роз’єм електричної мережі, пристосування для підключення електричних приладів шляхом вставляння штепселя.

З метою використання електричних вимикачів та розеток у різних умовах їх виготовляють різних типів, кожен із яких розрахований на різну силу струму та напругу, ступінь пило- та вологозахищеності, має свої конструктивні особливості та ін.

29.08.2014-1-6

Електропатрон – прилад, призначений для кріплення та встановлення електричної лампи у світильнику. У зв’язку з необхідністю періодичної заміни електричної лампи в світильнику патрон повинен відповідати типу цоколя лампи, що кріпиться в ньому. Патрон має маркування, яке визначає цоколь лампи, максимально допустиму напругу, силу струму або потужність, при яких він може використовуватись.

Розподільна електрична коробка – електротехнічний пристрій, який застосовують при проведенні електричної мережі всередині або зовні будівлі. Її використовують для протягування та укриття кабельних з'єднань, які мають пластикову полімерну ізоляцію. Установка розподільних коробок робиться за допомогою саморізів і дюбелів на поверхню стіни чи стелі, або в попередньо висвердлений отвір у стіні.

Установча коробка (підрозетник) призначена для встановлення розеток вимикачів, диммерів у стіни з цегли або бетону. Виконана зі спеціального вогнетривкого пластику.

Щит для монтажу служить для встановлення лічильника обліку електроенергії, автоматичних вимикачів, рубильників тощо.

За допомогою клемників з’єднують проводи між собою. Найчастіше вони використовуються для комутації проводів у розподільних коробках.

DIN-рейка застосовується для монтажу сучасного модульного електрообладнання у мережах із частотою електричного струму 50 Гц, при номінальній напрузі до 400 В. Виготовлена із оцинкованої сталі або алюмінію.

Гофротруба призначена для прокладання як силових, так і несилових мереж. Це еластична трубка, виконана з вогнетривкого пластика з круглим поперечним перерізом. Найчастіше її використовують при монтажі проводки у підвісних стелях або у стінах, виконаних із гіпсокартону, а також у тих місцях, де кабель потребує захисту від механічних пошкоджень.

Автомат використовується для захисту електричної мережі від перевантажень та коротких замикань.

Електромонтажні інструменти

Під час монтажу електричного кола виконують сукупність операцій, які називають електромонтажними роботами. До них належать: приєднання проводів до джерел електроенергії, вимикачів, споживачів або з'єднання проводів між собою.

Електромонтажні роботи виконуються відповідними інструментами, серед яких: плоскогубці, круглогубці, пасатижі, кусачки бічні, стриппер, набір ізольованих викруток, викрутка-індикатор, монтажний ніж (мал. 6.5.).

29.08.2014-1-7

Плоскогубці – це інструмент, яким згинають, скручують і обтискають місця з’єднання проводів.

Круглогубці використовують для формування петель для гвинтових клемних з’єднань.

Пасатижі – це комбіновані плоскогубці. Ними можна відкушувати, згинати, скручувати провід, обтискувати з’єднані жили проводів.

Кусачки бічні – інструмент із металевими губками для різання тонких проводів.

Стриппер – інструмент для зняття ізоляції із проводів.

Набір ізольованих викруток застосовують для загвинчування та відгвинчування гвинтів. Вони бувають різні за розміром і формою робочої частини (плоскі й хрестоподібні). Металеві частини викруток виготовляють із твердої сталі, а ручки – із ізоляційних матеріалів.

Викрутка-індикатор використовується для визначення фазового проводу при монтажі електромережі.

Монтажний ніж служить для зняття із струмопровідних жил окисної плівки.

Тема 6.4. Призначення та використання побутових електроприладів

Мабуть, важко знайти ту сферу нашої повсякденної діяльності, де б нам на допомогу не приходила побутова техніка. Ми довіряємо їй приготування їжі, прання і прибирання, створення повітряного мікроклімату в приміщеннях, догляд за власною зовнішністю, розваги, зв'язок та ін.

Існує кілька класифікацій побутової техніки. Наприклад, за значимістю: необхідна, бажана, можна обійтися. За призначенням: догляд за одягом, приготування їжі, прибирання тощо. Але найчастіше в рекламі й описах зустрічається класифікація за розміром: мала, середня і велика побутова техніка, яка, у свою чергу, поділяється за призначенням.

У процесі використання побутової електротехніки однією з найважливіших її характеристик стає клас енергоспоживання. Цей показник говорить про ефективність побутової техніки та про передові технології, закладені в конструкцію виробу.

З 1995 року кожний виріб із групи великої побутової техніки європейських виробників комплектується наклейкою Energy Label, яка відображає його енергетичні характеристики. За іншими видами класифікація побутової техніки поки що ведеться за окремими моделями окремих виробників.

Шкала оцінки класу енергоспоживання у загальному випадку виглядає так (мал. 6.6.), де «А» – «G» – клас енергоспоживання виробу (прилад класу «А» споживає найменшу кількість енергії, а «G» – найбільшу). Для кожної групи приладів клас розраховується окремо.

