Во всех нагревательных элементах токопроводящую проволоку и ленту тщательно изолируют от корпуса. От этого зависят качество и надежность электронагревательных приборов, а также их электробезопасность.
Обычно для изоляции применяют материалы с высокими электро- и теплоизоляционными свойствами, а также высокой механической прочностью, так как они должны выдерживать частые колебания температуры и при нагревании расширяться в такой же степени, как и проводники.
Наилучшими изоляционными материалами для нагревательных электроприборов с температурой нагрева не выше 600 °C считаются фарфор, натуральная слюда и жароупорный миканит (кусочки слюды, склеенные жидким стеклом или борной кислотой). Для приборов с температурой нагрева 700…900 °C применяют алунд — почти чистый оксид алюминия, жженую магнезию — порошок оксида магния. Наконец, для приборов с более высокой температурой нагрева (свыше 900 °C) применяют шамот (огнеупорную глину), кварцевый песок (SiO2 и периклаз (МgО).
Для компактности прибора при изготовлении нагревательных элементов проволоку диаметром 0,3…0,6 мм свивают в спираль, а ленту наматывают на плоское электроизоляционное основание.
В зависимости от назначения нагревательные элементы выполняют открытыми или закрытыми. Закрытые подразделяются на негерметичные и герметичные.
Нагревательные элементы открытого типа представляют собой спирали, открыто размещенные в канавках электроизоляционного материала соответственной формы или свободно подвешенные на кронштейнах из электроизоляционного материала.
Передача тепла в них осуществляется путем конвекции и излучения. К достоинствам нагревательных элементов открытого типа относятся простота конструкции, быстрота нагрева, легкость ремонта и относительно низкая стоимость. К недостаткам — возможность замыкания витков спирали внешними предметами, механическое повреждение спирали, а также недостаточная электробезопасность.
Нагревательные элементы закрытого типа негерметичные (рис. 1.1, а, б) выполняют из спирали или ленты, помещенной в защитную оболочку из электроизоляционного материала, которая предохраняет ее от механических повреждений, но не препятствует доступу воздуха.
В качестве защитной оболочки иногда служат чешуйчатые керамические бусы, которые надеваются на спираль, навитую из нихромовой или фехралевой проволоки.
Элементы подобного типа ранее находили применение в чайниках и утюгах. Они просты по устройству, но обладают небольшой механической прочностью. При поломке же их может произойти замыкание спирали на корпус.
Нагревательные элементы закрытого типа в виде спирали из нихромовой или фехралевой проволоки помещают также в металлический кожух, состоящий из двух кольцевых чашек, запрессованных одна в другой. Внутренняя часть кожуха заполнена порошкообразной электроизоляционной массой. Такие элементы применялись в электрических плитках и утюгах. Они надежны в эксплуатации, но нагревают прибор сравнительно долго.
Трубчатые нагревательные элементы закрытого типа герметичные являются более совершенными. В них используются трубчатые нагреватели (ТЭНы), которые работают по принципу передачи тепла излучением, конвекцией и теплопроводностью (рис. 1.1, в).
Рис. 1.1. Нагревательные элементы закрытого типа:
а — в защитной оболочке из керамических бус; б — пластинчатый; в — трубчатый;
1 — керамические бусы; 2 — проволока из нихрома или фехраля; 3 — пластина из миканита; 4 — контактные выводы элемента; 5 — контактные стержни; 6 — нагревательная спираль; 7 — оболочка; 8 — наполнитель; 9 — герметичная пробка; 10 — контактная гайка; L — развернутая длина нагревателя; La — активная длина нагревателя; Lк — длина контактного стержня
ТЭНы изготовляются на номинальные напряжения 6, 12, 24, 36, 42, 110, 127 и 220 В переменного и постоянного тока. Номинальные диаметры, мм: 5; 6,5; 7,4; 8; 8,5; 10. Развернутая длина, мм: 250, 280, 300, 320, 350, 380, 420, 450, 500, 560, 600, 630, 710, 800, 850, 900, 1000, 1200, 1400, 1700, 2000.
Трубчатые электронагреватели представляют собой металлическую трубку, внутри которой находится нагревательная спираль, запрессованная в специальном наполнителе — периклазе.
Наполнитель обеспечивает надежную электроизоляцию и имеет большую теплопроводность, поэтому используется также для уменьшения перепада температур между внешней трубкой и нагревательной спиралью.
Оболочку 7 в зависимости от условий эксплуатации изготовляют из нержавеющей жаростойкой стали, алюминиевых сплавов или углеродистой стали. Торцы ТЭНа герметизируют для предотвращения проникновения атмосферной влаги в наполнитель.
![Дмитрий Лепаев - Бытовые электроприборы: устройство и ремонт [Справочное пособие]](https://knigism.online/covers/89/2c/289267_100x150.jpg "Дмитрий Лепаев - Бытовые электроприборы: устройство и ремонт [Справочное пособие]")