Підготовка до роботи

1. Ввімкніть вилку шнура живлення електроплитки в розетку. Встановить на конфорку посуд для приготування їжі.

2. Включення електроплитки здійснюється поворотом ручки регулятора потужності за годинниковою стрілкою. При включенні плитки засвітиться лампочка світлового індикатора.

3. Виключення електроплитки здійснюється поворотом ручки регулятора потужності проти годинникової стрілки , при цьому лампочка світового індикатора згасає.

4. Рекомендується використовувати посуд з рівним дном і діаметром, що дорівнює діаметру конфорки. В цьому випадку досягається найбільший ефект використання тепла та економії електроенергії.

5. Слід пам’ятати, що електроконфорки остигають повільно, отже їх тепло використовуйте раціонально.

6. З метою подовження терміну використання уникайте надмірний її нагрів.

Порядок виконання лабораторної роботи

3.1 Ознайомитися з вимогами безпеки, підготовкою до роботи та схемою лабораторного стенда (рисунок 3.7) і з'ясувати всі незрозумілі питання.

Рисунок 3.7 Схема лабораторного стенда

К1,К2 – вмикач 1-ї і 2-ї конфорки;

ТЕН1,ТЕН2 – нагрівач;

Л1,Л2 – індикаторна лампа;

R1,R2 – резистор;

В1,В2 - безступінчасті регулятори потужності (біметалічні пластини);

РА - амперметр.

3.2 Одержати всі необхідні прилади для виконання лабораторної роботи (секундомір, амперметр, пірометр).

3.3 Підготувати таблицю для занесення в них експериментальних даних (таблиця 3.3)

3.4 Поставити в нульове положення поворотну ручку на панелі керування.

3.5 Розподілити обов'язки між членами бригади відповідно до методичних рекомендацій.

3.6 Показати викладачеві результати підготовки до експерименту.

3.7 Після подачі викладачем напруги на лабораторний стенд приступити до вимірів відповідно до методичних вказівок.

3.9 Провести виміри часу нагрівання (t_н) та охолодження (t_о) біметалевої пластини, температури нагрітої (τ_н) та охолодженої (τ_о) поверхні конфорки впродовж трьох циклів для кожного з трьох режимів роботи електроплити, що задаються викладачем. Результати вимірів занести в таблицю 3.3

Таблиця 3.3 - Експериментальні дані

№п/п

Режим роботи

Виміри

Цикл 1

Цикл 2

Цикл 3

tн, c

τн, 0С

tо, c

τо, 0С

tн, c

τн,0С

tо, c

τо, 0С

tн, c

τн,0С

tо, c

τо,0С

1

ТВ1=

2

ТВ2=

3

ТВ3=

3.10 За експериментальними даними визначається тривалість включення (ТВ) для кожного режиму та будуються графіки залежності: (рисунок 3.6, рисунок 3.5)

3.11 У випадку задовільних результатів лабораторного експерименту розібрати схему, привести робоче місце в порядок.

Контрольні питання

1. Які ви знаєте види електроплит?

2. З яких матеріалів виготовляють конфорки?

3. Чим регулюється потужність конфорок?

4. В чому полягає принцип регулювання потужності конфорок за допомогою двох біметалевих пластин?

Лабораторна робота №4

Дослідження параметрів роботи побутових індукційних плит

Мета роботи: ознайомитися з конструкцією індукційної плити «МЕРИДІАН ПІ-3», конфорок і зняття характеристик протягом роботи конфорки.

Короткі теоретичні відомості

1. Індукційне нагрівання (нагрівання струмами високої частоти, RFH - radio-frequency heating) - метод безконтактного нагрівання електропровідних матеріалів.

Індукційне нагрівання проводиться наступним чином. Електропровідна (металева, графітова) заготовка поміщається в так званий індуктор, що являє собою один чи кілька витків дроту. В індукторі за допомоги спеціального генератора наводяться потужні струми високої частоти (від декількох кГц до декількох МГц), в результаті чого навколо індуктора виникає інтенсивне електромагнітне випромінювання. Випромінювання наводить у заготовці вихрове електричне поле, яке в свою чергу наводить в об’ємі заготовки вторинні вихрові струми. Вихрові струми розігрівають заготовку під дією джоулівського тепла (закон Джоуля-Ленца).

Застосування індукційного нагрівання:

• надчисте безконтактне плавлення, спаювання та зварювання металу;

• отримання дослідних зразків сплавів;

• обробка дрібних деталей, які можуть пошкодитися під час газополум'яного або дугового нагрівання;

• загартування та термообробка деталей складної форми тощо.

