электрическая турка с автоматическим отключением при закипании
Автор Ivanov ivan задал вопрос в разделе Наука, Техника, Языки
Почему чайник электрический (современное исполнение) самоотключается при закипании. Интересует на столь почему, а из-за и получил лучший ответ
Ответ от Владимир Смольский[гуру]
Господа, не уверен на все 100%, но есть веские основания для следующих выводов.
1) Датчик давления непричем, температурное реле из пластины - надежный, простой способ. Зачем усложнять?
Поставил эксперимент - чайник (Siemens )без воды + открытая крышка - результат: отключается. Значит - не датчик давления
2) Увеличение тока при достижении 100 С - технически можно осуществить, но это сложно, значит, ненадежно + дорого. Большие сомнения, но 100% уверенности даст измерение тока при кипении (не сделал - под руками нет мультиметра, но измерить можно легко)
3) Действительно, с открытой крышкой чайник не отключается (также неоднократно проверял). В эксперименте также реализовал вариант - открыта крышка, кипение идет - отключения нет - закрываю чайник разделочной доской (+п/э пакет для "герметизации") - отключается. Значит - давление.
4) Итак, КАКОЙ ЭФФЕКТ МОЖНО ИСПОЛЬЗОВАТЬ, ЧТОБЫ ПОДНЯТЬ ТЕМПЕРАТУРУ ВЫШЕ 100 С ПРИ КИПЕНИИ - для того, чтобы отключить чайник. Ведь кипение идет при постоянной температуре? Но, если крышка закрыта, то 1) при интенсивном кипении давление в чайнике больше наружного, значит 2) температура кипения больше 100 С. Таким образом, если термореле настроено на Т>100 С, то все приведенные мной наблюдения легко объясняются. Ключевой вопрос - какова величина избыточного давления при кипении, и, соответственно, величина Ткип-100 С? Если она мизерна, на этом блокировку не построишь. Если больше 50 мм рт. ст. - для равнины вполне годиться.
При включении чайника без воды происходит нагревание пластины, и контакты размыкаются. Это аварийный случай.
А при нормальном закипании именно горячий пар, поступающий по каналу в ручке является причиной, отключающей электричество.
Ремонтировал несколько чайников, щупал своими руками.
Пока вопрос ещё не закрыт формально, хотелось бы полюбопытствовать: а по какой причине ток через чайник при закипании возрастает?
Имхо, единственный физический и НЕ ЗАВИСЯЩИЙ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ КИПЕНИЯ механизм - мониторинг скорости нагрева (dT/dt). При закипании вода перестаёт нагреваться, и дальнейший рост температуры прекращается.
Теряюсь в догадках - из-за чего происходит увеличение силы тока? Из-за падения сопротивления? Почему? При нагревании сопротивление - растет. Так что самый большой ток идет как раз в самом начале - когда вода хододная. Пар наоборот резко уменьшает контакт с охлаждающей водой - температура нагревателя резко возрастает, но сам ток как раз должен упасть.. . Может быть - в этом загвоздка? Но все-таки мне кажется, что именно пар и именно по каналу внутри ручки идет в зону контактов с биметаллической пластиной.. . Если крышку открыть - то пар будет свободно выходить из чайника и к пластине не пойдет.. .
Чайник сам разбирал недавно...
Я провел следующий эксперимент - когда чайник закипел я выдернул вилку из розетки, чайник еще некоторое время продолжал кипеть так как спираль оставалась еще горячей, а потом отключился, это означает что предположение о том что чайник отключается в результате повышения потребления тока не верна. Если крышку открыть - то пар будет свободно выходить из чайника и к пластине не пойдет хотя температура воды все равно будет равна температуре кипения и температура нагревателя не изменится. Это означает, что именно пар по каналу внутри ручки идет к металлической пластине и отключает чайник.
В моем чайнике (Браун) - из-под крышки (вдоль ручки чайника) тянется желоб к основанию чайника, по которому пар при закипании может попасть в район контактной группы, где и находится биметаллическая пластина.
Вот здесь ссылка можно почитать о типовых конструкциях электрочайников.
Есть ещё такие вариенты: 😉
простая биметаллическая пластина, состоящая из полосок двух разных металлов, имеющих разные коэффициенты температурного расширения и соединеных между собой .
При нагревании, такая полоска изгибается в одну сторону, а при остывании в другую. Остальное детали.
Давление образуемого при кипении пара заставляет сработать клапан, который связан с выключателем механически, он и прерывает подачу напряжения на нагревательный элемент - происходит автоматическое отключение. В горных районах с такими чайниками беда - они закипают намного раньше, чем достигнут температуры 100 градусов. На подводных лодках - та же фигня, с точностью до наоборот - чайник не отключается пока не закипит, а кипит он там при температурах намного превышающих 100 градусов. На глубоководных аппаратах она не кипит даже при 300-400 градусах цельсия.
примитивный датчик температуры. от нагревания пластина меняет форму и размыкает контакт.
хотя может есть и с датчиками давления. . лично у меня чайник закипает и без крышки.
Вода закипает, образуеться пар и тд, мне почему-то это кажеться простым и не интересным
Отключение происходит от датчика давления: если крышку не закрывать, то чайник не отключится. А вода кипит всегда...
От температуры пара меняется форма биметаллической пластины и она размыкает цепь. При такой системе, пока горячий пар не попадет на пластину, чайник не отключится, а сл-но, он просто обязан закипеть.