Мы окружены множеством разнообразной бытовой техники, изрядная часть которой связана с электрическим нагревом. Это и электрические нагреватели воды, различные нагреватели воздуха, утюги и чайники. В подавляющем большинстве из них контроль температуры осуществляется простым механическим термостатом. Здесь, биметаллическая пластинка при нагревании начинает изгибаться (разные КТР – коэффициент теплового расширения, металлов) и переключает силовые контакты. Современная бытовая техника рассчитана на современных же торопыг – нагревательные элементы ее очень мощные, чтобы прибор работал быстро, не задерживая добрых и честных людей. Как следствие, контактам термостата приходится коммутировать изрядные токи, а это дуга, выгорание и приваривание контактов. Практика показывает, что выход из строя такого (механического) термостата - причина неисправности очень частая. Фактически, термостат - недорогой компонент и является элементом почти расходным. Стоимость его невысока, замена, обычно несложна. Другое дело, удастся ли найти такой элемент. Его давно могли снять с производства, он может быть редким с дорогой и долгой пересылкой издалека и так далее. Наконец, выход из строя нужной вещи может быть критичен для жизнеобеспечения домашнего хозяйства, особенно в районах удаленных от магазинов.
Несложный способ сильно увеличить ресурс штатного термостата нагревательного прибора – снабдить, усилить его электронным ключом. Проще и дешевле всего, ключ на симисторе. Современные электронные компоненты дешевы, обладают высокими параметрами и небольшими размерами. В большинстве же бытовых приборов вполне найдется место для нескольких дополнительных элементов и небольшого радиатора.
Рассмотрим такого рода модернизацию на примере электрической духовки.
Духовка имеет четыре прямых ТЭНа максимальной суммарной мощностью 1.6 кВт. Две электрические конфорки на крыше прибора – компактный аварийный вариант готовки. Управляются конфорки отдельно, электронным ключом. Сбоку от рабочего объема духовки расположен узкий металлический отсек с органами управления – термостатом, таймером, переключателем рода работ, электронным термостатом конфорок. Штатный термостат духовки – простейший, не имеющий даже выносного датчика. В сущности, он реагирует на температуру в приборном отсеке.
Штатный термостат духовки. Упрощенный, безкорпусный.
После выхода из строя термостата штатного, он был заменен аналогом в керамическом корпусе с выносным датчиком. Это позволило увеличить точность задания температуры, уменьшить ее выбег.
Что потребовалось для работы
Набор мелкого слесарного инструмента, электродрель или шуруповерт. Набор инструмента для электромонтажа. При работе с термотрубками удобен строительный фен с узкой насадкой. Пригодился ИК пирометр, гравер.
Установленный в приборном отсеке новый термостат (поз.1) с выносным датчиком (поз.2) закрепленным на боковой стенке рабочего объема духовки. Тонкий металлический стержень датчика зажат двумя короткими винтами М6 с усиленными (широкими – «кузовными») шайбами. Края шайб предварительно несколько отогнуты в тисках для лучшего удержания стержня. Под гайки подложены стопорные шайбы.
Принципиальная схема доработки в электрической части приведена ниже. Видно, что роль ключа теперь выполняет симистор, контакты термостата К1 теперь работают только как датчик. Они существенно разгружаются. Проходящий через них ток уменьшается до 100 раз (если применен симистор с малым током открывания). Это радикально повышает стойкость контактов термостата, его надежность.
Упрощенная принципиальная схема доработанной духовки. Где: К1 – нормально замкнутая контактная группа механического термостата. Симистор любой подходящий по току и напряжению. Токоограничительный резистор в цепи управляющего электрода – 0,5…1,1 кОм, лучше большее значение.
Симистор установлен на небольшой радиатор. В массивном основании радиатора высверлены два глухих отверстия ø2.5 мм и нарезана резьба М3 для крепления сборки в приборном отсеке духовки. Симистор установлен на радиатор через слюдяную прокладку. Между слюдой и радиатором и на спину симистора нанесен тонкий слой теплопроводной пасты КТП-8. Поверхности с пастой слегка притерты. Механически, симистор придавлен к радиатору планкой из толстого текстолита двумя длинными винтами М3. С обратной стороны – гайки с разрезными стопорными шайбами. Выводы симистора перед установкой залужены.