29.08.2014-1-8

Так, наприклад, для сучасних пральних машин клас енергоспоживання залежить від витрат електроенергії на 1 кг випраної білизни, а для холодильника чи морозильної камери, ураховуючи їх розмір, він характеризуватиме кількість витраченої електричної енергії за одиницю часу.

Сьогодні, після досягнення продукцією класу енергоефективності «А», з’являються нові цілі для вдосконалення – додаються додаткові класи – «А+», «А++», «А+++».

Тема 6.5. Принцип роботи освітлювальних та нагрівальних електроприладів

Принцип роботи освітлювальних електроприладів

Найпоширенішим споживачем електричної енергії, що використовується людиною, є електрична лампа розжарювання. Такими лампами освітлюють приміщення, вулиці, робочі місця й місця відпочинку, їх використовують в освітлювальних приладах автомобілів та електропотягів, літаках і космічних кораблях, у медичному й сільськогосподарському обладнанні, в інформаційній техніці тощо. Звичайні освітлювальні електричні лампи широко використовують через їх простоту в експлуатації, низьку вартість та відсутність спеціальних пристроїв для ввімкнення їх в електричну мережу.

У лампах розжарювання електрична енергія перетворюється у світлову та теплову внаслідок нагрівання до 3000 °С тугоплавкого провідника. Для випромінювання світлової енергії в лампах використовують вольфрамову нитку 2 (мал. 6.7.), яка кріпиться в скляній колбі 1 на металевих стрижнях (траверсах) 5. За допомогою скляної лопатки 6 контакти траверсів виводяться і закріплюються на центральному 9 та боковому гвинтовому 7 контактах.

29.08.2014-1-9

Обидва траверси ізольовані один від одного скляною ізоляційною речовиною 8. Колба 1 приклеєна до цоколя 7 спеціальним вогнетривким клеєм. Лампа за допомогою гвинтового цоколя вкручується в електропатрон.

При нагріванні вольфраму до температури більше 400 °С і взаємодії його з киснем підтримується процес горіння і спіраль перегорає. Щоб запобігти цьому, з колби відкачують повітря. Потужні лампи заповнюють спеціальними газами, які зменшують небезпеку перегорання спіралі.

Основний недолік звичайних ламп – низька світловіддача. Тільки 2-3 % спожитої електроенергії витрачається на випромінювання світла, решта перетворюється на тепло.

Усі лампи розжарювання характеризуються робочими параметрами: робочою напругою, потужністю, габаритами, складом газової суміші, якою заповнена колба, та ін. Основні з них, які необхідно враховувати при ввімкненні ламп в електромережу: робоча напруга і потужність. Ці параметри зазначено на колбі або цоколі лампи. Забороняється вмикати лампи в електромережу з іншими параметрами, а також замінювати їх новими, якщо не вимкнений вимикач.

На довговічність ламп впливають удари, поштовхи, а також те, як довго вони перебувають у ввімкненому стані. Строк служби звичайної електричної лампи в сухому приміщенні становить орієнтовно 1000 год.

Нині все частіше лампи розжарювання заміняють іншими типами ламп, головним чином, газорозрядними.

Поштовхом до цього було винайдення інженером П. Н. Яблочковим дугової вугільної лампи, яка працювала на змінному струмі. Джерелом світла в такій лампі є електрична дуга, що виникає між двома електродами. Цей винахід започаткував практичне використання електричного розряду для освітлення. Сьогодні для освітлення з такого виду ламп широкого застосування набули люмінесцентні лампи (мал. 6.8.), у яких невидиме ультрафіолетове випромінювання, що виникає при електричному розряді в парах ртуті, перетворюється за допомогою особливої речовини, що світиться – люмінофора – у світлове, тобто видиме випромінювання. Для вмикання таких ламп потрібні спеціальні пускові пристосування, які створюють у лампі для виникнення електричного розряду підвищену напругу.

29.08.2014-1-10

Для освітлення випускають люмінесцентні лампи типу ЛЕЦ (природного світла), ЛТБЦ (тепло-білого світла), ЛДП (денного світла).

Газорозрядні лампи, крім побуту, використовуются у прожекторній техніці, кінотехніці, медицині, рекламі, фарах автомобілів. Колір світла таких ламп залежить від того, якими газами чи парами наповнені ємності з електродами. Наприклад, неонові лампи випромінюють помаранчеве або червоне світло, аргонові – фіолетове, ксенонові – яскраво-біле.

Широкого розповсюдження вони набули за рахунок своєї економічності та ефективності, так, наприклад, газорозрядні лампи потужністю 7 – 9 Вт дають приблизно такий же світловий потік, як і лампи розжарювання потужністю 40 Вт. Окрім того, термін роботи газорозрядних ламп у 6 – 10 разів більший, ніж у ламп розжарювання.

Проте газорозрядні лампи, що вийшли з ладу, не можна утилізувати самостійно, бо вони містять небезпечні для людини речовини (ртуть).

