Ηλεκτροτεχνικές Εφαρμογές

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Ηλεκτροτεχνικές Εφαρμογές Ενότητα 2: Οικιακές Ηλεκτρικές Συσκευές Γεώργιος Χ. Ιωαννίδης Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΤΕ

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3

Σκοποί Ενότητας Ο στόχος της 2 ης Ενότητας είναι η ενημέρωση του φοιτητή σχετικά με τις αρχές λειτουργίας και τις κατασκευαστικές λεπτομέρειες οικιακών ηλεκτρικών συσκευών όπως: ηλεκτρικό μαγειρείο - ηλεκτρικός θερμοσίφωνας - ηλεκτρικό ψυγείο - θερμοηλεκτρικός ψύκτης - φούρνος μικροκυμάτων. 4

Περιεχόμενα Ενότητας Είδη Οικιακών Συσκευών Ηλεκτρικό Μαγειρείο Είδη Συμβατικών Εστιών Συνδυασμός Τμημάτων Θερμαντικής Αντίστασης Απλής Εστίας Επίπεδα Ισχύος Απλής Εστίας Εστία Ταχείας Θέρμανσης Αυτόματη Εστία Κεραμικές Εστίες Τρόποι Σύνδεσης Ηλεκτρικού Μαγειρείου Βλάβες Ηλεκτρικών Μαγειρείων και Πιθανές Αιτίες Ηλεκτρικός Θερμοσίφωνας Ταχυθερμοσίφωνας Βλάβες Ηλεκτρικών Θερμοσίφωνων Ηλεκτρικό Ψυγείο Βλάβες Οικιακών Ψυγείων Θερμοηλεκτρικός Ψύκτης (TEC) Φούρνος Μικροκυμάτων 5

Είδη Οικιακών Συσκευών Θερμικές: Μηχανικές: Ηλεκτρικό μαγειρείο, ηλεκτρικός θερμοσίφωνας, ηλεκτρικό σίδερο, κλπ. Ηλεκτρικό ψυγείο, ηλεκτρικό πλυντήριο ρούχων, ηλεκτρική σκούπα, κλπ. Ηλεκτρονικές: Τηλεόραση, ραδιόφωνο, συστήματα συναγερμού, κλπ. 6

Ηλεκτρικό Μαγειρείο Διακρίνονται σε μαγειρεία: Συμβατικών και Κεραμικών εστιών Συμβατικές Εστίες: Αποτελούνται από: Επιφάνεια μετάδοσης θερμότητας (πλάκα), θερμαντικές αντιστάσεις, κάλυμμα της πλάκας, περόνες συνδέσεως. 7

Είδη Συμβατικών Εστιών Διακρίνονται σε: Απλές Ταχείας θέρμανσης Αυτόματες Απλή Εστία: Αποτελούνται από: R 3 R 2 R 1 Σχηματική Παράσταση Απλής Εστίας 8

Συνδυασμός Τμημάτων Θερμαντικής Αντίστασης Απλής Εστίας. 9

Επίπεδα Ισχύος Απλής Εστίας Διάμετρος εστίας 14,5cm 18 cm 22 cm Σύνδεση (α) 100W 140 W 200 W Σύνδεση (β) 165W 220 W 300 W Σύνδεση (γ) 240W 300 W 450 W Σύνδεση (δ) 500W 800 W 950 W Σύνδεση (ε) 700W 1100 W 1400 W Σύνδεση (στ) 1000W 1500 W 2000 W N L1 V U 1..7 1 2 3 4 1 2 3 4 R 3 R 2 R 1 Ηλεκτρική Σύνδεση Απλής Εστίας 10

Εστία Ταχείας Θέρμανσης θ> R 3 R 2 R 1 Σχηματική Παράσταση Εστίας Ταχείας Θέρμανσης 11

Σχηματική Παράσταση Ηλεκτρικής Σύνδεσης Εστίας Ταχείας Θέρμανσης. 12

Ισχύς Εστίας Ταχείας Θέρμανσης Διάμετρος εστίας 18 cm 22 cm Σύνδεση (α) 165 W 250 W Σύνδεση (β) 225 W 360 W Σύνδεση (γ) 300 W 500 W Σύνδεση (δ) 900 W 1300 W Σύνδεση (ε) 1200 W 1800 W Σύνδεση (στ) 2000 W 2600 W θ L1 N U V 1..7 1 2 3 4 1 2 3 4 R 3 R 2 R 1 Ηλεκτρική Σύνδεση Εστίας Ταχείας Θέρμανσης. 13

