Настройка тепла на электроплите

Мощность варочной панели обычно регулируется с помощью термомеханического регулятора рабочего цикла.

Рисунок 1. Часть регулятора мощности варочной панели.

Есть три части управления.

1. Небольшой нагревательный элемент, который включается вместе с варочной панелью.
2. Контакт переключателя, содержащий биметаллическую полосу. Он предназначен для внезапного переключения при определенной температуре, чтобы обеспечить быстрое замыкание или размыкание контактов во избежание искрения.
3. Механизм регулировки, приводимый в движение ручкой. Это изменяет температуру, при которой переключатель будет переключаться.

Нормальная операция:

• При включении плита холодная, как и биметаллическая планка. Контакт закрыт. Энергия поступает на варочную панель и нагреватель.
• Примерно через 20 с или около того нагреватель достаточно нагрел контакт, чтобы переключить переключатель. Он открывается, питание снимается с варочной поверхности и контактного нагревателя. Оба остывают.
• После очередной задержки биметаллическая планка снова замкнет контакт, и цикл повторится.

Этот тип управления представляет собой двухпозиционное управление с регулируемым рабочим циклом (процент времени, в течение которого питание включено). Это хорошо работает для плиты, поскольку тепловая масса плиты, кастрюль и сковородок обычно достаточно высока, чтобы 10-секундный выброс тепла не вызывал слишком быстрого колебания температуры.

Обратите внимание, что этот тип управления не имеет представления о том, что на самом деле находится на варочной панели, и даже о том, подключена ли варочная панель! Он не контролирует температуру кастрюли, а только мощность , подаваемую на плиту, и на самом деле это всего лишь регулируемый таймер рабочего цикла. Таким образом, при заданных настройках маленькая кастрюля будет нагреваться намного сильнее, чем широкая сковорода, которая может излучать тепло. Уровень мощности определяет повар с учетом своего опыта.

Но чтобы изменить нагрев, если в печке должен быть переменный резистор, почему переменный резистор не сильно греется, когда уменьшаешь нагрев?

Вы правы, что переменный резистор будет сильно греться. При половинной мощности он будет рассеивать столько же энергии, сколько и сама плита. Управление включением-выключением намного эффективнее и практически не потребляет энергии.

Обратите внимание, что этот импульсный метод можно использовать на очень высокой частоте для приглушения света или управления скоростью двигателя. В таких приложениях мы называем это широтно-импульсной модуляцией. Частота импульсов выбирается, например, так, чтобы в случае освещения не было видимого мерцания или, в случае двигателя, чтобы оно не вызывало вибрации.

Рисунок 2. ШИМ-сигнал, дающий 80% мощности, 20%, 80% и нулевую мощность.

Биметаллическая полоса

Рис. 3. Биметаллическая полоса состоит из двух разнородных металлов с разным коэффициентом расширения, соединенных вместе. При повышении температуры полоса становится выпуклой в сторону металла с большей скоростью расширения.

Термостаты для духовки

Рис. 4. Термостат духовки имеет заполненную жидкостью выносную колбу и капиллярную трубку. Расширение жидкости в колбе направляет жидкость к термостату, где сильфон приводит в действие контакт. Вращение ручки регулирует расстояние контакта от привода и, следовательно, температуру, при которой он открывается.

Простые ступенчатые настройки мощности

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

Рис. 5. При использовании элементов с соотношением мощности примерно 1:2:4 можно использовать многополюсный переключатель для создания бинарного шаблона для генерации семи настроек мощности (и выключения).

В дополнение к отличному ответу Транзистора: есть также нагреватели, состоящие из набора резисторов разной мощности, которые включаются с помощью поворотного переключателя. В этом случае положение ручки не может изменяться непрерывно, а может переключаться только дискретными шагами. Конечно, это гораздо более простая концепция и настройка, чем система непрерывного управления с использованием регулируемого термостата, реализованного как уже описанный транзистор.

Вероятно, в нем используется биметаллический элемент. Ручка делает регулировку этого.

По сути, есть 2 разных металлических элемента, которые по-разному расширяются и сжимаются друг от друга при изменении температуры, поэтому в этом случае при нагревании они либо образуются, либо разрушаются при определенной температуре.

Это может быть также реостат или симистор, но, похоже, это более старый способ ведения дел.

Изменить: есть и другие способы.

Большинство электрических плит, которые я использовал, используют набор нагревательных элементов для трех из четырех нагревательных пластин.

Принцип проще всего объяснить с помощью набора из двух резисторов по 1 Ом каждый. Соединив их последовательно, вы получите 2 Ом. Используйте только один, вы получите 1 Ом. Соедините их параллельно, вы получите 0,5 Ом.

На практике на пластину приходится больше нагревательных элементов — обычно этого достаточно, чтобы обеспечить как минимум 6 различных настроек.

Обычная конфигурация электроплит – три плиты постоянной мощности, как описано выше, и одна плита с термостатом.