ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ САМОВАР

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам бытовой техники, предназначенным для нагревания воды в бытовых целях, а именно к электрическим самоварам.
Известен электрический самовар [патент на полезную модель RU 188756], включающий в себя: металлический корпус с емкостью для воды, при этом объем емкости составляет не менее 3 литров; крышку емкости; электрический нагревательный элемент, мощность которого не превышает 1 кВт; датчик температуры, чувствительный элемент которого соединен с возможностью передачи тепла с внешней стороной стенки емкости для воды; основание, соединенное с корпусом; блок питания, расположенный в основании; средство коммутации, расположенное в основании; причем средство коммутации выполнено с возможностью отключения питания нагревательного элемента при определении температуры на чувствительном элементе выше уставки отключения величиной от 40 до 80°С. Чувствительный элемент присоединен к внешней стороне стенки емкости для воды с помощью теплопроводящего состава.
Наиболее близким к предлагаемому является электрический самовар [патент на полезную модель RU 150962] содержащий крышку, корпус, с вмонтированным в него электронагревательным элементом, основание, в котором смонтировано устройство автоматического отключения, причем устройство автоматического отключения выполнено в виде термостата с порогом срабатывания в 90°С, поджатого к нижней стенке корпуса, с помощью подпружиненной металлической пластины, при этом устройство автоматического отключения электрически связано со схемой, состоящей из электромеханического реле, нормально-разомкнутой кнопки без фиксации, и светодиода, расположенного в основании, сигнализирующего работу схемы, исключающей самопроизвольное включение электронагревателя при достижении температуры воды ниже предела сброса термостата.
Недостатками таких устройств является наличие в качестве коммутирующего элемента электромеханическое реле, что снижает надежность устройства и безопасность его эксплуатации. Кроме того ограниченный объем ножки самовара, определяемый сложившейся традиционной формой, не позволят поместить реле с контактами, надежно выдерживающими нагрузку. Помимо этого светодиод не защищен от возможных пробоев и бросков напряжения. Также известные самовары не имеют возможность автоматического включения при остывании и не имеют заземления.
Недостаточно высокая надежность работы из-за применения электромагнитного реле для переключения нагрузки нагревательного элемента связана с тем, что коммутация при помощи электромагнитного устройства неизбежно сопровождается искрообразованием, которое приводит к обгоранию контактов и снижению ресурса работы. У электромеханических устройств, помимо количества циклов переключений, есть и еще одно важное негативное свойство - низкая частота коммутаций цепи нагрузки. Она определяется и механическими свойствами реле, и тем, что при возрастании частоты коммутаций реле начинает перегреваться. Все это приводит к сбоям в работе в целом электрического самовара, в результате чего снижается срок его эксплуатации.
Предлагаемая полезная модель успешно решает описанные проблемы аналогов: увеличивает срок службы устройства, безопасность эксплуатации, повышает надежность устройства, повышает удобство и расширяет возможность использования.
Предложен электрический самовар имеющий корпус, содержащий крышку, ручки, кран, нагреватель, термостат и основание, содержащее разъем для шнура питания и блок управления, содержащий выключатель, светодиод, причем блок управления содержит конденсатор, сопротивления и диод, схема питания выполнена однофазной с заземлением, а разъем для шнура питания выполнен трехконтактным. Термостат может быть выполнен с самовозвратом и без самовозврата. Выключатель может быть выполнен трехпозиционным и иметься термостат с самовозвратом и дополнительный термостат, который выполнен без самовозврата. Блок управления может быть оснащен искрогасящей цепочкой, состоящей из конденсатора и сопротивления, установленной параллельно нагревателю.
Техническая задача решается за счет применения шнура питания с тремя контактами, что позволяет заземлить устройство, а также наличия в схеме питания конденсатора, сопротивления и диода для увеличения срока службы светодиода. Дополнительно термостат может быть выполнен с самовозвратом, что обеспечит повторное включение самовара при остывании. Также термостат может быть выполнен без самовозврата и оснащен кнопкой возврата, а в основании расположен привод возврата. Кроме того термостатов может быть два (с самовозвратом и без), а выключатель при этом должен быть выполнен трехпозиционным - для выключения, включения схемы питания через термостат без самовозврата (для разового нагрева) и включения схемы питания через термостат с самовозвратом (для поддержания температуры).
Полезная модель поясняется следующими фигурами.
На фиг. 1 представлен общий вид самовара с термостатом с самовозвратом.
На фиг. 2 представлена схема питания самовара.
На фиг. 3 представлено основание самовара с термостатом без самовозврата.
На фиг. 4 представлена схема питания самовара с трехпозиционным выключателем и двумя термостатами.
На фиг. 5 представлена схема питания самовара с искрогасящей цепочкой.
На фиг. 6 представлена схема питания самовара с трехпозиционным выключателем и двумя термостатами, а также искрогасящей цепочкой.
