Текст
                    НАИЧНО-ПОПНАЯРНАЙ
Ж"
tv БИБЛИОТЕКА rW
И.Ф. ДОБРЫНИН
Электроприборы
в быту

НАУЧНО-ПОПУЛЯРНАЯ БИБЛИОТЕКА И. Ф. ДОБРЫНИН ЭЛЕКТРОПРИБОРЫ В БЫТУ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО ТЕХНИКО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ МОСКВА 1950 ЛЕНИНГРАД
16-2-1 К ЧИТАТЕЛЮ Ваши отзывы и пожелания о книж- ках «Научно-популярной библиотеки» про- сим направлять по адресу: Москва, Орли- ков пер., д. 3, Гостехиздат. Редактор В. Т. Хозяинов. Техн, редактор Р. А. Негримовская. Подписано к печати 13/Х 1950 г. Бумага 84ХЮ8/Я.2. 1 бум. л. 3,28 печ. л. 3,14 уч.-изд. л, 38 206 тип. зн. в печ. л. -Тираж 100 000 экз. Цена книги 95 коп. Т07913. Заказ № 1851. Первая Образцовая типография имени А. А. Жданова Главполиграфиздата при Совете Министров СССР. Москва, Валовая, 28.
ВВЕДЕНИЕ С тех пор, как был открыт электрический ток и стали известны его замечательные свойства, прошлосравните- льно немного лет. Но посмотрите, как широко использует- ся электричество в современных условиях! Теперь нет ни одной отрасли народного хозяйства, ни одной области техники, в которой так или иначе не использовался бы электрический ток. Электрическая энергия стала широко применяться также и в домашнем обиходе, прочно вошла в быт мил- лионов людей. Лампочку Ильича теперь можно увидеть в отдалён- нейших уголках нашей страны. А сколько разнообраз- ных электрических приборов, аппаратов и машин исполь- зуется сейчас в быту, облегчая труд человека, создавая множество жизненных удобств и освобождая время для умственного труда, для развития духовных сил человека. Вы идёте в тёмную кладовую или на сеновал не со свечой, а с безопасным электрическим фона- риком. Воздух в комнатах теперь очищает и авто- матически подогревает, когда на улице холодно, или охлаждает, когда на улице жарко, электрический при- бор, называемый кондиционером. Поставлен- ный на рабочем столе электровентилятор вызывает освежающее движение воздуха. 1* з
Электрический камин даёт дополнитель- ное тепло в том месте комнаты, где оно вам необходимо. Электропылесос быстро очищает от пыли и сора пол, мягкую мебель, ковры и одежду. Кофе и чай приготавливают в электрических кофейниках и чайниках. Воду в любом количестве согревают до необходимой температуры специальные электрические нагреватели. А на электрической плите с минимальными затратами средств, труда и времени варят, жарят, пекут и сохраняют в подогретом виде готовую пищу так долго, как это необходимо. Домаш- ний электрохолодильник, наоборот, даёт возможность продолжительное время сохранять эту пищу и сырые продукты питания в холоде. Любой мусор из комнаты и отбросы из кухни размалывает и выбрасы- вает в канализацию электрический кухон- ный прибор для отбросов... ...Патефон и швейную машину приводит в движение электрический мотор. Мокрые волосы быст- ро сушит поток сухого горячего воздуха, создавае- мый электроаппаратом «фён». Безопасная электрическая бритва бреет без мыла и воды. Стирку белья производят высокопроизводитель- ные электрические стиральные маши- н ы, освобождая домашних хозяек от этой тяжёлой работы, требующей большой затраты физических сил и времени. А чтобы выгладить бельё, вы берёте теперь электрический утюг, позволяющий регу- лировать температуру в зависимости от рода разгла- живаемой ткани... Естественно, что широко применять электричество оказалось возможным лишь после того, как люди достаточ- но изучили электрические явления и законы, ими управ- ляющие. Огромное значение в изучении электрических явле- ний имели труды выдающихся русских электриков XIX и XX века. Русский академик Б. С. Якоби является создателем первого практически применённого электродвигателя. Академик Э. X. Ленц принимал участие в постройке этого двигателя, а также нашёл закон теплового дей- ствия тока. Учёный П. Н. Яблочков изобрёл первый в 4
мире электрический источник света, а электротех- ник А. Н. Лодыгин явился изобретателем первой лам- пы накаливания, получившей применение на практике. Русский инженер М. О. Доливо-Добровольский был строителем первого трёхфазного трансформатора и изоб- ретателем асинхронного, электродвигателя трёхфазного тока — наиболее распространённого теперь двигателя, в частности в бытовых электроприборах. Плоды трудов (родился в 1801 году, умер в 1874 году). Академик Б. С. Якоби замечательных русских учёных —электротехников по- жинает в настоящее время человечество, применяя электрическую энергию в самых разнообразных целях. В нашей книге мы хотим обратить внимание читателя на одну из обширных областей практического исполь- зования электрической энергии в современных условиях — домашнее хозяйство. Мы расскажем об электрических бытовых приборах, о том, как они устроены и применяются,.какую практи- ческую выгоду приносят человеку, семье, обществу. Из нашего описания, однако, исключены электроосве- тительные приборы; о них идёт речь в брошюре «Научно- 5
популярной библиотеки» Г остехиздата: А. С. Данцигер «Электр ическа я лампочка». Чтобы понять, как действуют, различные бытовые электрические приборы, необходимо знать, что такое электрический ток и каковы его свойства. Об этом подробно рассказывается в брошюре «Научно-популяр- ной библиотеки» Гостехиздата: Адирович Э. И. «Электрический ток», которую мы и рекомендуем читате- лям. Здесь же мы приведём только самые краткие опре- деления основных величин, характеризующих электри- ческий ток, поскольку нам придётся этими величинами пользоваться при описании электроприборов. Все электрические бытовые приборы как потреби- тели электрической энергии характеризуются двумя величинами: напряжением и мощностью ток а. Электрический ток представляет собой поток электро- нов— мельчайших отрицательно заряженных частиц вещества —внутри проводника. Число электронов, про- ходящих за одну секунду через поперечное сечение проводника, определяет силу электрического тока. Электроны движутся по проводнику потому, что на них действуют электрические силы. Появление таких сил или, как говорят, электрического поля внутри про- водника есть результат действия источника тока. Понят- но, что чем сильнее электрическое поле в проводнике, чем больше сила, действующая на электроны, тем быст- рее они движутся, иначе говоря, тем больший электри- ческий ток течёт по проводнику. От величины силы зависит также и работа, которую эта сила производит, перемещая единицу заряда от одного конца проводника до другого. Эта работа электрической силы и называется напряжением или разностью потенциалов на концах проводника. Таким образом по напряжению мы можем заключить о величине той силы, которая дейст- вует на электроны в проводнике. Единицу напряже- ния называют вольтом. Вольт обычно обозначается буквой в. Приводя в движение мотор, электрический ток про- изводит некоторую работу. Работа, которую ток произ- водит за одну секунду, называется его мощностью. 6
За единицу мощности принят ватт, для сокращённого обозначения которого применяются буквы вт. Однако кроме ватта мощность электрического тока часто из- меряется в гектоваттах («гекто» — по-грече- ски сто) и в киловаттах («кило» — по-гречески тысяча). Работа электрического тока измеряется в г е к- товаттчасах (гвт-ч) или киловаттчасах (квт-ч). Энергия электрического тока, расходуемая на бытовые приборы, подсчитывается обычно в гектоватт- часах. Для чего необходимо знать мощность и напряжение тока того или иного электрического прибора? Знание напряжения, на которое рассчитан элек- троприбор, нужно для того, чтобы определить, может ли этот прибор быть использован в электрической сети определённого напряжения тока. Например, электро- пылесос, мотор которого рассчитан на 120 вольт, мы мо- жем включить в электросеть с напряжением ПО—127 вольт, но не больше. Знание потребляемой мощности необходимо нам для того, чтобы определить экономичность прибора в экс- плоатации, иначе говоря, выявить величину расходов на оплату потребной для него электроэнергии. Предположим, что утюг мощностью 450 ватт был включён в электрическую сеть в течение двух часов. Количество электроэнергии, израсходованной утюгом, составит 2-450=900 ваттчасов или 9 гектоватт- часов. Если тариф за гектоваттчас, например, уста- новлен в 4 коп., то стоимость всей электроэнергии, использованной за 2 часа на нагрев утюга, будет равна 9-4=36 коп. На всех электрических бытовых приборах потреб- ляемая ими мощность обозначается в ваттах, а напряже- ние электрической сети (или тока), на которое рассчи- тан данный прибор,—в вольтах. Электромоторы, кроме того, характеризуются с и- лой тока — в амперах и числом оборотов в минуту. Ампер, обозначаемый буквой А, является единицей силы тока. Силой тока называется, как мы уже указывали, количество электричества, протекающее че- рез поперечное сечение проводника в одну секунду. 7
Электрический ток, проходя по проводнику, испы- тывает сопротивление. Разные проводники обла- дают различной степенью сопротивления току. Напри- мер, стальная проволока имеет сопротивление в шесть раз больше, чем медная проволока такой же длины и сечения. Сопротивление проволоки из нихрома, применяемой в электронагревательных приборах, в шестьдесят раз больше сопротивления медной про- волоки. Сопротивление проводника зависит от длины, попе- речного сечения его и от материала, из которого он изго- товлен. Оно растёт с увеличением длины и уменьшается с увеличением площади поперечного сечения проводни- ка. Иначе грворя, при одной и той же длине тонкая проволока обладает большим сопротивлением, чем тол- стая, изготовленная из того же материала; при одной и той же величине поперечного сечения сопротивление короткой проволоки меньше, чем длинной. Единицей сопротивления является ом (обозначается греческой буквой й). Сопротивлением в один ом обла- дает такой проводник, по которому при напряжении на его концах, равном одному вольту, течёт ток в один ампер. Величина тока, сопротивление проводника и напря- жение в цепи электрического тока находится в зависи- мости друг от друга. Если сопротивление в цепи умень- шается в несколько раз, то при постоянном напряжении во столько же раз увеличивается сила тока. Если сопротивление проводника увеличивается, то вели- чина тока уменьшается. Величина тока прямо пропор- циональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению. Эта зависимость называется зако- ном Ома. По роду использования электрической энергии в бытовых приборах их можно подразделить на две группы: электросиловые и электротепловые приборы. В первую из них войдут те приборы, в которых электричество используется как механическая движу- щая сила при помощи электрического мотора. Элек- троприборы же, основанные на использовании тепло- вых действий электрического тока, образуют вторую группу. 8
I. УСТРОЙСТВО И ДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОСИЛОВЫХ ПРИБОРОВ 1. ЭЛЕКТРОМОТОР Во всех электросиловых бытовых приборах основной составной частью является’ электромотор. В электро- моторе электрическая энергия превращается в механи- ческую, в результате чего приводится в движение тот или иной прибор. Устройство электромотора следующее. В нём имеется два главных узла: статор и ротор. Рис. 1. Электромотор. Слово «статор» —латинское; буквально оно означает «то, что стоит» (т. е. неподвижную часть мотора), а ротор является вращающейся частью мотора. Ротор помещается внутри статора с очень маленьким зазором по окружности и может ..свободно вращаться в подшипниках, вставленных в крыШки мотора. Статор и ротор собраны из очень тонких железных листов, на которых укрепляют витки медной проволоки, составляю- щие обмотку. Как же действует электрический мотор? Чтобы ра- зобраться в этом, посмотрим на рисунок 2. Здесь изобра- жена упрощённая схема действия электрического мото- ра, работающего на постоянном токе. Статором здесь 9
является постоянный магнит, а ротором—один прямо- угольный виток из проволоки, хорошо проводящей электрический ток. Между полюсами магнита имеется магнитное псле. Если в такое поле поместить магнитную стрелку компаса, то она повернётся в магнитном поле параллельно сило- вым линиям, которые на рисунке изображены прямыми линиями, идущими от северного (С) к южному (Ю) маг- нитному полюсу. При этом северный (тёмный) конец компасной стрелки повернётся к южному полюсу маг- нита. Рис. 2. Схема действия электромотора. Если пропустить через проволоку электрический ток, то прямоугольная рамка начнёт вращаться. Происходит это потому, что на всякий проводник, по которому течёт ток, действует в магнитном поле сила (она изображена на рисунке маленькой стрелкой). На две противоположные стороны прямоугольной рамки силы действуют в разных направлениях, благодаря чему рамка поворачивается вокруг оси. Когда рамка повернётся на 180°, направление тока в ней меняется на обратное, так что рамка будет продолжать своё вращение в том же направлении, что и раньше. Перемена направления тока производится авто- матически при помощи специального приспособления, так называемого коллектора. Коллектор в самом 10
