Как устроен и работает терморегулятор электрического утюга
Всем знаком электрический утюг с терморегулятором. Это несложное устройство содержит все элементы автоматического регулятора.
Объектом регулирования является металлическое основание утюга, имеющее гладкую наружную поверхность (гладильная поверхность), а регулируемой величиной — температура гладильной поверхности.
В зависимости от рода ткани температура гладильной поверхности должна поддерживаться в определенных пределах. Так, для глажения синтетической ткани необходимо, чтобы температура подошвы утюга была равна 60 — 90°С, при глажении шелковой ткани — 100 — 130°С, а льняной — 160 — 200°С.
Исполнительным органом терморегулятора является электрический нагревательный элемент. При включении в электросеть он, нагреваясь, отдает некоторое количество теплоты основанию (подошве) утюга, при этом температура последнего повышается.
Если нагревательный элемент выключен, то температура основания утюга понижается, так как идет передача количества теплоты разглаживаемой ткани и окружающему воздуху. Этот процесс выступает как внешнее воздействие на объект регулирования.
Замыкание и размыкание цепи нагревательного элемента производятся контактной парой, включенной последовательно в эту цепь.
Контроль температуры подошвы утюга осуществляется с помощью специального датчика. Его действие основано на использовании биметаллической пластины, которая состоит из двух разнородных металлических слоев (например, железного и алюминиевого, железного и медного).
Известно, что различные металлы при нагревании расширяются неодинаково. Например, при одинаковом повышении температуры железной и алюминиевой пластин одной длины удлинение алюминиевой оказывается вдвое больше удлинения железной пластины.
При нагревании биметаллической пластины она изгибается в сторону слоя, который расширяется меньше. При этом изгиб пластины получается тем больше, чем больше изменение температуры.
Устройство утюга с автоматическим регулятором температуры: (1 — подошва утюга; 2 — биметаллическая пластина; 3 — контактная пара; 4 — верхняя контактная пластина; 5 — нижняя контактная пластина; 6 — диск — задатчик значения температуры; 7 — поворотный клин задатчика)
В терморегуляторе утюга конец биметаллической пластины 2 прикрепляется к подошве 1, второй управляет подвижным контактом контактной пары 3, которая выполняет функцию органа сравнения (нуль-органа) терморегулятора.
С повышением температуры основания утюга нагревается и биметаллическая пластина. При этом она изгибается и ее свободный конец начинает перемещаться. Такое перемещение и есть информация об изменении температуры, которая поступает в нуль-орган в форме определенного перемещения верхнего контакта.
При остывании утюга пластина изгибается в обратную сторону и верхний контакт опускается. При его соприкосновении с нижним контактом нагревательный элемент (исполнительный орган) включается и температура утюга начинает повышаться. После соответствующего повышения температуры верхний контакт снова поднимается, и цепь нагревательного элемента разомкнётся. Утюг снова начнет остывать.
Устройство и принцип работы терморегулятора электрического утюга
Температура подошвы утюга колеблется между верхним и нижним значениями, поэтому здесь можно говорить о поддержании определенной средней температуры, значение которой задается перемещением вверх или вниз нижнего контакта, что осуществляется поворотом диска в задатчика.
Нижний контакт укреплен на свободном конце плоской пружины. В нее упирается поворотный клин, прикрепленный к диску. При повороте диска в ту или другую сторону нижний контакт перемещается вверх или вниз.
Чем выше располагается нижний контакт, тем среднее значение температуры, поддерживаемое регулятором, будет больше. Таким образом, поворотом диска задатчика в нуль-орган вводится информация о том, какой должна быть температура основания утюга.
Терморегулятор для электрического утюга
В рассмотренном примере имеются все элементы системы автоматического регулирования, кроме усилителя, в котором в данном случае нет необходимости, так как сигнал органа сравнения (замыкание или размыкание контактной пары) достаточен для включения или выключения исполнительного органа (нагревательного элемента).
Такой регулятор применяется также в бытовом электрическом масляном радиаторе, где он служит для поддержания задаваемой средней температуры поверхности, и в некоторых других бытовых и производственных установках.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
ЭЛЕКТРОСХЕМА УТЮГА
Электрический утюг, такой как мы его знаем, был придуман в 20-ом веке. Однако утюг — изобретение не новое, его придумали еще в далеком 17-ом веке. С появлением в наших домах электрической энергии началось массовое производство электрических утюгов. Сегодня мы живем в век цифровых технологий, новых возможностей. Утюг из обычного нагревательного прибора уже давно превратился в цифровой аппарат, напичканный электроникой. Сам по себе обыкновенный утюг имеет простейшую конструкцию — нагревательный элемент, индикатор включения и термореле. В качестве нагревательного элемента часто используется тэн. ТЭН — это спираль, который помещен в в специальный корпус, часто в виде трубы. Трубку делают из несгораемого материала — керамика или металл. При подаче напряжения на спираль, последний раскаляется — тепловая энергия подается к основному металлическому корпусу утюга. Типичная принципиальная схема утюга показана на рисунке:
1 — электронагреватель
2 — терморегулятор
3 — резистор
4 — лампа
5 — сетевая вилка
Другие эл.схемы утюгов будут добавлены позже.