Αυτόματη Εστία R θ Σχηματική Παράσταση Αυτόματης Εστίας Πραγματική Εικόνα Αυτόματης Εστίας και του Θερμοστάτη Λειτουργίας 14

Ισχύς Αυτόματης Εστίας Διάμετρος εστίας Μέγιστη ισχύς Ελάχιστη ισχύς 14,5cm 1500W 400W 18 cm 2000 W 500 W 22 cm 2400 W 700 W 15

Κεραμικές Εστίες Κεραμικές Εστίες Εκτός Λειτουργίας Κεραμικές Εστίες σε Λειτουργία 16

Κεραμικές Εστίες (1) Έχουν τη μορφή πάνελ και δεν μπορούν να διαχωριστούν απ αυτό. Κατασκευάζονται από υαλοκεραμικό υλικό. Διαθέτουν μια σειρά από αυτοματισμούς όπως: Ένδειξη παραμένουσας Έλεγχος της θερμοκρασίας Δυνατότητα μέγιστης ισχύος κατά την έναρξη της λειτουργίας τους. Διακρίνονται σε: απλούς βεβιασμένης κυκλοφορίας 17

Κεραμικές Εστίες (2) Περιλαμβάνουν: δύο ηλεκτρικές αντιστάσεις (πίσω από τα εμαγιέ τοιχώματά του το γκριλ (στο πάνω μέρος του φούρνου) το κινητήρα σούβλας (προαιρετικά) α) Συνδεσμολογία Φούρνου β) Θερμοστάτης Επαφής Φούρνου 18

Διατομές Αγωγών και Ασφάλειες Ηλεκτρικών Μαγειρείων 19

Τρόποι Σύνδεσης Ηλεκτρικού Μαγειρείου 20

Βλάβες Ηλεκτρικών Μαγειρείων και Πιθανές Αιτίες (1) Περιγραφή Βλάβης: Το ηλεκτρικό μαγειρείο δεν λειτουργεί Πιθανές Αιτίες: Εσφαλμένη ηλεκτροδότηση που προκαλείται εξαιτίας: Της μόνιμης σύνδεσης των καλωδίων της συσκευής και της ηλεκτρικής γραμμής της (στην κλέμα του αντίστοιχου χαλύβδινου κουτιού) Ασυνέχειας των καλωδίων της συσκευής ή της γραμμής τροφοδοσίας Πρόβλημα στη συσκευή 21

Βλάβες Ηλεκτρικών Μαγειρείων και Πιθανές Αιτίες (2) Περιγραφή Βλάβης: Δεν θερμαίνεται η πλάκα μιας εστίας Πιθανή Αιτία: Καταστραμμένη ηλεκτρική αντίσταση ή τμήμα της Βλάβη στο διακόπτη επιλογής Περιγραφή Βλάβης: Δεν θερμαίνεται επαρκώς ο χώρος του φούρνου Πιθανή Αιτία: Καταστραμμένες ηλεκτρικές αντιστάσεις Καταστραμμένη η ηλεκτρική αντίσταση του γκριλ 22

Βλάβες Ηλεκτρικών Μαγειρείων και Πιθανές Αιτίες (3) Περιγραφή Βλάβης: Η συσκευή (στο μεταλλικό μέρος της) ηλεκτροπλήττει Πιθανές αιτίες: Υπάρχει διαρροή ρεύματος από: Μη ορθή σύνδεση κάποιου εξαρτήματος (λαμπάκι, ηλεκτροκινητήρας σούβλας κλπ) Φθορά στη μόνωση θερμαντικής αντίστασης (π.χ. εστίας) Φθορά στη μόνωση καλωδίου τροφοδοσίας 23

Ηλεκτρικός Θερμοσίφωνας (1) Ηλεκτρικός Θερμοσίφωνας: α) Κατακόρυφη Τοποθέτηση β) Οριζόντια Τοποθέτηση 1) Εξωτερικό κάλυμμα από ηλεκτροστατικά βαμμένη λαμαρίνα 2) Μόνωση πολυουρεθάνης 40kg/m3 3) Θερμοδοχείο 4) Εσωτερική επίστρωση ειδικού εμαγιέ (με βάση το γυαλί) 5) Ανοδική προστασία μαγνησίου 24