простом случае представляет собой два полукольца, по которым скользят две пластинки —щётки, укреплён- ные неподвижно. Электрический ток подводится к щёт- кам. Когда рамка поворачивается на полуоборот, полу- кольца меняются местами, и направление тока в рамке меняется на обратное. > Настоящий мотор устроен, конечно, значительно сложнее. Ротор мотора, например, изготовляется не из одного витка проволоки, а из целой системы их, так называемой обмотки. В связи с этим коллектор настоя- щего мотора состоит не из двух полуколец, а из многих пластинок, хотя принцип его работы остаётся тем же самым. С другой стороны, статор мотора состоит не из постоянных магнитов, а из нескольких попарно соеди- нённых катушек из проволоки с железным сердечником. При пропускании тока через проволоку катушка ста- новится магнитом, по своему действию сходным с по- стоянным магнитом, изображённым на рисунке 2. Силы, приложенные к отдельным виткам обмотки ротора, складываются и образуют так называемый вращающий момент. Под действием вращающего мо- мента ротор, свободно опирающийся на подшипники, начинает вращаться, становясь, таким образом, источ- ником механической энергии. Теперь имеется довольно много бытовых приборов и машин, в которых применяется электромотор как источ- ник механической энергии в качестве главной рабочей части. Прежде всего укажем на электрифицированные швейные машины, патефон и вентилятор. Электромотор для швейной машины. На рисун- ке 3 вы видите швейную машину, приводимую в движение электромотором. При работе на швейной машине с электроприводом затрачивается значитель- но меньше усилий и времени на шитьё, чем при ра- боте на машине с ручным или ножным приводом. Мощ- ность электромотора - 50 ватт. Выпускается он для напряжения сети 127 и 220 вольт. Небольшого размера моторчик прямоугольной формы, заключённый в корпус из пластмассы,. укрепляют на швейной машине при помощи кронштейна тем же вин- том, которым привинчивается ручной привод. Вклю- чается двигатель с помощью прибора, называемого 11
пусковым реостатом. Реостат позволяет не только пускать в ход и выключать электродвигатель, но и регулировать скорость оборотов ротора. В таком реостате электрический ток проходит через столбик, со- Рис. 3. Швейная машина, приводимая в движение электромотором. ставленный из плоских угольных пластинок. При нажа- тии педали реостата столбик сжимается, пластинки плотнее прилегают друг к другу, благодаря чему падает электрическое сопротивление всего столбика. Мы уже знаем, что величина сопротивления обратно пропор- циональна силе тока в цепи. Поэтому по мере опу- 12
скания педали реостата число оборотов мотора воз- растает, увеличивая скорость вращения швейной машины. Механическая энергия мотора передаётся машине при помощи фрикционного сцепления её маховика с рези- новым шкивом электродвигателя (латинское слово «фрик- ционный» значит действующий посредством трения при соприкосновении двух деталей). Питание мотора электрической энергией произво- дится от осветительной сети. Граммофонный электромотор (рис. 4). Он исполь- зуется вместо пружинных механизмов для вращения граммофонного диска в обычных патефонах, в радиолах Рис. 4. Граммофонный электромотор. и электропроигрывателях, подключаемых к радиопри- ёмникам. Электромотор моэкет быть использован в сети с напряжением 127 и 220 вольт. Переключение на нужное напряжение производится перестановкой специальных вставок, имеющихся на моторе. Есть модели двигателя, в которых темп проигрыва- ния граммофонных пластинок всегда постоянный —78—79 оборотов в минуту, в других моделях он регулируется по желанию пользующихся патефоном. Настольный вентилятор. Этот бытовой прибор (рис. 5) используется для вентилирования небольших помещений. Он имеет электрический мотор мощно- стью 21 ватт, рассчитанный на напряжение 127 и 13
220 вольт. На одном конце вала мотора помещают крылья пропеллерного типа. Мотор с такой крыльчат- кой укрепляют на небольшой чугунной стойке. При вклю- чении мотора в осветительную сеть вентилятор немед- ленно начинает действовать. Создаётся искусственный освежающий ветер, которому можно придать любое направ- ление, закрепляя мотоо на шарнире с помощью винта Рис. 5. Настольный вентилятор. под тем или иным углом и поворачивая стойку во- круг оси. Крылья вентилятора ограждены металлической сет- кой, защищающей от случайных прикосновений к ним во время их вращения. Расскажем теперь о других домашних приборах с электродвигателями (электромоторами). 2. ДОМАШНИЕ ПРИБОРЫ С ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ Электропылесос. Он используется для очистки от пыли пола, стен, ковров, мебели, картин и одежды, а также для чистки животных. В настоящее время при- меняют несколько типов ручных домашних пылесосов, 14
электромоторы которых имеют различную мощность, от 50 до 150 ватт. Рисунок 6 изображает электропылесос, изготовляемый одним из наших заводов. На валу ротора электродвигателя в этом пылесосе находится мощный вентилятор, выполняющий роль отсасывающего насоса. Впереди мотора расположен фильтр в виде двух решёт- чатых дисков с фланелевой прокладкой. Перед фильт- ром находится парусиновый мешок. Все эти части размещены в металлическом корпусе цилиндрической формы. Корпус установлен на прово- лочных салазках. Рис. 6. Домашний электропылесос. С передней стороны, где расположен парусиновый мешок, корпус прикрыт съёмной крышкой с патрубком, предназначенным для присоединения к пылесосу гиб- кого шланга (трубы). Задняя несъёмная крышка имеет выходное отверстие, прикрытое решёткой. На задней же крышке расположен контактный выступ, служащий для соединения с патроном специальной конструкции, ко- торым снабжён один конец съёмного электрического шнура. Через этот шнур пылесос включается в электриче- скую сеть при помощи штепсельной вилки. Необходимыми принадлежностями пылесоса являют- ся различные сменные наконечники гибкого шланга, 15
например: прямая или фасонная трубка, круглая и про- долговатая щётки. Их применяют для очистки в зависи- мости от формы и поверхности очищаемого предмета. При работе пылесоса щётки или трубки по возмож- ности плотно прижимают к поверхности очищаемого предмета, последовательно передвигая от одного участка к другому. Пыль и мелкий мусор, попадая с воздухом через гибкий шланг в пылесос, задерживаются в парусино- вом мешке, а профильтрованный воздух выходит через решётку задней крышки пылесоса наружу, попутно охлаждая двигатель. На этом принципе работают все пылесосы. Преимущества уборки комнат электропылесосом оче- видны: чрезвычайно легко собирается пыль без распро- странения её в воздухе, значительно экономится время на уборку (оно сокращается в 2—3 раза) и, наконец, устра- няется необходимость выносить из комнат мягкую ме- бель и ковры для очистки их от пыли. Преимущества эти говорят сами за себя. Поэтому ручные электропылесосы всё больше и больше распространяются у нас в быту. Электрическая бритва. Всем известно, какими не- удобствами сопровождается бритьё обычной бритвой. Не только самый процесс бритья отнимает много времени, но, кроме того, необходимо много заботиться о кисточке, о мыльном порошке, о горячей воде, о принад- лежностях для заточки и правки бритвы. Нельзя ли побриться проще, без воды, мыльного порошка и так, чтобы сама бритва в процессе бритья не притуплялась, а наоборот затачивалась? Оказывается, можно! Это позволяет осуществить индивидуальная электрическая бритва. На рисунке 7 показана одна из таких бритв.Она имеет следующее устрой- ство. В пластмассовом корпусе электробритвы укрепляется очень маленький электродвигатель; он приводит в бы- строе попеременное движение особые самозатачиваю- щиеся ножи. Ножи эти состоят из двух частей: на- ружной— неподвижной и внутренней—движущейся. Работа ножей электробритвы похожа на работу машин- ки для стрижки волос. Бритва питается током через съёмный соединительный шнур, снабжённый штепсельной вилкой для включения 16
в розетку осветительной сети. Потребляемая мощность мотора —15 ватт. Бритьё электробритвой не требует предварительного намыливания, и качество бритья при этом не снижается. Рис. 7. Электрическая бритва. Электробритва не только не раздражает кожи лица, а наоборот, способствует улучшению её состояния. 3. КВАРТИРНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ И МАШИНЫ Кондиционеры. Многочисленными наблюдениями установлено, что для хорошего физического самочувст- вия человека очень важно, чтобы воздух в помещении был не только чистым, но и тёплым в холодное время года и прохладным — в жаркое, чтобы воздух обладал определённой степенью влажности и даже ароматом. Такое гигиеническое состояние воедуха создают специальные электродвигательные установки и приборы, называемые кондиционерами. Латинское слово «конди- цио» означает «состояние», «условие». Кондиционирую- щие установки, как часто говорят, готовят искусствен- ный климат. Особенно важное зцачение кондиционеры имеют при создании наиболее благоприятных условий для повыше- 2 И. Ф. Добрынин 17
ния производительности труда как физического, так и умственного. Исключительно благотворно действие охла- ждающих кондиционирующих установок в домашнем бы- ту в жарких районах нашей страны. Заметим кстати, что кондиционирование воздуха име- ет ещё огромное значение в ряде отраслей промышлен- ности для некоторых технологических процессов (в ма- шиностроении, текстильной, полиграфической и пищевой промышленности). Применяется искусственный климат в шелководстве и в цветоводстве. Кондиционирование воздуха помогает сохранять раз- личные произведения искусства, ценные рукописи и книги. В Государственной библиотеке имени В. И. Ленина в Москве строится установка искусственного климат'а. Кондиционирующие установки обычно бывают двух типов: центральные, располагающиеся вне помещений и обслуживающие сразу всё здание, и квартирные, местные, приготовляющие кондиционированный воздух в тех же самых помещениях, в которых они находятся. Конди- ционеры квартирного типа изготовляются в виде не- больших металлических или пластмассовых шкаф- чиков. Они устанавливаются в любом помещении, не нарушая при этом его внутренней архитектуры. Типичным примером центральной установки искус- ственного климата может служить кондиционирующая установка московского кинотеатра «Метрополь». Она состоит из вентилятора, электрохолодильника, воздухо- охладительной камеры, приборов, очищающих воздух и вырабатывающих пар для его увлажнения. Незаметно для зрителя такой кондиционер наполняет зал кино- театра освежающими потоками охлаждённого воздуха. Кондиционирование воздуха будет широко приме- няться в новом здании Московского университета имени М. В. Ломоносова *на Ленинских горах и в других высот- ных зданиях, воздвигаемых теперь в Москве. Для одной группы помещений этих высотных зданий будут устрое- ны центральные установки, для другой — индивидуаль- ные кондиционеры. Очистка воздуха и контроль над степенью его влаж- ности и над температурой в кондиционирующих уста- новках производятся вполне автоматически. Это осу- ществляется с помощью особых аппаратов, действующих 18
