Принцип работы выключателя чайника

Ответы на любые вопросы

• История появления чайника
• Первые электрочайники
• Система автоматического выключения чайника
• Сравнение металлических и электрических чайников
• Защита электрочайников от перегревания
• Видео об устройстве и работе электрочайника

Над мыслью о том, как срабатывает автоматическое отключение в чайнике можно в прямом смысле «сломать голову». Неужели прогресс дошел до того, что электрические приборы каким-то образом понимают, когда необходимо остановиться? Познания в физике не дают никакого элементарного ответа, а собственных сил обычно бывает недостаточно, чтобы разобрать прибор и понять принцип работы.

Немного истории

Идея создания такого устройства принадлежит американскому полковнику Кромптону, который впервые продемонстрировал свое изобретение на Чикагской всемирной ярмарке 1893 года. Нагревательный элемент был вмонтирован в подставку чайника, что на порядок увеличивало время и расход электроэнергии, требуемой для нагрева воды. Из-за указанных недостатков, устройство не смогло привлечь к себе внимание широкой публики.

Взяв за основу идею Кромптона, англичанин Артур Лардж усовершенствовал модель, установив нагревательный элемент прямо во внутреннюю поверхность прибора, что позволило сократить время нагрева до минимума.

Первый электрочайник серийного производства был выпущен в Германии в начале 20 столетия компанией AEG. Некоторые модели до сих пор можно встретить в музеях современного дизайна по всему миру.

Устройство электрочайника

Подставка электрического чайника

В своей конструкции подставка имеет три электрических контакта — два подпружиненных в концентрических канавках и один в центре. Центральный контакт (под штырь) — это соединение с заземляющим проводником РЕ. Два других (медные пластинки) — подают напряжение на чайник (220 В).

Нагревательный элемент (ТЭН)

Если снять крышку электрочайника, то на его дне мы увидим нагревательный элемент. Он либо открытый (изогнутый ТЭН), либо закрытый (металлический диск).

На концах нагревательного элемента имеются изолированные керамикой от корпуса выводы для подачи питающего напряжения. К ним приварены контактной сваркой стальные плоские контакты, на которые надеваются накидные клеммы.

Включение и защита чайника

Для подачи напряжения на нагревательный элемент (включение чайника) в ручке прибора имеется электрический выключатель с размыкающимся и замыкающимся контактами.

Для защиты чайника от перегрузок в сети в нем устанавливается тепловое реле. Оно чаще всего совмещается в выключателем, расположенным в ручке электроприбора. Реле отключает напряжение в случае короткого замыкания, скачков напряжения и нагрева электрических проводов.

Также для защиты электрочайника в нем устанавливается термостат. Он располагается, как правило, рядом с нагревательным элементом. Его задача отключить прибор в случае чрезмерного нагрева ТЭНа — забыли налить воду в чайник или она выкипела. Термостат представляет собой биметаллическую пластину, которая изгибается при сильном нагреве, что приводит к размыканию контактов. Как только пластина остывает, она снова замыкает контакты.

Индикатор включения электрочайника

В большинстве моделей чайников в основании или на клавише включения устанавливают индикатор включенного состояния. Это чаще всего светодиодная лампочка, напряжения на один контакт которой подается через выключатель чайника. Т.е. мы включаем прибор — загорается лампочка, прибор отключен — лампочка не горит.

Это что касается электротехнической составляющей конструкции электрочайника. Теперь поговорим немного о его других элементах.

Корпус электроприбора

Корпус электрического чайника может быть выполнен из пластика, стекла или металла. Более дешевые из пластика, более дорогие модели — из стекла.

Подставка прибора, как правило, выполняется из того же материала, что и сам чайник.

Система защиты от перегрева

Если же механизм автоматического отключения по какой-то причине не сработает, в этом случае предусмотрена в современных приборах защита от перегрева. Как это работает: ТЭН нагревается далее, затем начинает плавиться специальный штифт, который одним концом упирается в корпус ТЭНа. Он становится меньшего размера и размыкает контакты. Однако если эта защита сработает, то ваш чайник уже больше работать не будет.

Принцип работы электрочайника

Процесс работы электрочайника основан на принципе нагревания воды и своевременного автоматического отключения прибора от сети. Температура кипения достигается путём подачи тока (напряжения) на нагревательный элемент.