Электрический самовар имеет корпус 1, содержащий крышку 2, ручки 3, кран 4, нагреватель 5, термостат 6 и основание 7, содержащее разъем 8 для шнура питания и блок управления 9, содержащий выключатель 10, светодиод 11, конденсатор 12, сопротивления 13 и 14, а также диод 15. Термостат 6 установлен в нижней части корпуса 1 внутри основания 7. Нагреватель 5 расположен внутри корпуса 1. Корпус 1 рассчитан на размещение не менее 1 литра воды. При выполнении схемы питания однофазной с заземлением, разъем 8 для шнура питания выполнен трехконтактным. Термостат 6 может быть выполнен с самовозвратом и без самовозврата. Выключатель 10 может быть выполнен трехпозиционным и иметься термостат 6 с самовозвратом и дополнительный термостат 16, который выполнен без самовозврата и расположен рядом с термостатом 6. Блок управления 9 может быть оснащен искрогасящей цепочкой 17, состоящей из конденсатора 18 и сопротивления 19. При выполнении термостата 6 без самовозврата, на его корпусе имеется кнопка 20 для возврата в рабочее состояние. При этом в основании 7 расположен привод возврата 21. Аналогичные кнопка 20 и привод 21 имеются в устройстве, при наличии в нем дополнительного термостата 16.
В основном схема питания состоит из разъема 8 для шнура питания, выключателя 10, термостата 6, светодиода 11, конденсатора 12, сопротивлений 13 и 14, а также диода 15 и нагревателя 5.
Дополнительно схема питания может содержать дополнительный термостат 16. Кроме того схема питания может содержать искрогасящую цепочку 17.
В качестве термостата 6 может быть использован термостат KCD 301 (302) или сходные с ним. Для уменьшения теплового сопротивления между термостатом (или термостатами) и корпусом применяется термопаста, например КПТ-8 (с максимальной рабочей температурой +200°С). Крепление разъема 8 к корпусу 1 производится через латунные стойки для печатных плат.
Вариант реализации устройства, приведенный на фиг. 2, работает следующим образом.
При включении выключателя 10 напряжение сети подается через нормально-замкнутые контакты термостата 6 (с самовозвратом) на нагреватель 5. Светодиод 11 сигнализирует о поступлении питания на нагреватель 5 и активном нагреве воды в корпусе 1. Конденсатор 12 обеспечивает необходимое падение напряжения для работы светодиода 11. Величина емкости конденсатора 12 зависит от тока светодиода 11 и рассчитывается по формуле:
C=(3200*I)/U,
где С - емкость конденсатора 12, мкФ;
I - сила тока светодиода 11, А;
U - напряжение, В.
Сопротивление 13 служит для разряда конденсатора 12 при отключении питания и обеспечения защиты от поражения электрическим током (величина 1 МОм). Диод 15 защищает светодиод 11 от пробоя обратным напряжением. Сопротивление 14 служит для защиты светодиода 11 от бросков тока при включении схемы в момент пика напряжения (величина 100 Ом - 1 КОм в зависимости от тока светодиода). При достижении температуры срабатывания термостата 6 (опытным путем подобрана температура срабатывания 90°С) размыкаются контакты и снимается напряжение питания нагревателя 5.
При снижении температуры воды на 15-20°С (определяется конструкцией термостата 6) происходит замыкание контактов термостата 6, подается напряжение на нагреватель 5 и происходит нагрев воды. Таким образом, электросамовар работает в режиме поддержания температуры.
В варианте реализации устройства, приведенном на фиг. 3, с термостатом 6 без самовозврата. При достижении температуры срабатывания термостата 6 происходит размыкание контактов и при снижении температуры термостата 6 обратного замыкания контактов не происходит. Для их замыкания необходимо нажать на кнопку 20, для чего используется привод возврата 21.
В варианте реализации устройства, приведенном на фиг. 4, используется трехпозиционный выключатель 10. При его установке в положение 1 происходит работа в режиме термостатирования, при установке в положение 2 - в режиме автоотключения, в положение 3 - отключение устройства.
Варианты реализации устройства, приведенные на фиг. 5 и 6, оснащены искрогасящей цепочкой 17, которая используется для защиты контактов термостата 6. Для этого параллельно нагревателю 5 устанавливается искрогасящая цепочка 17, состоящая из конденсатора 18 и сопротивления 19.
Величина емкости конденсатора 18 рассчитывается следующим образом:
2
С=I/10,
где С - емкость конденсатора 18, мкФ;
I - сила тока нагрузки, А.
Учитывая, что R искрогасящей цепочки 17 находится в диапазоне от 50 до 100% от сопротивления нагрузки и учитывая максимально допустимый ток контактов термостата 6, величина сопротивления искрогасящей цепочки 17 равна 39 Ом.
Достоинством RC искрогасящей цепочки 17, установленной параллельно нагрузке, является хорошее подавление дуги и отсутствие тока утечки в нагрузке через разомкнутые контакты термостата 6.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является: повышение срока эксплуатации, повышение безопасности устройства для пользователя при эксплуатации, повышение надежности устройства, повышение удобства использования, расширение возможностей использования.