через реле на электродвигатели, приводящие в действие мех а н из мы кондиционер ов *). Неуклонный подъём технического уровня во всех областях промышленности СССР даёт основание ожи- дать в ближайшем будущем всестороннего развития у нас техники кондиционирования воздуха, увеличения производства приборов автоматики и другого оборудо- вания, необходимого для кондиционеров, широкого внед- рения их в производство и быт. Электрохолодильник. В домашних условиях элек- трохолодильник используется главным образом для хранения скоропортящихся пищевых продуктов и для получения пищевого льда* Посмотрим, как он устроен и действует. На рисунке 8 вы видите изящный эмалированный железный шкаф. Стенки у него двойные. Между ними заложен слой изо- ляционного материала, препятствующий проникновению окружающего тёплого воздуха в шкаф. Внутри шкафа, имеющего полезную ёмкость для хранения 5—10 килограммов продуктов, расположены три решётчатые полки. Кроме того, в шкафу имеются выдвижные ванночки для приготовления пищевого льда, употребляемого для охлаждения напитков. Над шкафом располагается самая главная часть электрохолодиль- ника. Она представляет собой герметически закрытую машинную установку, состоящую из электромотора с компрессором, конденсатора с вентилятором, регулирую- щего вентиля и испарителя. Все части холодильной машины смонтированы на опорной плите и соединены между собой трубопроводами. Назначение каждой из них читатель поймёт из описания действия электрохолодильника. Как же действует вся эта машинная система, выра- батывающая холод с помощью электроэнергии? Прежде чем ответить на этот вопрос, скажем несколько слов о способах охлаждения**). *) О приборах реле электромагнитного действия и фотореле, о принципах применения их для, автоматического регулирования можно прочитать в брошюре «Научно-популярной библиотеки» Гос- техиздата: В. А. Мезенцев «Электрический глаз». **) Подробнее об этом см. брошюру проф. Н. С. Комарова «Искусственный холод» в серии «Научно-популярная библиотека» Гостехиздата. 2* 19
Из повседневного опыта нам известно, что для охла- ждения какого-либо тела достаточно привести его в сопри- косновение с более холодным телом (например, со льдом). В таком случае тепло от тела с более высокой темпера- турой естественным путём переходит к телу относительно Рис. 8. Домашний холодильник. холодному. Но есть ещё и другой способ охлаждения — без применения холодных тел. Этот способ связан с использованием летучих, то-есть легко испаряющихся жидкостей. Хорошо известно, что испарение жидкости требует затраты тепловой энергии. Интенсивное испарение со- провождается значительным охлаждением. Тепло рас- 20
ходуется, как это установлено наукой, на преодоление сил притяжения между молекулами жидкости при пре- вращении её в пар. Терло это берётся из самого испаряю- щегося тела, а также заимствуется извне, от внешней среды. Такие вещества, например, как сернистый ангидрид, хлористый метил, аммиак, дифтордихлорметан (назы- ваемый также —«фреон-12»), обладают способностью лег- ко переходить в газообразное состояние, а затем быстро Рис. 9. Схема работы компрессорной машины электрохолодильника. превращаться, обратно в жидкость под действием неболь- шого сжатия. Кроме того, они отличаются низкими тем- пературами испарения. Используя такие вещества, мы получаем возможность, посредством испарения их, легко отбирать тепло из охлаждаемой среды при относительно низкой температуре и передавать его в более тёплую среду. Эти вещества служат рабочим телом в холодильных маши- нах и называются холодильными агентами или сокращённо хладоагентами. В описываемом нами электрохолодильнике рабочим телом, то-есть непосредственным переносчиком тепла, 21
является сернистый ангидрид, циркулирую- щий в холодильной машине. При включении штепсельной, вилки в розетку элек- трической сети ток поступает в электродвигатель и при- водит его в движение. Имея общий вал с газовым насосом, называемым компрессором (почему, собственно, электрохолодильникй с подобным устройством и назы- ваются компрессионными), электродвигатель заставляет его работать. Компрессор засасывает пары сернистого ангидрида, находящиеся в испарителе, сжимает их и через кла- панное устройство выталкивает сначала в нагнетатель- ный трубопровод, а затем в конденсатор. В последнем хладоагент быстро сгущается, чему способствует венти- лятор, создающий сильный поток воздуха между рёб- рами конденсатора. Из конденсатора жидкий сернистый ангидрид посту- пает в регулирующий вентиль, подающий в испаритель столько жидкого холодильного агента, сколько может там испариться. Пройдя регулирующий вентиль, сернистый ангидрид стекает в змеевики испарителя, сделанные из металли- ческих, хорошо проводящих тепло, труб. Здесь,в змееви- ках, рабочее тело испаряется. Поскольку холодильный шкаф теплоизолирован, необходимое для испарения тепло может быть взято только из внутренней части шкафа, которая и охлаждается. Образующиеся при этом пары сернистого ангидрида собираются в верхней части испарителя, откуда по вса- сывающему трубопроводу отсасываются компрессором, опять сжимаются и нагнетаются в конденсатор. Таким образом, процесс работы холодильной машины всё время повторяется. г Из этого описания мы видим, каким образом меха- ническая энергия электромотора, затраченная на при- ведение в действие компрессора, служит для получе- ния холода. Температура в таком электрохолодильнике колеблет- ся обычно в пределах от 0° до плюс 5° С. Она может поддерживаться на необходимом уровне специальным прибором, называемым терморегулятором. С помощью терморегулятора достигается автоматиче- 22
ское управление температурой в холодильной камере. Положив, например, мясо на полку в среднее отделение, а бутылки с молоком поставив в нижнее отделение такого шкафа-холодильника, хозяйка устанавливает ° на шкале терморегулятора нужную температуру и может не беспокоиться: сохранность продуктов будет обеспе- чена в течение необходимого срока. Электромотор холодильника имеет мощность 200 ватт. Изготовляется он для работы в сети напряжением 120 и 220 вольт. Электрохолодильники домашнего типа бывают не только компрессионные, но и абсорбционные. Послед- ние действуют без применения мотора и, следовательно, компрессионной установки. Они основаны на исполь- зовании теплового действия электрического тока. Холо- дильник абсорбционного действия расходует незначи- тельное количество электроэнергии итак же, как компрес- сионный, снабжён терморегулятором*). Применение электрохолодильников в домашних усло- виях очень выгодно. Сохраняя в свежем виде такие продукты,ш как мясо, рыба, молоко, масло, фрукты, электрохолодильники тем самым способствуют питанию трудящихся всегда доброкачественными продуктами. По- этому у нас велик спрос населения на электрохолодиль- ники и быстро растёт их производство. Электростиральные машины. Всё возрастающее при- менение в домашнем t быту находят также и неболь- шие стиральные электрические машины, заменяющие ручной, тяжёлый и малопроизводительный труд жен- щины-домохозяйки. Электростиральные машины могут быть двух типов. В машинах первого типа электричество применяется только как механическая сила. Это—стиральные машины с непосредственным приводом от электромоторов. В этом случае горячая вода, необходимая для стирки, нагре- вается, например, с помощью газа. Ко второму типу относятся те стиральные машины, в которых полностью электрифицированы все процессы стирки, кроме замочки белья. К таким машинам принад- *) Действие абсорбционных холодильников описано в упомянутой выше книжке Н. С. Комарова «Искусственный холод». 23
лежат так называемые гейзерные электростиральные машины. Вот что представляет собой одна из новых моделей электрической стиральной машины с газовым подогре- вом, производства московского завода «Газоаппарат» Рис. 10. Электрическая стиральная машина с газовым подогревом. (рис. 10). Её основные части: металлический бак — ко- тёл ёмкостью 35 литров, барабан для белья, электромотор, приводящий в движение барабан; запасной резервуар и газовая горелка. В этой машине загрязняющие частицы отделяются ОТ' ткани, находящейся в горячем мыльном растворе, 24
при трении белья о стенки барабана, а также одной части ткани о другую. Барабан имеет форму шара и состоит из двух поло- вин, соединённых при помощи ручного замка. Корпус и крышка барабана имеют отверстия, через которые нахо- дящееся в барабане бельё свободно омывается раство- ром мыла и соды. Благодаря особому устройству барабан получает нерегулярные резкие толчки налево, вверх, вниз, вправо и т. д. При этом бельё легко опро- кидывается и поворачивается. Перед пуском стиральной машины котёл заливают мыльным раствором, барабан заполняют предвари- тельно замоченным бельём в количестве не более пяти килограммов, считая вес белья в сухом виде, и наполняют водой запасной резервуар. После этого включают мотор и зажигают горелку, установленную под котлом. Нако- нец, лёгким нажимом на особый рычаг, укреплённый рядом с мотором, присоединяют последний к валу бара- бана. Нагревание раствора в котле до кипения длится 25—30 минут, в зависимости от температуры водопровод- ной воды, температуры окружающего воздуха и давления газа в сети. Одновременно с этим, при помощи пара, получаемого в котле, нагревается вода в запасном резер- вуаре. Бельё кипятится в течение получаса. После этого выключают газ, через специальный спускной кран из котла выпускают мыльный раствор и, открыв пробку в дне запасного резервуара за ушко, которое укреплено снаружи резервуара, спускают находящуюся в нём теп- лую воду в котёл. Бельё прополаскивается около 10 минут в этой тёп- лой воде, затем ещё два раза по 5 минут в холодной воде, и стирка заканчивается. Преимущество электростиральной машины с газовым подогревом перед другими типами механических стираль- ных машин заключается в дешевизне стирки, сохранно- сти ткани, а* также полной гарантии, что любая часть ткани будет доведена до температуры не ниже 100° С, т. е. дезинфицирована. . Для стирки 5 килограммов сухого белья в такой машине расходуется 200 граммов мыла, 75 граммов 25
соды, 85 литров воды, 3 гектоватт-часа электроэнер- гии, 1,5 куб. метра газа. Продолжительность стирки 60—75 минут. Стирка в электрической машине удлиняет срок служ- бы белья по сравнению с ручной стиркой, не уступая качеству последней. Вообще при механизированной стир- ке, по расчётам специалистов, один работник заменяет 7—8 работников, необходимых при ручной стирке. Кухонный электрический прибор для отбросов. Кто не знает, сколько хлопот и неприятностей доставляет удаление пищевых отбросов и сора из квартиры. Вы- несенные из кухни отбросы затем вывозят на свалку, на что затрачивается много труда и средств. Всего этого, оказывается, можно избежать, если поставить на кухне специальный электромеханический прибор, дающий воз- можность спускать твёрдые кухонные отбросы в кана- лизацию. По существующим правилам устройства и эксплоатации городских канализационных сетей в них воспрещается спускать какие бы то ни было кухонные и хозяйственные отбросы. Запрещается это потому, что это связано с возможностью засорения трубопровода, не рассчитанного на пропуск твёрдых отбросов. Но мел- кие или, точнее сказать, измельчённые отбросы спускать в канализацию можно. Это и осуществляется с помощью электрического дробильного прибора для отбросов. Этот прибор состоит из загрузочной камеры, дро- бильного механизма и электромотора. Прибор приво- дится в действие при повороте съёмной крышки загру- зочной камеры на определённый угол. Дробильный меха- низм нельзя включить при открытом загрузочном отвер- стии прибора; это сделано для того, чтобы мусор не мог быть выброшен наружу при работе прибора. Дробильный кухонный {прибор работает следующим образом. Отбросы из загрузочной камеры попадают на металлический зубчатый диск. Диск находится на удли- нённом валу электромотора и вращается вместе с ним со скоростью 1425 оборотов в минуту. При таком быстром вращении диска мусор, попадая на него, с силой отбрасы- вается на специальные ножи, расположенные с двух про- тивоположных концов по диаметру диска. Эти ножи или зубцы устроены так, что во время вращения сближаются с неподвижными частями дробильного механизма и дро- 26
бят, ломают, режут и рвут на мелкие куски всякие отбросы, за исключением металлических. Размельчённый мусор попадает в очень узкое прост- ' ранство между зубцами диска и зубчатым кольцом, распо- ложенным в нижней части корпуса прибора, где превра- щается в мягкую однородную, массу. Затем, через спуск- ную трубку, эта масса без затруднений попадает в домо- вую канализацию. В продолжение всего описанного процесса через кухонный прибор пропускается вода, которая гонит измельчённые отбросы до сточной трубы. Электромотор прибора мощностью 250 ватт питается от осветительной квартирной сети напряжением НО—127 вольт и расхо- дует около 0,1 гектоватт-часа электроэнергии на 1 кило- грамм мусора. Очевидно, что квартирный дробильный прибор соз- даёт большие удобства для городских хозяек, поскольку он избавляет их от хлопот по удалению мусора и обеспе- чивает более гигиеническое содержание квартир. II. УСТРОЙСТВО И ДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОТЕПЛОВЫХ ПРИБОРОВ 1. НЕСКОЛЬКО СЛОВ О ТЕПЛОВОМ ДЕЙСТВИИ ТОКА Как мы уже отмечали, электротепловые приборы ос- нованы на использовании одного из основных свойств электрического тока —свойства нагревать про- водники. Если по проволоке, плохо проводящей ток, иначе говоря, обладающей значительным сопротивлением, про-, пустить ток, в проволоке выделится значительное коли- чество тепла. Проволока нагреется до высокой темпера- туры. Нетрудно понять, почему это происходит. Поток электронов внутри проводника, образующий электри- ческий ток, на своём пути встречает атомы тех веществ, из которых состоит проводник. Электроны, взаимодей- ствуя («сталкиваясь») с этими атомами, передают им часть своей энергии. Это и приводит к нагреванию про- 27