Любой утюг имеет систему индикации, которая предупреждает, что тэн находится в режиме нагрева. Еще одна важная часть любого утюга — термодатчик, он срабатывает, когда температура тэна становится максимальной. В схемах утюгов обязательно имеется термопредохранитель, который отключает нагревательный элемент, если не срабатывает основной регулятор, а температура подошвы превышает температуру срабатывания термопредохранителя. Термодатчик активирует (размыкает или замыкает) реле, реле в свою очередь отключает напряжение питания спирали. Когда температура понижается до минимального уровня, то термодатчик опять срабатывает — включая питания ТЭНа.
Индикатором включения часто служит газоразрядные лампы (например — неонки). Современный утюг работает по тому же принципу, но с некоторыми добавками. В частности — терморегулятор. Он предназначен для плавной регулировки напряжения, которым питается нагревательный элемент. Регулируя напряжение, мы регулируем степень раскаленности спирали, а следовательно и температуру утюга. Еще одно дополнение — бачёк с водой. Бачёк обычно встроен в корпус утюга. Вода нагревается превращаясь в пар и в нужный момент пар можно выпустить — этим процесс глажки становится более качественным. Сегодня утюг напичкан микроконтроллерами, автоматическим выбором температуры нагрева, имеет стильный и удобный дизайн, они уже мало чем напоминают те утюги, которые были созданы в далеком 17-ом веке.
Originally posted 2019-04-20 13:19:15. Republished by Blog Post Promoter
Схема электрического утюга
Бытовая техника
Прежде чем рассматривать схему электрического утюга, я думаю стоит коснуться самого этого бытового электроприбора. Утюг придумали ещё в далёком 17-ом веке, а вот именно электрическим он стал только в 20-ом. После того как наша страна стала электрифицированной, начали массово выпускать и использовать бытовые электроутюги. Сегодня мы живем в век цифровых технологий, новейших нанотехнологий. Электрический утюг из простого нагревательного прибора трансформировался в технический аппарат, который напичкан электроникой.
Современные электрические утюги бывают трёх типов:
- без регулирования температуры нагрева;
- с терморегулятором;
- с терморегулятором и пароувлажнителем.
Как правило все утюги имеют одну и ту же конструкцию, состоящую из нагревательного элемента, индикатора включения и отключения, а также терморегулятора (реле).
Принципиальная схема электрического утюга
В качестве нагревательного элемента чаще всего применяется ТЭН. ТЭН — это нихромовая спираль, которая помещена в в специальный корпус, часто в виде трубы. Трубку делают из несгораемого материала — керамика или металл. При подаче напряжения на спираль, она раскаляется и тепловая энергия подаётся к основному металлическому корпусу утюга (подошве).
Электроутюг также снабжён системой индикации, которая показывает — работает ли ТЭН или отключен. Сигнальная лампочка (индикатор) начинает светиться как только утюг подключается к электрической сети. Она сигнализирует нам о том, что нагревательный элемент (ТЭН) включен. При достижении определённой температуры (необходимой нам для глажки того или иного материала) лампочка гаснет, указывая на готовность утюга к работе. Дальнейшее включение или отключение индикатора-лампочки показывает нормальную работу утюга. 
Ещё очень важная деталь любого электроутюга — это наличие термодатчика. Именно он заставляет срабатывать термореле, когда температура нагревательного элемента принимает максимальную величину. Термодатчик активирует, т.е. подаёт сигнал на реле, которое, в свою очередь, отключает подачу напряжения на спираль нагревательного элемента. Когда температура подошвы утюга понижается до минимального значения, то термодатчик вновь срабатывает — через термореле подаёт напряжение на ТЭН. Во всех утюгах обязательно предусмотрен термопредохранитель, который отключает нагревательный элемент (ТЭН), если не срабатывает основной регулятор, а температура подошвы превышает температуру срабатывания термопредохранителя.
В современных электрических утюгах устанавливается терморегулятор. Его назначение заключается в плавной регулировки напряжения, которое подаётся на нагревательный элемент. Регулируя напряжение, мы регулируем степень нагрева спирали ТЭна, а следовательно и температуру подошвы утюга.
Принцип действия терморегулятора основан на использовании свойств металлов расширяться (удлиняться) при нагревании и сжиматься при охлаждении. Биметаллическая пластина, которая состоит из двух слоёв разных металлов с различными коэффициентами линейного расширения, является основной рабочей частью терморегулятора. Одним концом пластинка прикреплена к подошве утюга, другой конец остается свободным. При нагреве подошвы утюга до определённой температуры биметаллическая пластинка изгибается в сторону металла, имеющего меньший коэффициент линейного расширения, и при достижении заданной температуры размыкает контакты, тем самым отключая ТЭН. При уменьшении температуры подошвы утюга пластина возвращается в первоначальное положение и включает нагревательный элемент. Таким образом, температура нагрева утюга автоматически поддерживается в заданных пределах и обеспечивает среднюю температуру глажения.