Принцип роботи нагрівальних електроприладів

Промисловість випускає велику кількість різних за конструкцією та призначенням побутових електричних приладів. Основною частиною цих приладів є трубчастий електронагрівальний елемент (ТЕН), виготовлений з ніхромового, фехралевого або нікелінового дроту у вигляді спіралі.

Принцип дії нагрівальних електроприладів полягає у перетворенні електричної енергії у теплову за допомогою електронагрівального елементу.

Нагрівальний елемент, від якого тепло передається безпосередньо до споживача, називають відкритим. Якщо нагрівальний елемент покритий теплоізоляційними матеріалами, його називають захищеним, а якщо вміщений у спеціальний ізоляційний корпус – закритим.

Закриті ТЕНи використовують для нагріву різних речовин: води, мастил, харчових продуктів, повітря та інших газів, нафти та нафтопродуктів, кислот та лугів, металів, пресформ та ін.

Конструкція двокінцевого трубчастого електронагрівача (мал. 6.9.) представлена у вигляді нагрівального елемента (спіраль або декілька спіралей зі сплаву з високим опором) з контактними стрижнями, розташованого усередині металевої оболонки. Від оболонки нагрівальний елемент ізольований запресованим електроізоляційним наповнювачем. Задля запобігання потраплянню вологи ТЕН герметизують. Контактні стрижні ізолюються від оболонки діелектричними ізоляторами.

29.08.2014-1-11

Особливістю конструкції електропобутових приладів є наявність спеціальних пристроїв, які вмикаються в електричне коло приладу для керування електричним струмом та його роботою. Прилади, обладнані такими пристроями, називають регульованими, або автоматичними, а за їх відсутності – нерегульованими.

До найпростіших приладів із нерегульованим принципом (режимом) роботи належать деякі конструкції електричних обігрівачів, електричних паяльників, кип’ятильників.

Багато електричних пристроїв оснащено пристроями-автоматами, які самостійно, без втручання людини, керують режимом своєї роботи. Це підвищує довговічність роботи приладу та сприяє економії електроенергії. До таких виробів належать сучасні електричні плити, обігрівачі, праски, бойлери та ін. Основним регулятивним елементом цих приладів є терморегулятор – пристрій, що автоматично вмикає або вимикає електричний струм, коли температура нагрівального елемента підвищується до певного (встановленого користувачем) значення.

Тема 6.6. Способи пошуку та усунення простих несправностей побутових приладів

Нині побутова техніка має складну будову та спроможна у деяких випадках виконувати повністю автоматизований цикл певних процесів. Наприклад, пральна машина-автомат самостійно виконує усі операції із прання впродовж незначного часу. На виконання цієї роботи людині треба було б витратити значно більше часу. Існують також побутові прилади, які готують їжу, миють посуд, створюють комфортні умови для праці й відпочинку тощо.

Але може трапитися так, що прилад перестав працювати. Це означає, що неполадки виникли у закритих для огляду місцях. Щоб відремонтувати електроприлад, необхідно розібрати (демонтувати) його, знайти пошкодження та усунути їх. Із метою виявлення та усунення неполадок прилад знеструмлюють та переходять до виявлення несправностей в елементах електричного кола електроприладу.

Справність струмопровідних елементів перевіряють за допомогою електричного пробника або тестера (мал.6.10.). Для цього його щупи почергово під’єднують до кожного струмопровідного елемента, починаючи зі штепсельної вилки, та, слідкуючи за контрольною лампою, складають уявлення про їх робочий стан.

29.08.2014-1-12

Перевірку справності електроприладів доцільно здійснювати у такій послідовності:

-       упевнитися у справності штепсельної вилки;

-       виконати контроль справності струмопровідних жил електричного шнура;

-       перевірити справність контактної колодки та контактних виводів приладу;

-       упевнитися у цілісності запобіжників приладу (за їх наявності);

-       перевірити справність робочого органу (нагрівального елементу, електродвигуна);

-       продовжити почергову перевірку елементів електричного кола приладу.

Така послідовність є загальною та доцільною майже для всіх випадків виявлення простих несправностей в електричному колі.

Після визначення причин неробочого стану приладу виконуються ремонтні роботи, попередньо вимкнувши прилад із електричної мережі. У ході їх виконання слід особливо ретельно з’єднувати струмопровідні жили проводів, стежити, щоб оголені частини проводів не з'єднувалися між собою та з металевим корпусом приладу, оскільки це може призвести до виникнення короткого замикання та пожежі.

Література

1. Боровков Ю. А. Технический справочник учителя труда: пособие [для учителей ІV – VIII классов] / Ю. А.Боровков, С. Ф. Легорнев, Б. А. Черепашенец. – М. : Просвещение, 1980. – 224 с.

2. Козин В. О. Практикум по электортехнике / В. О. Козин, А. Л. Бартновский. – К. : Радянська школа, 1979. – 264 с.

 

Олександр Благосмислов,
науково-методичний посібник
"Трудове навчання у 5-9 класах
- обов'язковий блок:
основи матеріалознавства,
технологія виготовлення виробів.
Блок 1, 3"


Останні статті

Нові виховні заходи