водника, поскольку мы знаем, что тепловая энергия тела есть энергия движения атомов и молекул, его составляющих. Глубокое изучение тепловых действий тока в XIX веке было выполнено русским академиком Э. X. Ленцем, установившим закон о количестве выделяемой электри- ческим током теплоты. Ещё в середине XIX века появились первые приборы для использования тепловой энергии электрического тока. Попытки примене- ния электричества в бы- ту для приготовления пи- щи и отопления были сделаны в 1893 году. В первых опытах рас- калённые проводники в п р исутств ии кислор ода воздуха окислялись на- столько быстро, что про- должительное их нака- ливание электричеством было совершенно невоз- можным. Эту трудность удалось преодолеть в 1906 году благодаря^ изо- бретению нихрома — Академик Э. X. Ленц (родился в сплава трёх металлов, ни- 1804 году, умер в 1865 году), келя, хрома и железа. Этот сплав не окисляет- ся, обладает высокой жароупорностью и почти не изменяет своего сопротивления при высоких темпе- ратурах. С момента изобретения нихрома производство элек- трических тепловых приборов стало быстро развиваться и совершенствоваться. В настоящее время с помощью такого рода провод* ников, как нихром, преобразование электрической энер- гии в тепловую широко используется в быту. Приме- няя различного вида нагревательные приборы, полу- чают тепловую энергию для приготовления пищи, ки- пячения воды, обогрева помещений, для медицинских целей. 28
2. ПРЕИМУЩЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО НАГРЕВАНИЯ Применение электрического нагревания получило весьма широкое распространение благодаря тому, что оно во многих отношениях более выгодно, чем другие способы. Электрическое нагревание позволяет регулировать температуру простым изменением силы тока. Эта особенность электронагревания имеет большое значение для приготовления пищи. Благодаря отсутствию открытого пламени, вредных газов, дыма, золы, неизбежных в огневых приборах, при электронагреве уменьшается опасность пожара, отпа- дает необходимость в удалении продуктов горения, обес- печиваются лучшие условия труда домохозяек. При электрическом нагревании тепло распределяется рав- номерно; это улучшает качество приготовляемой пищи. Для применения электрического нагрева не нужны такие громоздкие и дорогостоящие сооружения, как нефтепроводы, газопроводы, воздухопроводы, топоч- ные камеры, дымовые трубы, зонты, колпаки и тому подобное. Наконец, электрическое нагревание допускает весьма совершенное использование тепла, поскольку электротеп- ловые приборы обладают большим коэффициентом полезного действия. Коэффициент полезного дейст- вия (сокращеннокпд) электротеплового прибора представ- ляет собой отношение количества полезного тепла, от- данного прибором, к общему количеству потреблённой за.это же время электрической энергии, выраженному в тех же единицах, что и тепло. Так, например, кпд нагревательных приборов, рабо- тающих на угле, не превышает 12—20%. Кпд прибо- ров, использующих жидкое топливо,доставляет 20—40%, а приборов, использующих газообразное топливо,— 30—50%. Кпд приборов с паровым нагревом находится в пределах 45—65%. В электрических нагревательных приборах тепловые потери значительно сокращаются, и кпд их равен 70—S0 %, а в некоторых случаях превышает 95%. 29
3. НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ Основу любого электротеплового прибора составляет его нагревательный элемент, то-есть - тот проводник, в котором выделяется тепло при прохожде- нии по нему тока. Обычно в бытовых электротепловых приборах (плитках, утюгах, чайниках, кофейниках) в качестве проводника применяют проволоку или ленту, изготовленную из специальных сплавов, имеющих высо- кое электрическое сопротивление: из нихрома, нике- лина, фехраля, константана и других. Помимо большого сопротивления, эти сплавы обла- дают (правда, не все в одинаковой степени) высокой тем- пературой плавления, что даёт возможность получить температуру нагрева элементов до 1000°С и выше. Кроме того, они обладают стойкостью против окисления при сильном и продолжительном нагревании с доступом воздуха, способностью переносить в известных пределах резкие изменения температуры нагрева. Нихром выдерживает температуру до 1100°С, плавится . при температуре 1400°. Рабочая темпера- тура — около 800°. Состав никелина таков: 67% меди, 32% никеля и 1% марганца. Никелин выдерживает температуру 1000° С, рабочая температура его —200°. Фехраль состоит приблизительно из 80% желе- за, 15% хрома и 5% алюминия, имеет рабочую темпера- туру 800° С. Константан изготовляется из меди, никеля и мар- ганца, выдерживает температуру 460°С, плавится при 1200° С; его рабочая температура не более 450°С. В электротепловых приборах, предназначенных для высокотемпературных процессов, применяются нагре- вательные элементы главным образом из нихрома и фех- раля. Для большей компактности электрического нагре- вательного прибора проволока или лента в нём нави- вается в виде спирали, почему такие элементы часто и называются нагревательными спиралями. Тепло от нагревательного элемента к нагревае- мому предмету передаётся при помощи теплопровод- ности, конвекции и лучеиспускания. 30
Мы часто являемся свидетелями того, как при сопри- косновении тел с различной температурой теплота от более нагретого тела передаётся менее нагретому; на- пример, утюг нагревает бельё, горячий чай —стакан и опущенную в него ложку и т. п. Передача теплоты не- посредственно от более нагретого тела менее нагретому (или от более нагретых частей тела менее нагретым) называется теплопроводностью. Распространение теплоты путём передвижения самйх нагретых частиц вещества называется конвекцией (буквально латинское слово «конвекция» означает пере- мещение). Например, при нагревании воды снизу ниж- ние нагретые и поэтому более лёгкие слои её поднимаются со дна вверх, а на их место вниз опускаются более тяжё- лые холодные верхние слои. Возникают так называемые конвекционные токи, температура воды по- степенно^ выравнивается и повышается. Перенос теплоты в воде и воздухе путём конвекции идёт быстрее, чем за счёт теплопроводности. Наконец, возможна также теплопередача путём ис- пускания и поглощения тепловой энергии телами, не соприкасающимися друг с другом,— лучеиспускание. В электрических нагревательных приборах тепло, выделяемое элементом, передаётся нагреваемому пред- мету либо одним из указанных путей, либо одновременно двумя и даже тремя способами теплопередачи. При этом часть выделяемого элементом тепла используется полез- но, то-есть идёт для нагревания предмета, другая часть аккумулируется (накапливается) в нагревательном прибо- ре, а некоторая часть переходит в. окружающую среду и представляет собой тепловые потери. Различают электрические нагревательные элементы открытые, закрытые и герметические. Электронагревательные элементы открытого типа со- стоят из ничем не ограждённых нагревательных спира- лей, которые подвешиваются свободно на специальных опорах из электроизолирующего материала или нама- тываются на такого же рода основание. В таких нагре- вательных элементах, благодаря непосредственному со- прикосновению воздуха со спиралью, передача тепла нагреваемому предмету (или в пространство) происходит- лучеиспусканием й' конвекцией. 31
Преимущество таких нагревателей заключается в про- стоте конструкции, лёгкости ремонта, относительной их дешевизне и быстроте нагрева прибора. Один из существенных недостатков этого типа электри- ческих нагревателей состоит в том, что при открытой спи- рали очень легко может произойти замыкание её витков нагреваемыми металлическими предметами, например, посудой, а также порча самой спирали, находящейся под током, при попадании на неё пыли, жидкости, кусочков пищи, металла. Нагревательные элементы закрытого типа состоят из нагревательных спиралей йли лент, помещённых в спе- циальную защитную оболочку, которая предохраняет их от механических повреждений, но не защищает от доступа воздуха. Проводник в этом элементе наматывается на широкую пластинку из жароупорного изоляционного материала, (например, слюды), такими же пластинками прикрывается с двух сторон, а затем зажимается между металличе- скими плоскостями (для улучшения теплоотдачи). Передача тепла нагреваемой части электрического прибора или нагреваемому веществу от такого элемента происходит почти полностью путём теплопроводности. Преимуществом нагревательных элементов закрытого типа является их сравнительная долговечность. Недо- статки таких элементов в том, что их изолирующий материал, обладая слабой теплопроводностью, препят- ствует полному использованию тепла проводника. На- пример, спираль закрытой чугунной плитки, нагреваясь до 900—1000° С, создаёт на поверхности прибора темпера- туру всего только 600—700° С. Герметически закрытые нагревательные элементы пред- ставляют собой стальные или медные трубки, внутри которых в электроизолирующей массе заделана без до- ступа воздуха нагревательная спираль. Электроизолирую- щая масса при этом обрабатывается так, что, наряду с высокими изоляционными качествами, она приобретает огнестойкость, а также достаточную теплопроводность. Отдача тепла нагреваемому предмету герметическими нагревательными элементами происходит путём тепло- проводности и частично путём излучения. Их преимуще- ства перед другими типами нагревательных элементов 32
следующие: спираль в них не окисляется, не загрязняется, что увеличивает срок её службы; они обеспечивают хоро- шие условия теплоотдачи, уменьшают чувствительность прибора к сотрясениям. В нагревательных элементах всех типов проводники тока тщательно изолируются от корпуса электроприбора и других металлических частей с помощью электроизоля- ционных материалов. Для бытовых нагревательных приборов применяют такие материалы, которые обладают высокими электро- изоляционными свойствами и высокой механической прочностью, так как они должны выдерживать частые колебания температуры и при нагревании должны рас- ширяться в такой6 же мере, как и проводники. Кроме того, они должны иметь малую гигроскопичность (способ- ность вбирать в себя влагу из воздуха) и хорошую тепло- проводность. Наилучшими изоляторами для электротепловых при- боров с температурой нагрева не свыше 500° С считаются фарфор, натуральная слюда и жароупорный миканит (кусочки слюды, склеенные жидким стеклом или борной кислотой). Для приборов с температурой нагрева в 600— 800°С применяется алунд—почти чистая окись алюминия, жжёная магнезия — порошок окиси магния или кварце- вый песок. Наконец, для приборов с более высокой темпе- ратурой нагрева чем 800° С применяется шамот (огне- упорная глина) и периклаз (продукт обработки магне- зита). В некоторых электротепловых приборах в качестве изолирующего материала можно встретить ещё и асбе- стовый картон. Но его нельзя считать вполне пригодным для этой цели ввиду того, что он обладает гигроскопич- ностью и малой теплопроводностью. Выше мы отмечали, что некоторая часть тепла, выде- ляемого нагревательным электрическим элементом, те- ряется, переходит в окружающую среду, что уменьшает коэффициент полезного действия прибора. В целях сокра- щения бесполезных тепловых потерь и для достижения наилучших условий использования, тепла, выделяемого накалённым элементом, применяют тепловую изоляцию. Для тепловой изоляции используют материалы, имею- щие малый удельный вес, малые теплоёмкость и электро- проводность, не меняющие своих свойств и не выделяющие 3 И. Ф. Добрынин 33