Ηλεκτρικός Θερμοσίφωνας (2) Ηλεκτρικός Θερμοσίφωνας: α) Κατακόρυφη Τοποθέτηση β) Οριζόντια Τοποθέτηση 6) Θερμόμετρο 7) Απαγωγή ζεστού 8) Ηλεκτρική αντίσταση 4kW 9) Εισαγωγή κρύου 10) Βαλβίδα προστασίας 25

Ηλεκτρικός Θερμοσίφωνας (3) Θερμαντική αντίσταση Θερμοστάτης Γείωση μεταλλικού περιβλήματος SL 220V~ R Mp Σχηματική Παράσταση Ηλεκτρικού Θερμοσίφωνα 26

Ηλεκτρικός Θερμοσίφωνας (4) N O Ηλεκτρική Σύνδεση SL R Mp 27

Ταχυθερμοσίφωνας (1) Αποτελείται από: Εμβαπτιζόμενη αντίσταση. Σύστημα Ventouri. Θερμοστάτη. Πιεζοηλεκτρικό σύστημα ψυχρού νερού. 28

Ταχυθερμοσίφωνας (2) Διακόπτης ηλ.ενέργειας νερό σε υποπίεση μεμβράνη νερό σε υδραυλική πίεση ροή νερού σύστημα Ventouri είσοδος νερού Πιεζοηλεκτρικό Σύστημα Ψυχρού Νερού 29

Βλάβες Ηλεκτρικών Θερμοσίφωνων (1) Περιγραφή Βλάβης: Ο ηλεκτρικός θερμοσίφωνας δεν λειτουργεί Πιθανή Αιτία: Δεν εξασφαλίζεται σωστή ηλεκτροδότηση εξαιτίας: της μόνιμης σύνδεσης των αγωγών της γραμμής στις κλέμες της συσκευής του καλωδίου της γραμμής που πιθανόν να μην εμφανίζει συνέχεια βλάβης του θερμοστάτη διακοπής στους αγωγούς της ηλεκτρικής αντίστασης προβλήματος στον διπολικό διακόπτη του πίνακα 30

Βλάβες Ηλεκτρικών Θερμοσίφωνων (2) Περιγραφή Βλάβης: Η θέρμανση του νερού γίνεται σε μεγάλο χρονικό διάστημα Πιθανή Αιτία: Κακή ρύθμιση θερμοστάτη Σχηματισμός αλάτων στην ηλεκτρική αντίσταση 31

Ηλεκτρικό Ψυγείο (1) Χωρίζονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες: Ψυγεία Συμπιέσεως Ψυγεία Απορροφήσεως 32

Ηλεκτρικό Ψυγείο (2) Ψυγεία Συμπιέσεως: το μικρό κόστος λειτουργίας, η παραγωγή θορύβου κατά την λειτουργία τους, η χρήση συμπιεστή-ηλεκτρικού κινητήρα και η χρήση ψυκτικού υγρού τύπου «φρέον». Ψυγεία Απορροφήσεως: το μεγάλο κόστος λειτουργίας, η αθόρυβη λειτουργία, η χρήση θερμαντικού στοιχείου (ηλεκτρικού ή καύση υγραερίου-φυσικού αερίου) και η χρήση της αμμωνίας ως ψυκτικό υγρό. 33

Κλάση και Κατηγορίες Ψύξης Κλάση Τροπική Υπότροπική Υπόεύκρατη Εύκρατη Ικανοποιητική λειτουργία από 18 0 C έως 43 0 C Ικανοποιητική λειτουργία από 18 0 C έως 38 0 C Ικανοποιητική λειτουργία από 10 0 C έως 32 0 C Ικανοποιητική λειτουργία από 16 0 C έως 32 0 C Πλήθος αστέρων Κατηγορίες Ψύξης Θερμοκρασία θαλάμου κατάψυξης Διάστημα συντήρησης τροφίμων * -6 0 C έως 1 εβδομάδα ** -12 0 C έως 1μήνα *** -18 0 C έως 3 μήνες **** -18 0 C έως 12 μήνες 34