К смонтированному на теплоотводе прибору удобнее сразу же, на столе припаять и провода. С некоторым припуском понятно. К управляющему электроду припаян 2 Вт МЛТ, 1 кОм. Все соединения изолированы термотрубкой. Выводы подписаны спиртовым маркером.
На задней стенке приборного отсека разметил и просверлил отверстия для крепления радиатора. Привинтил его двумя короткими винтами М3 с гроверами. Да, верхний П-образный кожух с установленными конфорками, соединен с основной частью жгутом проводов. Маркировать клеммы и их ответные части или зарисовывать соединения решительно не хотелось. Хороший доступ к приборному отсеку, без отключения, удалось получить, повернув П-кожух на 90° вокруг вертикальной оси. Подложив под конфорки обрезок нетолстой доски, чтобы не замкнуть неизолированные токоведущие части, можно было и включать устройство для проверки работоспособности и прогона.
В духовке явно виден упрощенный подход – рабочее пространство никак не теплоизолированно, только неустойчивой (окна вентиляции) воздушной прослойкой между внутренним жестяным корпусом духовки и внешним кожухом. Достижение нужной температуры – за счет избыточной мощности нагревателей перекрывающей теплопотери. В приборном отсеке, при отсутствии теплового сообщения с рабочим пространством не смог бы работать упрощенный термостат. Сейчас же, допустимо и даже нужно внутренний корпус теплоизолировать. Это сэкономит изрядно электричества при последующей эксплуатации, позволит меньше нагреваться внешнему кожуху, элементы в приборном отсеке будут работать в облегченном температурном режиме – дольше, надежнее.
Для теплоизоляции применены обрезки фольгированной базальтовой ваты, хотя лучше бы взять базальтовый картон – из него меньше сыпется, при укладке меньше шансов пораниться стекловидными частичками. Вату укладывал полосками, фольгой к внутреннему корпусу духовки. Вырезы под торчащие элементы вырезались острым ножом по месту. Толщина базальтового мата и монтаж элементов духовки позволил довольно надежно фиксировать теплоизоляцию толстыми жесткими проводами (теплостойкая изоляция).
Теплоизоляция самой сложной стенки – приборного отсека выполнена из трех полосок. Размеры полосок вырезаны с некоторым запасом и вставлялись враспор.
Новые соединения проводились пайкой. Самый сложный момент – три мощных провода соединенных в одной точке. Каждый провод зачищен от изоляции на длине ~20 мм, жилы скручены в направлении повива, зачищенный конец провода облужен. Три подготовленных конца смотаны, скреплены тонкой луженной проволочкой и тщательно пропаяны. Место пайки, при применении безотмывных флюсов, изолированно термотрубкой.
После проверки монтажа можно сделать пробное включение.
При температуре за стенкой выше 100°С и работе всех ТЭНов, температура радиатора симистора невысокая – чуть теплый и только. Ясно, что в закрытом отсеке и при длительной работе нагреется сильнее, но запас есть.
Все относительно пустые отсеки были заполнены базальтовой ватой. К сожалению, дно и задняя стенка рабочего объема не имеют двойных стенок, для их утепления, пришлось бы вносить более существенные доработки.
Внешний кожух установлен на место, духовка собрана, проверена ее работоспособность.
Термостат штатный и установленный вновь, имеют различную градуировку. В комплекте нового, имелась и градуированная ручка, разметка с которой была перенесена на прежнюю крутилку. Из соображения внешнего вида.
Старые цифры нанесены краской и изрядно затерлись. Удалил их остатки мелкой шкуркой. Отметки-точки на пластиковой ручке сделал в виде углублений маленьким бором-шариком, цифры выгравировал самодельной гравировальной фрезой из обломка 3 мм сверла. Углубления заполнил черным асфальтным лаком. После высыхания лака, счистил его излишки сверху мелкой шлифовальной шкуркой. Получился контрастный стойкий к истиранию рисунок.
Выводы, пути развития
Собственно, осталось сказать, что аналогичному усилению можно подвергнуть и ряд электронных термостатов, измерителей влажности и прочих температурных контроллеров с коммутацией нагрузки электромеханическим реле.
Babay Mazay, ноябрь, 2019 г.
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