газов при нагреве. В приборах с высокой температурой нагрева для тепловой изоляции используется асбест, слю- дяная крошка, шамотная глина, фарфоровый бой, сте- клянная вата. 4. ЭЛЕКТРОПРИБОРЫ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПИЩИ Электрические плитки открытого типа. Из всех элек- тротепловых приборов электрические плитки получили наибольшее распространение в домашнем хозяйстве. Они РйС. 11. Настольная электроплит- ка открытого типа. очень удобны и универ- сальны. На них можно варить, жарить и подогре- вать пищу, нагревать воду и т. д. Конструкции их отличаются очень большим разнообразием, от простой настольной плитки с од- ним местом нагрева до сложных плит с несколь- кими конфорками и авто- матическим регулятором их температуры. Каждая плитка состоит из нагревательного элемента, электроизоляционного осно- вания (керамики), контактных штифтов и соединительного шнура. Наиболее простой по конструкции является одно- конфорная настольная электроплитка с открытым нагре- вательным элементом мощностью до 700 ватт (рис. 11). Нагревательный элемент открытых электроплиток пред- ставляет собой спираль, свитую из нихромовой или фех- ралевой проволоки и уложенную в желобки керамиче- ского основания. Керамическое основание, являющееся вместе с тем и аккумулятором теплоты, помещается в корпус электроплитки. Корпус изготовляется из листово- го железа, чугуна или алюминия и бывает круглой, квад- ратной или восьмигранной формы. На дне плитки лежит слой тепловой изоляции. К корпусу прикреплены метал- лические ножки также с теплоизолирующими подклад- ками, предохраняющими место их опоры от нагрева. Иногда под плиткой укрепляют защитный металлический экран, 34
отражающий тепловые лучи и тем предохраняющий по- верхность, на которой стоит плитка, от перегрева. ' Концы нагревательной спирали в этой плитке пропу- щены через керамический диск внутрь плитки и прикреп- лены гайками к контактным штифтам, расположенным на боковой или нижней части корпуса. Чтобы концы спи- рали внутри плитки случайно не соединились, на них иногда надевают изоляционные фарфоровые бусы. Контактные штифты прочно закреплены в корпусе плитки и тщательно изолированы от него фарфоровыми втулками, шамотовыми или слюдяными шайбами. Когда контактные штифты устанавливаются на боковой стороне плитки, они имеют защитную обойму. Однако такая обойма, выступающая снаружи корпуса, портит внешний вид плитки; к тому же её легко мож- но повредить. Поэтому более удобны плитки, в кото- рых контактные штифты помещаются внутри ножки или корпуса. Для регулирования температуры в плитках ставятся две одинаковые по мощности спирали, позволяющие получить две степени нагрева, или две спирали различной мощно- сти, дающие три степени нагрева. Плитка с двумя степенями нагрева имеет три контакт- ных штифта и снабжена шнуром с тремя концами, на которых закреплены фарфоровые гильзы с медными контактными втулками. Три конца в соединительном шнуре получаются путём разветвления одного провода. Гильза неразделённого провода шнура обычно делается цветной, а провод её имеет особую оплётку. На рисунке 12 показана схема регулировки темпе- ратуры нагрева в плитке с двумя спиралями разной мощности. В положении А включена спираль слабой мощности, дающая слабый нагрев, в положении Б включена спираль большей мощности, дающая среднюю температуру, в положении-В включены обе спирали, дающие наибольшую степень нагрева. В плитках, выпускаемых московским заводом «Динамо», уложены две спирали различной мощности, дающие двухступенчатый нагрев. Мощность спирали слабого нагрева 180 ватт, а спираль, дающая сильный нагрев, 3* 35
потребляет мощность в 600 ватт. Первая спираль уложена во внутренних желобках керамического основания, а вторая — во внешних. Переключение спиралей на разные степени нагрева производится перестановкой штепсель- ной колодки соединитель.юго шнура. Особенно удобны такие плитки тем, что для их нагрева практически почти не требуется времени. При включении в электрическую сеть открытой плитки нагревательный элемент её немедленно накаляется, и плитка готова к использованию. Коэффициент по- лезного действия плиток открытого типа достигает 50%. Рис. 12. Схема регулировки температуры нагрева в плитке с двумя спиралями разной мощности. Однако недостаточная защищённость спирали от попа- дания на неё жидкой пищи, пыли и других веществ в та- кого рода плитке несколько снижает её достоинства. Неко- торые жидкости, попадая на раскалённую спираль, быстро высыхают, оставляя на ней корку. Корка затрудняет отдачу тепла в пространство, вследствие чего спираль в месте образования корки перекаляется и перегорает. Это наиболее частое повреждение плиток открыто- го типа. Электрические плитки закрытого типа. Нагревательный элемент в такой плитке из нихромовой проволоки запрес- сован в жароупорном керамическом основании, имеющем 36
форму кольца. Сверху и снизу это керамическое кольцо прикрыто железными крышками и при помощи трёх ножек, имеющих высоту 15 миллиметров, укреплено на подставке (корпусе). Свободное пространство между элементом и подставкой, а также полированная и хроми- рованная поверхность подставки, способствующая отра- жению тепловых лучей, предохраняют стол или окно, где может быть установлена такая плитка, от перегрева. р нижней части элемента есть отверстие, через которое проходят концы спирали. При помощи специального, хорошо изолированного проводника концы соединяются с контактными штифтами, укреплёнными в особой колодке на одной из ножек плитки. Токоведущие проводники, соединяющие элемент с контактной колодкой плитки, изолированы плотно нани- занными на них фарфоровыми бусами. Мощность этой плитки 700 ватт, она рассчитана на напряжение 127 вольт. Максимальная температура на её поверхности около 550° С. В некоторых моделях закрытых электрических плиток завода «Электрик» внутри керамического кольца запрессо- вывают не одну, а две нагревательные спирали, чем дости- гается, как мы уже говорили, возможность регулирования температуры нагрева. Коэффициент полезного действия описанных моделей плиток с кольцевыми закрытыми элементами достигает 65%. Закрытые электрические плитки изготавливаются не только кольцевой, но также и дискообразной формы с нагревательным элементом, прикрытым чугунной пласти- ной. При включении чугунных электрических плиток в сеть их нагревательный элемент в течение 20 минут достигает температуры не ниже 400° С; коэффициент полезного дей- ствия таких плиток равен 40%. Некоторые плитки закрытого типа имеют трубчатый элемент, залитый в чугунное или алюминиевое основа- ние,— диск. Спираль в трубчатом элементе запрессована в окиси магния. Благодаря хорошей теплопередаче и малой теплоёмкости трубчатых элементов нагрев плитки, снаб- жённой такими элементами, до рабочей температуры со- вершается в 1—2 минуты. 37
Плитки закрытого типа весьма удобны для применения в быту, так как они имеют прочные металлические крыш- ки, предохраняющие нагревательный элемент от механи- ческого повреждения и попадания на него влаги. А спи- раль в них, чаще всего герметически закрытая, не подвер- гается окислению и имеет сравнительно продолжительный срок службы. Закрытые плитки более безопасны в пожарном отно- шении и дают более равномерный нагрев. Отрицательными свойствами закрытых чугунных пли- ток является несколько пониженный кпд и относительная медленность их действия. Непосредственно после вклю- чения такой плитки в электрическую сеть некоторое время электроэнергия расходуется на прогрев чугунной пла- стины. Но для приготовления некоторых кушаний требуется медленный процесс нагревания и подогревания. И в этих случаях чугунная закрытая плитка, несмотря на свои недостатки, может с успехом применяться в домашнем обиходе. Подогреватели. Разновидностью настольных электро- плиток являются подогреватели — специальные приборы для подогрева пищи и длительного сохранения её в горя- чем виде. Приборы эти обычно имеют малую мощность. Очень часто подогреватели изготовляют в виде пластин прямоугольной формы на низких ножках с двумя руч- ками или же в виде столиков. В них применяют закрытые нагревательные элементы. На этих приборах можно подо- гревать несколько блюд сразу. Электроэконом. Подогревание пищи на открытой на- стольной плитке, а также на плитке, имеющей закрытый нагревательный элемент, связано с непроизводительной потерей части тепла. Бесполезно теряется тепло в окру- жающее пространство от плитки и от посуды, стоящей на ней, в связи с чем расходуется зря некоторая часть элек- троэнергии. Можно ли уменьшить непроизводительные потери тепла в электрических нагревательных приборах и сокра- тить расход электроэнергии на приготовление пищи, а стало быть повысить экономичность пользования электро- энергией в качестве источника тёпла? Да, можно. Для этого нужно изолировать электрический очаг тепла от 38
окружающей среды. Подобного устройства бытовой при- бор для приготовления пищи и называется электро- экономом. Корпус электроэконома делается в виде шкафа или в виде цилиндра с двойными металлическими стенками. Между стенками находится теплоизолирующая масса, задерживающая бесполезное излучение тепла. Внутри в нижней части электроэконома устанавливает- ся обычная электрическая плитка с нагревательными эле- ментами мощностью от 600 до 1200 ватт. Обогреваемое про- странство его загружается не одной посудой, а двумя или больше, в зависимости от ёмкости и размеров электроэко- нома. Непосредственно на плитку устанавливается посу- да с кушаньем, требующим более интенсивного нагрева, например, кастрюля с борщом. Над ней, на специальную выдвижную решётку, помещают посуду с другим кушаньем, требующим тепла меньше, чем первое блюдо. Излучаемое плиткой тепло прежде всего передаётся нижней кастрюле, а затем частично аккумулируется внутри электроэконома. Второе блюдо в электроэконо- ме по существу готовится на отходах тепла от первого. Благодаря аккумуляции тепла процесс приготовления пищи в электроэкономе происходит быстрее, чем на обыч- ных плитках, где свободное излучение тепла исключает его накапливание и где «отходы» тепла бесполезно рас- трачиваются. Кроме большой экономии тепла и, следовательно, электроэнергии, электроэконом имеет ещё то преимуще- ство, что качество кушаний, приготовляемых в нём, зна- чительно повышается. Пища не подгорает, не выкипает, не пережаривается и лучше сохраняет свои питательные и вкусовые качества. Достигается это в электроэконбме путём автоматического регулирования температуры. Система автоматического регулирования электрона- грева, как правило, сводится к автоматическому отклю- чению или включению в электрическую сеть всего элек- тротеплового прибора или части его. Прибор, который позволяет автоматически поддерживать в электроэкономе заданную температуру, называется термостатом. Действие такого термостата основано на использова- нии свойства металлов расширяться (или удлиняться) при нагрёве. Берут несколько металлических пластинок 39
из различных металлов. Пластины обладают различной степенью расширения при нагревании (другими сло- вами, имеют различные коэффициенты расширения). Зара- нее, опытным путём, определяют, на какую величину удлиняется та или иная пластинка при определённой тем? пературе, и пластинку помещают на такое расстояние от выключателя в термостате. Пластинки соединяют проводами с указателем темпе- ратуры, находящимся снаружи электроэконома. Предположим, что мы поставили указатель на 80° С и тем подвели его к пластинке № 1, дающей нужное нам линейное расширение (т. е. удлинение) именно при тем- пературе 80° С. Как только температура внутри электро- эконома повысится до этой величины, пластинка № 1 уд- линяется настолько, что приведёт в действие выключа- тель и разомкнёт цепь тока. Когда указатель поставлен на 90° С, в контакт вступает другая пластинка, тре- бующая более высокой температуры для соответствую- щего удлинения, и т. д. После выключения нагревательного элемента плитки температура внутри электроэконома начинает постепенно снижаться. Но вследствие хорошей тепловой изоляции стенок электроэконома это снижение температуры про- исходит медленно, и пища в это время дозревает, а затем сохраняется в горячем состоянии нужное время. Чтобы приготовить обед на 5—6 человек в электро- экономе мощностью 600—700 ватт при напряжении сети НО—127 вольт, требуется работа электроэконома всего в течение 3 часов. Расход электроэнергии в среднем со- ставляет 2,8 гектоватт-часа в день на приготовление обеда из трёх блюд на одного человека. Электрическая духовка. По конструкции электррду- ховка очень близка к электроэконому. Она состоит из корпуса в виде коробки или ящика с дверцей спереди. 4 Стенки её так же, как и у электроэконома, двойные, с усиленной тепловой изоляцией. Внутреннюю поверхность духовки обрабатывают специальным лаком для защиты от ржавчины, а снаружи покрывают стенки светлой эмалью. В отличие от электроэконома, духовка имеет два на- гревательных элемента различной мощности, расположен- ных в нижней и верхней её частях, а иногда и в стенках. Мощность их в разных моделях — от 430 до 1400 ватт. 40