Ψυγεία Συμπιέσεως Παραστατική Μορφή Λειτουργίας Ψυγείου Συμπιέσεως 35

Εξαρτήματα Ψυκτικής Μονάδας Συμπιεστής-ηλεκτροκινητήρας Συμπυκνωτής Εξατμιστής Ξηραντής-φίλτρο Τριχοειδής Εναλλάκτης θερμότητας 36

Συμπιεστής Εμβολοφόρος παλινδρομικός, κλειστού τύπου. Ηλεκτροκινητήρας μονοφασικός με δύο τυλίγματα. Τύλιγμα λειτουργίας. Βοηθητικό εκκινήσεως Διμεταλλικός θερμικός διακόπτης. 37

Συμπυκνωτής Χαλύβδινα διπλά τοιχώματα τύπου Bundy. Αύξηση της επιφάνειας του συμπυκνωτή με επικόλληση συρμάτων πάνω στον σωλήνα. 38

Εξατμιστής Κατασκευάζεται από δύο επικολλημένα φύλλα αλουμινίου. Φωτογραφική αποτύπωση και δημιουργία τους με πεπιεσμένο αέρα. 39

Ξηραντής - Φίλτρο Χάλκινο περίβλημα. Δύο πλέγματα. Μεγάλα διάκενα-συγκράτηση μεγάλων αντικειμένων. Μικρά διάκενα-συγκράτηση μικρών ακαθαρσιών. Ικανότητα απορροφήσεως υγρασίας εξαρτάται από: το μέγεθος του και την θερμοκρασία. 40

Τριχοειδής Σωλήνας Χάλκινη κατασκευή. Μηχανική ευαισθησία. Εσωτερική διάμετρος <1mm. Πλεονεκτεί έναντι των βαλβίδων εκτόνωσης επειδή: επιτρέπει την εξισορρόπηση των πιέσεων κατά την περίοδο μη λειτουργίας και άρα επιτυγχάνεται, εκκίνηση συμπιεστή με μικρό φορτίο. 41

Εναλλάκτης Θερμότητας Αποτελείται από τον σωλήνα αναρρόφησης και τον τριχοειδή. Χάλκινος σωλήνας αναρρόφησης κολλημένος εξωτερικά κατά μήκος με τον τριχοειδή με επικασσιτεροκόληση. Αλουμινένιος σωλήνας αναρρόφησης και εσωτερική τοποθέτηση του τριχοειδούς. Το θερμό υγρό φρέον διερχόμενο από το τριχοειδή δίνει θερμότητα στο αέριο φρέον και το αντίστροφο. Αποτέλεσμα: υπερθέρμανση αέριου ψυκτικού σώματος πριν την εισαγωγή του στον συμπιεστή, αύξηση της ψυκτικής ισχύος. 42

Ψυκτικό Κύκλωμα Ψυγείου Συμπιέσεως 43

Οικιακό Ψυγείο Λειτουργία Ψύξης και Κατάψυξης συμπυκνωτής εξαερωτής ψύξεως μαγνητική βαλβίδα ξηραντήρας συλλέκτης υγρού συμπιεστής εξαερωτής καταψύξεως 44

Οικιακό Ψυγείο Λειτουργία Μόνο Κατάψυξης συμπυκνωτής εξαερωτής ψύξεως μαγνητική βαλβίδα ξηραντήρας συλλέκτης υγρού συμπιεστής εξαερωτής καταψύξεως 45

Ηλεκτρικό Κύκλωμα Ψυγείου Συμπιέσεως με Χώρο Ψύξεως και Καταψύξεως Ν 1 L 1 φωτισμός διακόπτης πόρτας ειδικός διακόπτης συμπιεστής θερμοστάτης καταψύκτη θ αντίσταση αποψύξεως ρελαί εκκινήσεως θερμοστάτης ψύκτη θ μαγνητική βαλβίδα θερμαντική αντίσταση θερμοστάτη 46