Переваги: високошвидкісне розігрівання або плавлення будь-якого електропровідного матеріалу; можливе нагрівання в атмосфері захисного газу, в окислюваному (або відновлюваному) середовищі, в непровідній рідині, у вакуумі; оскільки нагрівання ведеться за допомогою електромагнітного випромінювання, відсутнє забруднення заготовки продуктами горіння факела, як у випадку газополум'яного нагрівання, або матеріалом електрода, як у випадку дугового нагріву; зручність експлуатації установок індукційного нагрівання за рахунок невеликого розміру індуктора; індуктор можна виготовити певної форми - це дозволить рівномірно прогрівати всю поверхню деталі складної конфігурації; легке проведення місцевого і вибіркового нагрівання.

Недоліки : складна конструкція обладнання; необхідність кваліфікований персонал для налаштування і ремонту; при поганому погодженні індуктора з заготовкою споживається більша потужність на нагрівання, ніж у випадку застосування для тієї ж задачі ТЕНів, електричних дуг і т. п.

2. Індукційна плита – електрична плита зі скло керамічною варочною панеллю з індукційними конфорками. Відмінність від усіх інших різновидів плит полягає у принципі утворення теплоти. В електричних плитах нагрівання продукту відбувається поетапно – від ТЕНів тепло та надходить на поверхню конфорки, нагрівається дно посуду на плиті, а потім тепло передається продукту.

Структурна схема індукційної плити показана на рисунку 4.1. В певному сенсі це є ніщо інше, як трансформатор. Його первинною обмоткою є індукційна котушка, що знаходиться під склокерамічною поверхнею плити, по якій протікає електричний струм. Його частота набагато вища 50 Гц, і складає 20-60 кГц. Вторинною обмоткою трансформатора є посуд, котрий ми ставимо на плиту. У днищі посуду наводяться струми індукції, котрі нагрівають його, і разом з ним нагрівають продукти опущені у посуду.

Рисунок 4.1 - Структурна схема індукційної плити.

1-посуд з феромагнітного матеріалу, 2-склокерамічна поверхня, 3-шар ізоляції, 4-індукційна котушка, 5-перетворювач частоти, 6-електронний блок керування.

Зовні індукційні варочні поверхні не відрізняються від звичайних склокерамічних поверхонь. Індукційні котушки заховані у плоскому корпусі рисунок 4.2 і рисунок 4.3.

Рисунок 4.2 - Індукційна котушка.

Рисунок 4.3 - Мідні обмотки індукційних котушок.

З точки зору ефективності використання спожитої електричної енергії індукційна плита вигідно відрізняється від усіх інших видів плит: на індукційній конфорці вода закипає значно швидше, ніж на будь-якій іншій, в тому числі на газовій; 1,5 л води можна скип’ятити за 3,2 хвилини, а на стандартній електричній конфорці лише за 14 хвилин, охолоджується робоча поверхня індукційної плити, за нагрівання до 60°С, за шість хвилин. Відбувається це за рахунок того, що нагрівається варочна поверхня лише завдяки гарячому посуду. Для порівняння: газова плита, за такої ж температури, охолоджується за двадцять чотири хвилини, а електрична – майже за п’ятдесят. Але головним елементом індукційної варочної поверхні є електронний блок керування рисунку 4.4.

Рисунок 4.4 - Блок керування індукційною варочною поверхнею.

Завдяки своїй технології приготування їжі індукційні плити заощаджують не лише час, але й електроенергію. Відбувається це за рахунок того, що нагрівання за конфігурацією каструлі дозволяє підібрати оптимальний режим, який забезпечує мінімальне споживання електроенергії. Тобто, плита автоматично підлаштовується під діаметр дна каструлі та нагріває лише необхідну площу покриття. Плита не працюватиме без посуду. Причому якщо каструля чи пательня будуть порожні, плита також не ввімкнеться. До того ж, індукційна плита реагує на певний розмір – не менш як 70% (12 см в діаметрі) від загальної площі конфорки. Простий приклад: якщо на конфорку покласти ложку, вона не працюватиме.

Індукційні плити забезпечують високу точність заданої температури та мають високий ступінь реакції: будь-яка зміна у встановленій температурі відбувається негайно. Безпеку індукційних плит гарантують конструкція, стандарти та дотримання правил встановлення та експлуатації. Оскільки в них не використовують відкритого полум’я, немає горілок та механічних елементів, зменшується вірогідність опіків і займання. З метою механічної безпеки заокруглюють кути плити.

Єдина умова з експлуатації індукційних плит, якої потрібно «залізно» дотримуватися – це спеціальний посуд, дно якого має феромагнітні властивості, наприклад, із нержавіючої сталі чи чавунний. Зазвичай на дні такого посуду зображено спеціальний знак.

Рисунок 4.5 - Індукційна плита «МЕРИДІАН ПІ-3».