Наличие двух нагревательных элементов даёт возмож- ность в случае необходимости получать в духовке гораздо' более высокую температуру, чем в электроэкономе. А так как каждый элемент имеет особый выключатель, действую- щий также автоматически, то можно регулировать её тем- пературу по трём различным степеням. При этом самую высокую степень нагрева применяют для жарения боль- ших кусков мяса, среднюю — для варки первых блюд и выпечки пирогов, а низшую — для подогрева пищи и приготовления печенья. Таким образом в электродуховке возможно так же, как и в электроэкономе, приготовлять полностью весь обед, но с несколько большим расходом энергии. Электрические плиты. Домашняя электрическая плита соединяет в своей конструкции описанные выше нагрева- тельные приборы: плитку, электроэконом и духовку. Основная рабочая часть её аналогична настольной плитке. Корпус такой плитки вместе с нагревательным элементом укрепляют в конфорочном углублении на верхней поверх- ности электрической плиты. Для домашнего хозяйства электрическая плита равно- ценна обычной кухонной плите на дровяном или угольном топливе. Но, имея электрическую плиту, домашняя хо- зяйка избавлена от забот о топливе, о его доставке и хранении, об удалении продуктов горения (золы, шлака, дыма). Особенно важным техническим преимуществом элек- трической плиты является система автоматического регулирования температуры нагрева её поверхности и внутренних устройств. Эта система освобождает домаш- нюю хозяйку от необходимости наблюдать за ходом приготовления пищи или регулировать температуру. Приготовляя, например, обед, хозяйка наполняет по- суду продуктами для различных кушаний, и помещает посуду с этими кушаньями на открытую поверхность, в духовой шкаф или в электроэконом плиты. Затем она уста- навливает регулятор выключателя занятого элемента на показатель длительности нагрева, требуемый для куша- ний, и может больше не подходить к плите до самого обеда. Электронагревательные элементы будут своевре- менно выключены, а температура пищи в течение дли- тельного срока сохранится на необходимом уровне. 41
Электрические плиты, снабжённые духовкой и элек- троэкономом, будучи включены в сеть в часы наименьшей нагрузки электростанций (ночью), дают возможность аккумулировать тепло для использования его в те часы, когда включение плиты невозможно из-за пере- грузки сети. Такой режим работы электрических плит термос- ного типа наиболее желателен для равномерной загрузки Рис. 13. Электрическая плита с духовкой. электростанций. (Плиты термосного типа имеют устрой- ства, предохраняющие от быстрой потери тепла.) Конструкции и оформление домашних электрических плит очень разнообразны. На рисунке 13 вы видите одну из моделей двухконфо- рочной плиты с духовкой. Конструкция этой плиты позво- ляет включать раздельно плитки или духовку. Каждая плитка имеет обычно керамическое основание, которое по- мещено в обойму и покрыто съёмной чугунной глухой крышкой. В керамическое основание заложены две сни- 42
рали из нихромовой или фехралевой проволоки. Спира- ли могут быть включены на три степени нагрева. При напряжении сети ПО—127 вольт мощность слабой .степени достигает 130 ватт, средней — 470 ватт и сильной —, 600 ватт. Следовательно, максимальная одновременно по- требляемая мощность нагревательных элементов плиты составляет 1200 ватт. На передней стенке плиты, сверху, помещены специаль- ные переключатели для регулирования степени нагрева её элементов. Два крайних предназначены для конфорок, средний — для духовки. Духовка и внутренняя стенка её дверки изготовлены из алюминия и изолированы от стенок корпуса плиты теплозадерживающими прокладками. Обогревается ду- ховка двумя трубчатыми нагревательными элементами мощностью по 400 ватт каждый, расположенными внутри неё, сверху и снизу. Переключатель духовки обеспечивает раздельный нагрев её элементов. Тостер. Это специальный прибор для сушки ломтиков хлеба. Он представляет собой металлическую коробку, внутри которой вертикально укреплён электронагрева- тельный элемент из нихромовой ленты, навитой на пла- стинку из миканита. Мощность элемента 400 ватт. С двух сторон тостер имеет откидные стенки; между стенками и элементом расположены решётчатые рамки. Тонкие ломтики хлеба укладывают на внутренние поверх- ности откидных стенок, закрывают эти стенки, прижимая ломтики к рамкам, и включают прибор в сеть. В течение 5—6 минут хлеб равномерно обжаривается, покрываясь румяной корочкой. Верхняя крышка тостера может быть использована также для подогрева пищи. * * $ Описанными приборами для приготовления пищи да- леко не исчерпывается разнообразие их в домашнем хо- зяйстве. В настоящее время техника позволяет выраба- тывать и применять в быту много мелких специальных приборов, как то: электрические сковородки, вафельни- цы, приборы для варки яиц и сосисок, для подогрева- ния молока в бутылочках, для печения бубликов. Име- ются и электроприборы для жарения мяса, пирожков, 43
картофеля в кипящем жиру (фритюрницы). Приготовле- ния кушаний на этих приборах происходит быстрее, чем при каком бы то ни было другом способе жарения. 5. ЭЛЕКТРОПРИБОРЫ ДЛЯ НАГРЕВАНИЯ ВОДЫ Электрические кипятильники с открытой спиралью. Самым простым электротепловым прибором для нагрева небольшого количества воды является электрический ки- пятильник с открытым нагревательным элементом. Он представляет собой прямоугольную фарфоровую пла- стинку с продольными желобками, в которые уложена спираль из константановой проволоки. Сверху спираль прикрыта фарфоровой же оболочкой. Через эту оболочку концы спирали выводят наружу, изолируют бусами (для предохранения от случайного замыкания их между собой) и соединяют с одним концом гибкого шнура, имеющего на другом конце штепсельную вилку. Такой прибор очень дёшев, его легко ремонтировать. Почти вся теплота, образующаяся в нём от нагрева спи- рали, передаётся воде, поэтому коэффициент полезного действия его достигает 95—97%. , Однако применение кипятильников с открытой спи- ралью для кипячения воды, употребляемой в пищу, не рекомендуется, потому что константановая проволока и выводные проводники при нагревании в воде дают раз- личные, в том числе и вредные продукты.' Второй недостаток открытого кипятильника состоит в том, что на его спирали образуется накипь, которая ухуд- шает теплопередачу от спирали к воде. В результате ^того спираль перегревается, что приводит её к преждевремен- ному перегоранию. k Трубчатые электрические нагреватели. Эти приборы (рис. 14) не имеют недостатков первого водонагревателя и потому с успехом могут применяться для кипячения питьевой воды, чая и пр. Конструкция их более совершенна. Нагревательный элемент (спираль) этцх нагревателей герметически закрыт в металлической никелированной, хромированной или вылуженной трубке, диаметром от 7 до 10 миллиметров. Место выхода концов спирали из трубки тщательно защищено от воды. В промежутках между отдельными витками спирали и между спиралью 44
и стенками трубки находится электроизоляционная масса. Трубка в средней своей части свита кольцами или петлёй, уложенными горизонтально или вертикально. Нагрева- тель снабжён ручкой, изготовленной из фарфора или теп-? лостойкой пластической массы. Через дит шнур, оканчивающийся штепсельной вилкой. Такие нагреватели выпускаются мощностью в 450, 500, 600 и 750 ватт для напряжения тока 127 и 220 вольт. Темпе- ратура нагрева спирали в них достигает 110° С. Для нагрева трубчатым электрическим нагревателем двух стаканов воды до ки- пения при начальной температуре воды 18° С требуется 6 минут, кпД такого нагревателя равен 85%. Если при этом вся поверхность нагревателя будет по- стоянно погружена в воду, срок службы трубчатого нагревателя достигает2000 ра- бочих часов. Единственный недочёт конструкции трубчатых электрических нагревателей в том, что если спираль в них перегорит, то весь прибор приходит в негодность, так как заменить спираль в домашних усло- виях нельзя. Электрический чайник. Кипячение воды для чая возможно не только трубчатым нагревателем, но и в спе- циальном электрическом чайнике (рис. 15). Такие чайники имеют двойное дно, в котором помещён нагревательный элемент из нихромовой или фехралевой ленты, намотанной на жароупорную пластинку (рис. 16). Концы ленты при помощи тонких гибких латунных или медных полосок присоединяют к контактным штифтам, которые крепят,в предохранительной обойме внизу на боковой части элек- троприбора. На контактные штифты надевают штепсель- ную колодку шнура, через который электрический чайник включается в сеть. Корпус чайника в одних моделях цилиндрической, в дру- гих—сферической (куполообразной) формы, изготовляется из латуни. Внутренняя поверхность его лудится, все наруж- ные металлические поверхности полируютсяихромируются. ручку поохо- Рис. 14. Трубча- тый водонагре- ватель. 45
В последнее время электрические чайники делаются со спиральным нагревательным проволоки, изолированной от Pre. 15. Электрический чайник. элементом из фехралевой корпуса чайника надетыми на неё керамическими бу- сами (рис. 17). Спираль с бусами уложена по на- ружной стороне дна чай- ника и покрыта тепло- изоляционной асбестовой крышкой. Концы этой спи- рали прикреплены к кон- тактным штифтам непо- средственно. Чайники выпускаются емкостью 1,25—1,6 литра, на напряжение сети 127 или 220 вольт, мощностью 600—660 ватт. Вода нагревается в электрических чайниках до кипения за 15 минут. - Чайник значительно экономичнее электрической на- стольной плитки, так как нагревательный элемент его, помещённый в закрытом пространстве, лучше отдаёт тепло воде. Однако интенсивность отдачи тепла со временем может уменьшиться, если внутри чайника образуется накипь, которая, как уже было отмечено, представляет 46
собой прослойку, плохо проводящую тепло. Для удаления образующейся в чайниках накипи пользуются горячим раствором соляной кислоты. Электрические кофейники. Кофейник так же, как и чайник^ имеет дно и поддон, между которыми помещается нагревательный элемент/ Устройство нагревательного элемента в электрических кофейниках и чайниках оди- наково. В отличие от чайников электрические кофейники снабжены съёмными сетками или вставными специальными приспособлениями для варки кофе, так называемыми гейзерами. Рис. 17. Нагревательный элемент спиральной формы. Гейзер электрического кофейника представляет собой небольшой сосуд в виде чашечки, имеющий сетчатое дно. Посредине дна вставлена открытая с обеих сторон трубка, по длине соответствующая высоте кофейника. В сосуд на- сыпают молотый кофе. Когда вода закипает, она начинает бить фонтаном из трубки, омывает кофе и сквозь мел- кие отверстия в дне сосуда попадает в нижнюю часть ко- фейника. В крышки кофейников вставляют «смотровое окно» из жароупорного стекла, через которое наблюдают за про- цессом' варки кофе. Время приготовления двух литров кофе в электриче- ском кофейнике мощностью 600 ватт при нормальном 47
напряжении тока равно 20—25 минутам; приготовленное в нём кофе отличается очень высокими вкусовыми каче- ствами. Электрические кастрюли. Кастрюли обычно изготов- ляются из латуни или алюминия, с двойным дном, в сво- бодное пространство которого закладывается электрона- гревательный элемент. Нагревательный элемент кастрюли состоит из нихромовой или фехралевой ленточки, намо- танной на жёсткую миканитовую пластину. Подключение Рис. 18. Электрическая кастрюля. Внизу — схема переключения спиралей кастрюли, имеющей три степени нагрева. спирали к контактным штифтам и крепление их на корпусе кастрюли производятся так же, как и у электрического чайника. Мощность кастрюль зависит от их ёмкости; часто для двухлитровых кастрюль применяются элементы мощ- ностью 600 ватт. В такой кастрюле вода комнатной тем- пературы закипает примерно через 20 минут. Заводом «Электрик» выпускается кастрюля на три степени нагрева (рис. 18). В ней можно сначала получить высокую температуру, при которой жидкость быстро закипает, затем можно переключить сопротивление и продолжать варку при несколько сниженной температуре, 48