Ψυγεία Απορροφήσεως (1) Το σύστημα βρωμιούχου λιθίου-νερού (LiBr-H2O) Απορροφητικό μέσο: Χρησιμοποιείται το διάλυμα LiBr-H2O Ψυκτικό μέσο: Το εξατμιζόμενο νερό Το σύστημα αμμωνίας-νερού (NH3-H20) Απορροφητικό μέσο: Χρησιμοποιείται το διάλυμα NH3-H2O Ψυκτικό μέσο: Η εξατμιζόμενη αμμωνία 47

Ψυγεία Απορροφήσεως (2) Το σύστημα αμμωνίας-νερού (NH3-H20) χρησιμοποιείται σε εγκαταστάσεις μικρής ισχύος (έως 15kW) απαιτεί θέρμανση του μίγματος αμμωνίας νερού σε θερμοκρασία 120-150 0C Το σύστημα βρωμιούχου λιθίου-νερού (LiBr-H2O) χρησιμοποιείται σε μεγαλύτερες εγκαταστάσεις δεν μπορεί να έχει χαμηλότερη θερμοκρασία εξατμίσεως από τους 4 oc (το νερό στερεοποιείται) απαιτεί θέρμανση του μίγματος αμμωνίας νερού σε θερμοκρασία γύρω στους 880C έως 930C (λειτουργία με επίπεδο ηλιακό συλλέκτη) 48

Ψυγεία Απορροφήσεως (3) Το σύστημα αμμωνίας-νερού (NH3-H20) Χρησιμοποιείται κυρίως στα οικιακά ψυγεία (κύκλου απορρόφησης) λόγω των χαμηλών θερμοκρασιών (κάτω από το μηδέν) Το σύστημα βρωμιούχου λιθίου-νερού (LiBr-H2O) Χρησιμοποιείται περισσότερο σε συστήματα μεγάλων ψυκτών. 49

Ψυγεία Aπορροφήσεως Βραστήρας Συμπυκνωτής Πτερύγια ψύξης Επιστροφή NH 4 Η 2 O Η 2 H 2 O NH 4 Η 2 Θερμική προστασία Νερό Απορροφητήρας NH 4 Εξαερωτής Χώρος ψύξης Παραστατική Μορφή Λειτουργίας Ψυγείου Απορροφήσεως 50

Βλάβες Οικιακών Ψυγείων (1) Περιγραφή Βλάβης: Το ηλεκτρικό ψυγείο δεν λειτουργεί ή υπολειτουργεί. Πιθανές Αιτίες: Δεν εξασφαλίζεται σωστή ηλεκτροδότηση εξαιτίας του καλωδίου τροφοδοσίας ή του ρευματολήπτη (φις) Βλάβη του συμπιεστή Χαμηλή τάση ρεύματος Κατεστραμμένος ή ελαττωματικός θερμοστάτης Ελαττωματικό ρελέ εκκίνησης 51

Βλάβες Οικιακών Ψυγείων (2) Πιθανές Αιτίες: Κατεστραμμένο ή ελαττωματικό θερμικό Υπερβολικά χαμηλή θερμοκρασία περιβάλλοντος οδήγησε σε μετατροπή του λαδιού σε παχύρευστο και άρα αδυναμία εκκίνησης του συμπιεστή Ελλιπής πλήρωση ψυκτικού σώματος Κακός αερισμός του συμπυκνωτή 52

Βλάβες Οικιακών Ψυγείων (3) Περιγραφή Βλάβης: Κατά τη λειτουργία του ηλεκτρικού ψυγείου προκαλείται υπερβολικός θόρυβος. Πιθανές Αιτίες: Δεν εξασφαλίζεται καλή στερέωση του συμπιεστή στο σώμα της συσκευής Φθαρμένα λάστιχα απόσβεσης κραδασμών συμπιεστή Στο χώρο της κατάψυξης δημιουργείται παχύ στρώμα πάγου Πρόβλημα στη στεγανότητα της πόρτας (φθαρμένο μαγνητικό λάστιχο) 53

Βλάβες Οικιακών Ψυγείων (4) Πιθανές Αιτίες: Συνεχής λειτουργία συμπιεστή που ενδεχομένως να οφείλεται σε: Κακή ρύθμιση θερμοκρασίας Τοποθέτηση ζεστών τροφίμων ή τροφίμων με υγρασία στο χώρο της συντήρησης Περιγραφή Βλάβης: Η συσκευή ηλεκτροπλήττει Πιθανές Αιτίες: Υπάρχει διαρροή ρεύματος Δεν εξασφαλίζεται καλή γείωση 54