Чтобы запустить электрический механизм, нужно нажать на кнопку включения. На этом этапе сразу же можно определить исправность прибора – если чайник в рабочем состоянии – загорится лампочка. Кнопка включения запускает процесс и подаёт напряжение на ТЭН, с помощью вспомогательных элементов (электрошнур). ТЭН нагревает воду до температуры кипения, после чего пар нагревает биметаллическую пластину. Когда пластина нагреется, она изгибается и размыкает контакты, что приводит к выключению электроприбора.

Принцип работы электрочайника

Прежде чем браться за ремонт любого электроприбора, необходимо разобраться в его принципе работы – данное правило относится и к чайнику. По электрической схеме легко понять принцип работы данного электроприбора. Отметим, что по нижеприведенному принципу действия работают практически все модели.

Принцип работы выглядит следующим образом: после соединения вилки с источником питания, ток проходит через провод на контакты подставки, на которую устанавливаются все чайники при подогреве воды.

В основании самого чайника имеются специальные контакты, которые соединяются вместе с контактами, расположенными на подставке – таким образом происходит замыкание цепи и разогрев нагревательного элемента. После этого электричество проходит через термовыключатель – устройство, которое позволяет чайнику выключаться при достижении определенной температуры (как правило, температуры кипения). Также в стандартной цепи есть и выключатель тепловой защиты, который включен постоянно и задействуется только в том случае, если пользователь включил пустой чайник. С обозначенных выключателей электричество проходит непосредственно на электронагревательных элемент (который также называют ТЭН).

Мы рассмотрели основной принцип работы электрочайника – теперь рассмотрим в отдельности работу некоторых его цепей и участков.

Электросхема узлов

Внимательно рассмотрите подставку для чайника и место её контакта с самим чайником. Внутри круглых канавок можно обнаружить электрический контакт, находящийся на небольшой пружине. Именно через этот контакт напряжение из общей сети подается на сам электрочайник. В центре подставки есть еще один контакт, который при соприкосновении с электрочайником заземляет его корпус. По сути, данный контакт не играет никакой роли и предназначен только для того, чтобы защитить пользователя в случае нарушения целостности изоляции.

Шнур питания, который подходит к подставке электрочайника, внутри данной подставки разветвляется на три провода, к которым подведены клеммы. Один провод предназначен для заземления, два других контакта подходят к концентрическим медным кольцам, которые используются для передачи электричества с подставки на сам электрочайник. Далее электричество с медных колец поступает непосредственно к ТЭНу, который установлен в основании корпуса чайника. В результате замыкания цепи происходит разогревание воды.

Защита от перегрева

ТЭНы обладают высокой мощностью и сильно разогреваются в процессе работы, поэтому в каждом электрочайнике дополнительно устанавливается специальная система защиты. Основа работы данной системы – биметаллические пластины, которые при разогревании до определенной температуры разгибаются и размыкают цепь, тем самым предотвращая дальнейший перегрев чайника.

Автоматическое отключение

Практически во всех современных электрочайниках имеется специальная система, предусматривающая отключение нагревательного элемента от напряжения при достижении водой температуры кипения. Принцип работы такого автомата прост – пар при нагревании по специальному каналу подводится к биметаллической пластине, которая в свою очередь соединена с выключателем. При закипании чайника и при повышенной интенсивности давления пара биметаллическая пластина разогревается и надавливает на рычаг выключателя, тем самым отключая электрочайник от сети.

Голосовой помощник

Некоторые чайники можно подружить с голосовыми помощниками, такими как Алиса или Siri. Что это дает — вы сможете голосовой командой включать и отключать устройства, а если функционал приложения позволяет, то и выставлять настройки запуска.

Переплачивать за эту функцию стоит лишь в том случае, если уже используется «умный дом» — есть другие гаджеты, сопряженные с голосовым помощником.

Во всех остальных случаях вместе с чайником обычно придется покупать умную колонку (станцию) и устройства для сопряжения чайника со смарт-станцией. Настройка таких гаджетов требует программирования специального шлюза, что даже у опытных пользователей вызовет различные трудности.

Для нетребовательных пользователей все эти функции обычно избыточны, но в рамках умного дома и для любителей чая описанный функционал может стать незаменимым.