и, наконец, можно только поддерживать пищу в горячем состоянии при слабой степени нагрева элемента. Слабый нагрев кастрюли также используют при тушении мяса, картофе л я, овощей. Электрические водонагреватели. Тёплую или горячую воду в большом количестве, например, для стирки, душа, ванны, для мытья полов, посуды и т. п. можно получить с помощью специальных электрических водонагревателей. Имеется несколько видов домашних водонагревателей. Бывают водонагреватели, присоединённые к водопроводу. Вода в них подаётся непрерывно и нагревается до нужной температуры мощными элементами, а затем тут же исполь- зуется для той или иной практической цели. Другие нагреватели не присоединены к водопроводу и перед каждым включением их в работу требуют наполнения водой. Нагретую воду из них употребляют либо также не- медленно, либо сохраняют на более или менее продол- жительный срок (8—10 часов). Особенностью устройства второго вида нагревателей — своеобразных аккумуляторов горячей воды — является наличие тепловой изоляции вокруг медного или железного оцинкованного сосуда, из которого делаются эти нагрева- тели. Благодаря теплоизоляции нагревание воды в такого рода электрических аккумуляторах возможно как раз в часы наименьшей загрузки электрических станций и не вызовет излишнего перенапряжения сети. Внутри нагревателя в горизонтальном или вертикаль- ном положении вставлен один или несколько герметически закрытых трубчатых нагревательных элементов в виде продолговатых петель. Аккумуляторы нагревают воду до 85° С и автомати- чески выключаются температурным регулятором, устроен- ным как обыкновенный термостат. Для нагрева аккумулятора емкостью 10 литров до температуры 10° С требуется электроэнергии 1,25 гекто- ватт-часа, а до температуры 80° С—10 гектоватт-часов (или 1 киловатт-час). Коэффициент полезного действия аккумуляторов достигает 93%. Поскольку потребление электроэнергии аккумулято- рами горячей воды довольно значительно, целесообразно пользоваться ими в ночные часы, когда электростанции работают с неполной нагрузкой. 4 И. Ф. Добрынин 49
6. ЭЛЕКТРОПРИБОРЫ ДЛЯ ОТОПЛЕНИЯ ПОМЕЩЕНИЙ Конвекционные печи» Электричество как источник тепла для отопления помещений занимает у нас в быту ещё скромное место. Но по мере роста энерговооружён- ности страны и сокращения стоимости энергии электриче- ское отопление помещений будет получать всё более широ- кое распространение. Электрические печи сравнительно с конструкциями других печей очень удобны, так как требуют мало места, легко переносимы и поэтому могут быть установлены всю- ду, где в них имеется необходимость и куда подведена проводка электрического тока. Одной электрической печ- кой можно в разное время обогреть несколько комнат и обогреть достаточно быстро, что особенно важно в тех^слу- чаях, когда необходимо в короткое время поднять тем- пературу воздуха в детской комнате, в спальне, ванне и других подобных помещениях. Эти преимущества электрических печей дополняются высоким коэффициентом полезного действия. Для обогревания помещений применяются два типа электроприборов: конвекционные печи, обогревающие по- мещение путём конвекционных токов нагретого возду- ха, и отражательные печи (а также электрокамины), отдающие тепло в окружающее пространство лучеиспус- канием. На рис. 19 изображена схема конвекционной эле- ктрической печи. Особенности устройства конвекцион- ной электропечи позволяют аккумулировать тепло и со- хранять его в течение нескольких часов. Каковы эти осо- бенности? Наружные стенки её — изразцовые, защищены от нежелательных тепловых потерь изоляционными про- кладками из шлаковой шерсти. В середине во всю длину печи проходит воздушный канал, открытый внизу и закры- вающийся вверху. Пространство между наружными стен- ками печи и воздушным каналом заполняется аккумули- рующей тепло массой, в которую укладываются трубчатые нагревательные элементы. В качестве материала для ак- кумуляции тепла применяются песок, зернистый тальк, толчёный кирпич. 50
При включении в электрическую сеть нагревательные элементы печи всё своё тепло отдают аккумулирующей массе, как бы «заряжают» её теплом. Для обогревания помещения открывают воздушный канал, и по нему свободно начинает проходить поток воз- духа. Ребристая или снабжённая фигурными выемками Зажим для присоединения к сети Рис. 19. Разрез конвекционной электрической печи. поверхность канала способствует быстрому нагреванию воздушного потока, за счёт чего происходит «разрядка» печи. Ввиду относительно высокого потребления электриче- ской энергии теплоаккумулирующими печами, их заряжают теплом ночью, в часы наименьшей нагрузки электростан- ций. Период зарядки их продолжается 6—8 часов. Отклю- чаются от сети они автоматически, по достижении своей 4* 51
рабочей температуры, равной обычно 70° С. Отдача тепла ими продолжается 16—17 часов, в течение которых в поме- щении, где они установлены, поддерживается ровная тем- пература. Мощность таких печей бывает от 1000 до 4000 ватт, в зависимости от их размеров. Электрическое отопление, как совершенно самостоя- тельный способ обогревания помещений, в современных условиях, лишь в редких случаях может быть признан вполне целесообразным. Однако уже теперь можно часто встретить разного рода электротепловые устройства, применяемые в виде дополнения к основному способу отоп- ления (печному или центральному). К этому роду тепловых приборов относятся элек- трокамины с открытым или закрытым рефлектором и отражательные печи. Электрический камин с закрытым рефлектором. В лёг- ком металлическом ящике на ножках помещён нагрева- тельный элемент из фехралевой проволоки, намотанной на керамическое основание, имеющее вид стержня цилин- дрического или крестообразного сечения. Такой стержень с нагревательной спиралью горизонтально укреплён между стенками камина. С лицевой стороны камин имеет длин- ное окно, защищённое решёткой. Через это окно выходят тепловые лучи, отражаясь от рефлектора, укреплённого за нагревательным элементом, на задней стенке камина. Рефлектор — латинское слово, здесь употреблено в смысле: отражатель лучей, имеющий вогнутую полиро- ванную поверхность. Иногда корпус электрокамина с закрытым рефлекто- ром снабжается искусственными раскалёнными углями, что даёт иллюзию настоящего камина. Наружная по- верхность электрокаминов покрывается жароупорной краской. Сзади камина укреплены штифты, через которые он присоединяется к электросети съёмным шнуром. Электрический камин с открытым рефлектором (рис. 20). Он отличается от предыдущего типа формой корпуса; применяется же он, как и первый камин, главным обра- зом для местного обогрева, направленными лучами. Здесь, нагревательный элемент, подобный описанному выше, также укреплён горизонтально перед рефлектором. Под- 52
держивающей опорой элемента в камине с открытым рефлектором являются специальные пружинящие пат- роны, -вставленные в заднюю стенку рефлектора. К пат- ронам приключается несъёмный шнур, через который камин питается током. Нагревательный элемент камина с открытым рефлек- тором защищён от случайных прикосновений к нему ме- таллической сеткой. Рис. 20. Электрический камин с открытым рефлектором. Как источники тепла электрокамины просты по уст- ройству, легко разбираются и монтируются. Для наилуч- шего использования тепла каминов необходимо только, чтобы рефлекторы их всегда были чистыми. Мощность нормальных каминов 400—750 ватт, а каминов увеличенных размеров — до 2000 ватт. Отражательная печь. Разновидностью электрокаминов являются так называемые отражательные печи. Отража- тельная печь (рис. 21) состоит из вогнутого металлического зеркала (рефлектора), в центре которого располагается электронагревательная нихромовая спираль. Спираль 53
намотана на керамическое основание, имеющее форму кону- са и снабжённое цоколем, как у электрической лампочки. Рис. 21. Отражательная элек- трическая печь. Цоколь ввинчивают в патрон, укреплённый через шарнир вместе с рефлектором на ме- таллической подставке. При включении тока нихро- мовая спираль печи в течение 3—5 минут накаливается до красного каления и даёт силь- ный тепловой поток на рас- стояние 2—4 метров. Нагре- вательный элемент печи имеет съёмное ограждение, препят- ствующее случайному прикос- новению к нему. Мощность элементов печи устанавливает- ся в пределах от 500 до 750 ватт. Отражательную печь приме- няют в случаях, когда жела- тельно направить излучение тепла в определённую сторону. Изменение направления тепло- вых лучей достигается пово- ротом рефлектора на шарнире, а также поворотом всей печи в нужном направлении. 7. УТЮГИ, ГРЕЛКИ И ДРУГИЕ ЭЛЕКТРОТЕПЛОВЫЕ ПРИБОРЫ Электрические утюги. Электрические утюги в домашнем быту получили большое распространение. Пользование ими в сравнении с жаровыми утюгами даёт много пре- имуществ. Температурный режим электроутюга можно регулировать в соответствии с разглаживаемыми тканями от 90 до 820° С, применяя для грубых тканей наивысшую, а для лёгких тканей более низкую температуру. Электро- утюги экономичны в эксплоатации. Обычный утюг лучшей модели для домашнего обихода весом 2,5 килограмма потребляет 310 ватт. При непрерывном включении в тече- 54
ние 1 часа этот утюг расходует 3,1 гектоватт-часа элек- троэнергии, что стоит 12,4 копейки, если считать стоимость одного гектоватт-часа равной 4 копейкам. На рисунке 22 изображён утюг типичной конструкции. Он имеет следующие части: подошву, нагревательный элемент, чугунный балласт, крышку, ручку, два контакт- ных штифта и железную скобу. Рис. 22. Электрический утюг. Подошва является рабочей частью утюга, делается она из чугуна, тщательно полируется и покрывается никелем или хромом. Толщина подошвы подбирается с таким расчётом, чтобы теплота быстро и равномерно рас- пределялась и долго сохранялась в утюге. Канавки в Рис. 23. Пластинчатый нагревательный элемент для утюга. носовой части подошвы, имеющиеся на некоторых утюгах, служат для обхода пуговиц. Непосредственным источни- ком тепла для утюга является обычный пластинчатый на- гревательный элемент закрытого типа (рис. 23). Его укла- дывают на подошву, а сверху прикрывают чугунным бал- ластом. Передача тепла в утюгах от нагревательного элемента закрытого типа к подошве происходит сравнительно 55
медленно. Электроизоляционные прокладки из миканита, применяемые в этих элементах, как уже было отмечено, слабо проводят тепло. Поэтому в последнее время в элек- троутюгах новых моделей применяют нагревательные элементы открытого типа (спирали), изолированные фар- форовыми бусами (рис. 24). Бусам придана такая форма, что они легко входят одна в другую; это обеспечивает гибкую конструкцию элемента, позволяющую свободно разместить его в специальных желобках на подошве утюга. Тепло от этих элементов передаётся на рабочую поверхность утюга одновременно через бусы и через Рис. 24. Нагревательный спиральный элемент, изолированный фарфоровыми бусами. воздух, содержащийся в бусах и желобках подошвы. Сравнительно с элементами на миканитовой пластинке, нагревательный элемент спирального типа даёт лучшую передачу тепла, более интенсивный нагрев подошвы утюга; изготовление его не требует остродефицитных материалов, например, миканита и слюды; в случае перегорания этот элемент легко заменить. Ручка утюга изготовляется из дерева или пластмассы. При правильно выбранном элементе электроутюг через 20 минут нагревается до своей средней рабочей темпера- туры (250°С). Коэффициент полезного действия его должен быть не ниже 50%. Электрический паяльник. Электрический паяльник (рис. 25) применяется для пайки мелких металлических предметов домашнего обихода, радиоаппаратуры и т. д. Он состоит из медного паяльного стержня, нагреватель- 56
кого элемента, трубчатой рукоятки и деревянной ручки. Нагревательный элемент и медный паяльный стержень закрыты металлическим кожухом. Через деревянную ручку паяльника пропускают соединительный шнур со штеп- сельной вилкой. Нагревательный элемент паяльника состоит из нихромовой проволоки, намотанной на изоля- ционный слой слюды. Теплота передаётся от нагреватель- ного элемента медному стержню паяльника непосред- ственно, путём теплопроводности. Рис. 25. Электрический паяльник. Рабочая температура на конце стержня паяльника равна 240° С, мощность его нагревательного элемента около 80 ватт. Электронагреватель щипцов для завивки волос. Этот прибор в течение трех минут нагревается до 255° С, а через 10 минут температура в нём поднимется уже до 450° С. Для нагрева шипцы вкладывают внутрь прибора, где рас- положена трубчатая печь из жароупорного материала. По наружной поверхности печи между двумя проклад- ками из миканита намотана нихромовая проволока, обычно рассчитанная, на мощность 150 ватт. Концы проволоки подведены к контактным штифтам, расположенным на торцевой части нагревателя, и защищены обоймой. Нагревательная печь заключена в металлический кор- пус цилиндрической формы. Фигурные щитки, закрываю- щие торцовые части корпуса, выступают сверху в виде рёбер для укладки щипцов при их охлаждении, а снизу в виде ножек, придающих устойчивость прибору. К электрической сети нагреватель присоединяют съём- ным шнуром. 57
Прибор для сушки волос — фён. Волосы можно не только завить, но, если нужно, и высушить с помощью электричества. Для сушки волос после мытья, да и не только волос, а также лица и рук, применяют электрона- гревательный прибор, обычно называемый ёёяом (словом «фён» в Швейцарии называют тёплый, сухой ветер). В небольшой металлический или пластмассовый кор- пус фёна (рис. 26), имеющий форму круглой коробки, с двух противоположных сторон прикрепляют трубку и ручку. За ручку удерживают прибор при его использова- нии. В трубке помещён нагревательный элемент в виде ~ ___ фехралевой проволоки, намотанной на \ "\ керамическое крестообразное основа- ние, изолированное от корпуса слюдой. Ми Внутри корпуса расположен эле- А 7 ктромотор, имеющий на валу ротора « вентилятор. При включении прибора в освети; И тельную сеть приходит в движение | мотор и заставляет работать вентиля- Я тор. Одновременно нагревается эле- ктрический элемент прибора. Воздух Вк всасывается вентилятором через отвер- стия в корпусе, нагревается элементом РиС’ фё Электр0" и тёплой струёй выходит из трубки на- ф . ружу. Овеваемые согретым воздухом мокрая голова, лицо и руки быстро высыхают. Мощность электрофена бывает 375 ватт, из которых на мотор приходится 25 ватт. Скорость движения воздуха, нагретого в нём до температуры 50—70° С,— около 20 мет- ров в секунду. Коэффициент полезного действия прибора 80—85%. Электрическая грелка. Электрическая грелка (рис. 27) нашла себе применение в быту для согревания постелей, при лечении и т. п. Покрытая наволочкой, грелка имеет вид подушки. Нагревательный элемент грелки, в отличие от описанных выше электротепловых приборов, не имеет жёсткого керамического основания, а представляет собою мягкую ткань, сотканную из тонких спиральных нитей нихрома — проводников тока и более толстых нитей асбеста — электроизоляции. Такой элемент в виде электротеплоткани может быть применён также для 58
одежды. Присоединение одежды из электротеплоткани специальным штепселем к проводке тока даёт возможность человеку, например, лётчику, сторожу, часовому и т. п., находиться длительное время в тепле при очень низкой окружающей температуре. Медицинская электрическая грелка снабжена тер- морегулятором, автоматически выключающим ток при достижении температуры ткани 63—65° С. Это де- лает грелку совершенно безопасной и облегчает поль- Рис. 27. Электрическая грелка. зование ею даже для самых тяжёлых и беспомощных больных. Медицинский рефлектор. Медицинский рефлектор (рис. 28) применяется для лечебных целей в бытовых условиях. Источником тепла в этом приборе служит спе- циальная медицинская электрическая лампа из синего стекла мощностью 60 ватт. От обычных ламп медицинская электролампа из синего стекла отличается тем, что она поглощает жёлтые и зелёные лучи, а пропускает фиоле- товые, ультрафиолетовые и тепловые лучи. Пройдя сквозь стекло, эти лучи отражаются пучком от внутренней по- верхности рефлектора в том направлении, куда его по- вёртывают с помощью ручки. Лампа ввёртывается в нормальный электрический патрон, помещённый в центре рефлектора. Патрон соеди- 59
нён со шнуром, пропущенным через ручку прибора; шнур включается в сеть обычной штепсельной вилкой. По окружности рефлектор имеет пластмассовый или дере- Рис. 28. Медицинский рефлектор. вянный ободок, предохраняющий от ожогов при соприкос- новении с нагревающимся корпусом прибора. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Мы рассказали о некоторых электрических приборах— полезных помощниках человека в быту. Мы описали и перечислили далеко не все бытовые электроприборы. Но и приведённые примеры дают нам представление о том, насколько велико количество электрических приборов в домашнем обиходе. Электрические приборы создают значительные удобст- ва в домашнем быту,, облегчая и удешевляя, например, стирку и глажение белья, шитьё на швейной машине, согревание воды, приготовление пищи, сохранение све- жих продуктов. 60
Электрические приборы создают известный комфорт в быту, давая возможность просто, легко и быстро нагреть шипцы для завивки волос, высушить волосы, обогреть постель, проветрить комнату, получить дополнительное тепло в желательном месте квартиры, побриться. Электрические приборы создают гигиенические условия жизни в квартире, удаляя пыль с полов, потолков, стен, с мягкой мебели, постелей, ковров, библиотек, очищая воз* дух в жилищах, поддерживая в них температуру на оп- ределённом уровне, придавая воздуху необходимую сте- пень влажности, автоматически понижая его температуру в жаркое и повышая её в холодное время года. Электрические приборы имеют исключительное значе- ние для сбережения и облегчения труда, особенно жен- ского. Оценивая роль электричества в быту при социа- лизме с этой точки зрения, В. И. Ленин писал: «Электри- ческое освещение и электрическое отопление каждого дома избавят миллионы «домашних рабынь» от необхо- димости убивать три четверти жизни в смрадной кух- не» («Одна из великих побед техники», Соч., т. 19, изд. 4, стр. 42). Как показывают подсчёты экономистов, применение электрических приборов в быту советской деревни осво- бодит 5—6 рабочих часов в каждой колхозной семье ежедневно. Применение электрических бытовых приборов имеет также важное значение и для электрических станций, До настоящего времени электрические станции, осо- бенно сельскохозяйственного назначения, имеют очень неравномерную суточную нагрузку как световую, так и моторную. Вследствие этого оборудование их исполь- зуется не полностью или, как говорят, имеет низкий коэф- фициент использования установленной мощности. Уве- личение использования электроэнергии в часы наимень- шей нагрузки (ночью) особенно существенное значение имеет для гидростанций. Электрические бытовые приборы, такие, как аккумуляторы горячей воды, кухонные плиты термосного типа, электрохолодильники абсорбционного действия, конвекционные печи и др., позволяют несколько выправить график нагрузки электростанций и вместе с тем увеличить число часов использования установленной мощности их машин в течение года. 61
Наконец, применение электрических приборов в домаш- нем быту колхозников будет способствовать быстрейшему устранению противоположности между городом и де- ревней. Применение же их в быту всего населения Советского Союза является составной частью электрифи- кации страны, электрификации быта. Известно, какое исключительное значение придавал электрификации В. И. Ленин: его исторический лозунг «коммунизм— это есть советская власть плюс электрифи- кация всей страны»,— лозунг, впервые сформулированный 30 лет назад на VIII съезде Советов, и в наши дни сохра- няет своё значение и мобилизующую силу. Выполняя ленинский план . электрификации страны, а в последующие годы — планы сталинских пятилеток, наш народ создал мощную энергетику — одно из важней- ших условий развития социалистической промышлен- ности, социалистического переустройства сельского хо- зяйства, технического перевооружения всей отечественной экономики, в том числе и домашнего хозяйства. Из года в год растёт у нас выработка электроэнергии. Начатое советским народом в 1950 году строительство грандиозных гидроэлектростанций на Волге, Днепре и величайшего в мире Главного Туркменского канала открывает новые перспективы для электрификации быта советских людей. Одновременно увеличивается производство электропро- дукции широкого потребления, создаётся изобилие про- довольственных продуктов, систематически улучшается материальное положение трудящихся и непрерывно воз- растают их потребности. Всё это создаёт в высшей степени благоприятные условия для повсеместного распростра- нения у нас бытовых электрических аппаратов и машин, облегчающих жизнь человека. А мы знаем, что каждому мероприятию, направлен- ному на облегчение труда, на улучшение жизненных усло- вий людей труда, у нас обеспечена поддержка партии и правительства, лично товарища Сталина. Проявлением истинно отеческой заботы о людях — строителях коммунизма явилось создание, по инициативе И. В. Сталина, Министерства Городского Строительства СССР. Призванное решать важнейшие задачи по благо- устройству городов и рабочих посёлков страны, это ми- 62
нистерство также руководит внедрением в быт наиболее технически совершенного домашнего оборудования и электрических приборов. Таким образом, вопрос о внедрении в быт электропри- боров, создающих удобства и комфорт, облегчающих, экономящих, облагораживающих труд в домашнем быту, способствующих поднятию жизненного уровня всего насе- ления, является у нас, в социалистическом обществе, во- просом большой государственной значимости. Широкое использование электрической энергии в быту лишний раз показывает нам величайшую способность и безграничную возможность человеческого разума познать и привлечь силы природы на службу человеку. 63
СОДЕРЖАНИЕ Введение ................................................ 3 1. Устройство и действие электросиловых приборов .... 9 1. Электромотор................................... 9 2. Домашние приборы с электродвигателями......... 14 3. Квартирные электрические приборы и машины .... 17 II. Устройство и действие электротепловых приборов ... 27 1. Несколько слов о тепловом действии тока........27 2. Преимущества электрического нагревания.........29 3. Нагревательные элементы........................30 4. Электроприборы для приготовления пищи........... 34 5. Электроприборы для нагревания воды.............44 6. Электроприборы для отопления помещений.......50 7. Утюги, грелки и другие электротепловые приборы . . 54 Заключение $.............................................60
Цена 95 к. ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО ТЕХНИ КО “ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ НАУЧ Н О-ПОПУЛЯ PH АЯ БИБЛИОТЕКА 1. Проф. М. Ф. СУББОТИН. Происхождение и возраст Земли, 2. Проф, И. Ф. ПОЛАК. Как устроена Вселенная. 3. Проф. В; Г. БО'ГОРОВ. Подводный мир, 4. Проф. Б. А. ВОРОНЦОВ-ВЕЛЬЯМИНОВ. Происхождение не- бесных тел. 5. Проф. А. А. МИХАИЛОВ. Солнечные и лунные-затмения. 6. Проф. В. В. ЛУНКЕВИЧ. Земля в мировом пространстве. 7. А. А. МАЛИНОВСКИЙ. Строение и жизнь человеческого тела. 8. Проф. И. С. СТЕКОЛЬНИКОВ^ Молния и'гром. 9. Проф. Б. Л. ДЗЕРДЗЕЕВСКИЙ. Воздушный океан. 10. Проф. А. И.ЛЕБЕДИНСКИЙ. В мире звёзд. 11. Проф. К. Ф. ОГОРОДНИКОВ. На чём земля держится. 12. С. М. ИЛЬЯШЕНКО., Быстрее звука. 13. Проф. В. А. ДОРФМАН. Мир живой и неживой. 14. Проф. В. В. ЕФИМОВ. Сон и сновидения. 15; Проф. Г. С. ГОРЕЛИК и М. Л. ЛЕВИН. Радиолокация. 16. В. Д. ОХОТНИКОВ. В мире застывших звуков. 17. Ю. М. КУШНИР. Окно в невидимое. 18; Проф. В. Г. БОРОВОВ. Моря и океаны. 19. В. В. ФЕДЫНСКИИ и И. С. АСТАПОВИЧ. Малые тела Все- ленной 20. Г. Н; БЕРМАН. Счёт и число. 21. Б. Н. СУСЛОВ. Звук и слух. 22. Е. П. ЗАВАРИЦКАЯ. Вулканы.„ 23. Проф. А. И. КИТАЙГОРОДСКИЙ. Строение вещества. 24. В. А. МЕЗЕНЦЕВ. Электрический глаз. 25. А.С. ФЁДОРОВ и Г. Б, ГРИГОРЬЕВ. Как кино служит человеку. 26. Проф. Р. В. КУНИЦКИЙ. День и ночь. Времена года. 27. Акад. В. А. ОБРУЧЕВ.„Происхождение гор и материков. 28. Проф, Р. В. КУНИЦКИЙ. Было ли начало мира. 29. Проф. Г. П. ГОРШКОВ. Землетрясения. 30. Проф. И. Ф. ПОЛАК. Время и календарь, 31. Л. П. ЛИСОВСКИЙ и А. Е. САЛОМОН.ОВИЧ. Трение в при- роде-и технике. 32. А. С. ФЁДОРОВ. Огненный воздух. 33. Проф. Б. Б. КУДРЯВЦЕВ. Движение молекул. 34, Проф. В. И. ГРОМОВ, Иа прошлого Земли. 35. Э. И. АДИРОВИЧ. Электрический ток. 36. В- С. СУХОРУКИХ. Микроскоп и телескоп. 37, А. С. ДАНЦИГЕ?. Электрическая лампочка. 38. Н. В. КОЛОБКОВ. Погода и её предвидение, 39. Г. А. ЗИСМАН. Мир атома. 40. В. Д. ЗАХАРЧЕНКО, Мотор. 41. В. Д. ОХОТНИКОВ. Магниты. 42. Б. Н. СУСЛОВ Между пылинками и молекулами. 43. Д. 3- БУНИМОВИЧ Фотография, 44. Д. А.-КАТРЕНКО. Чёрное золото. 45. В. И. ГАЛОНОВ. Электроны. 46. С. Г. СУВОРОВ. О чём говорит луч света? 47. Проф. Г. С. ЖДАНОВ. Рентгеновы лучи. 48. Н. В. КОЛОБКОВ. Грозы и бури. 49. К. А. ГЛАДКОВ. Дальновидение. 50. Проф. Н. С. КОМАРОВ. Искусственный холод, 51. Проф. А. М. РУБИНШТЕЙН. Химия вокруг нас. 62. С. Д. КЛЕМЕНТЬЕВ. Зоркий помощник. 53. Н. Г. НОВИКОВА, Необыкновенные небесные явления. 54. А. Ф. БУЯНОВ. Новые волокна. 55. Б. Н. СУСЛОВ. Вода. 56. Г. А. АРИСТОВ. Солнце.