Θερμοηλεκτρικός Ψύκτης (TEC) (1) Κατασκευάζονται από δύο ανόμοιους ημιαγωγούς, έναν τύπου n και έναν τύπου p (τελλουριούχο βισμούθιο έντονα νοθευμένο). Τοποθετούνται σε θερμική επαφή μεταξύ τους, παράλληλα ο ένας στον άλλο και ενώνονται στο ένα άκρο με μια θερμικά αγώγιμη πλάκα συνήθως από χαλκό ή αλουμίνιο. 55

Θερμοηλεκτρικός Ψύκτης (TEC) (2) Η θερμότητα που απορροφάται στην ψυχρή ένωση μεταφέρεται στη θερμή ένωση με ρυθμό ανάλογο του ρεύματος. Στην πράξη, τα ζεύγη συνδυάζονται σε μια μονάδα στην Ψυχρή επιφάνεια Q Απορροφούμενη Θερμότητα Ρ Ν Ρ Ν Ρ Ν Θερμή επιφάνεια Απαγωγός Θερμότητας (ΨΥΚΤΡΑ) οποία είναι ηλεκτρικά συνδεδεμένα σε σειρά και θερμικά συνδεδεμένα παράλληλα. DC πηγή I 56

Αρχή Λειτουργίας (1) Δύο αντικείμενα θεωρούνται ότι βρίσκονται σε θερμική ισορροπία εάν δεν υπάρχει ανταλλαγή θερμότητας όταν βρίσκονται σε επαφή. Δύο αντικείμενα σε διαφορετικές θερμοκρασίες ευρισκόμενα σε επαφή ανταλλάσουν ενέργεια σε μια προσπάθεια να αποκτήσουν θερμική ισορροπία. Το έργο που παράγεται κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας είναι ίσο με τη διαφορά της θερμότητας που χάνεται από το ένα και την κερδίζει το άλλο Τα αντικείμενα λέγεται ότι είναι σε ηλεκτρική ισορροπία, αν δεν υπάρχει ανταλλαγή θερμότητας όταν βρίσκονται σε επαφή 57

Αρχή Λειτουργίας (2) Σε δύο διαφορετικά υλικά σε επαφή, ελεύθερα ηλεκτρόνια θα μεταφερθούν από το υλικό με το υψηλότερο ενεργειακό επίπεδο (γνωστό και ως επίπεδο Fermi) στο άλλο, έτσι ώστε τα δύο επίπεδα ενέργειας να εξισωθούν μεταξύ τους Στην περίπτωση του TEC: Όταν ηλεκτρόνια αφήνουν ένα στοιχείο τύπου p και εισέρχονται στην «ψυχρή πλευρά» του χαλκού, οπές δημιουργούνται στο στοιχείο τύπου p καθώς τα ηλεκτρόνια πηγαίνουν σε ένα υψηλότερο επίπεδο ενέργειας για να φθάσουν το επίπεδο ενέργειας των ηλεκτρονίων που κινούνται ήδη στον χαλκό. 58

Αρχή Λειτουργίας (3) Η επιπλέον ενέργεια για να δημιουργηθούν αυτές οι οπές προέρχεται από την απορρόφηση θερμότητας. Οι νεοσυσταθείσες οπές κινούνται σε όλο τον χαλκό στην «θερμή πλευρά». Τα ηλεκτρόνια της «θερμής πλευράς» του χαλκού κινούνται προς το στοιχείο τύπου p και συμπληρώνουν (γεμίζουν) τις οπές, απελευθερώνοντας την ενέργεια που παράγεται ως θερμότητα. 59

Πλεονεκτήματα των TECs - (1) Δεν υπάρχουν κινητά μέρη, οπότε απαιτούν λίγη ή και καθόλου συντήρηση. Ιδανικά για συστήματα ευαίσθητα στις μηχανικές δονήσεις. Δεν απαιτούνται ψυκτικοί φορείς (φρέον) οπότε, είναι φιλικά προς το περιβάλλον. Λειτουργούν με τη χρήση ανεμιστήρων χαμηλού θορύβου. Είναι κατάλληλα για συστήματα πολύ μικρού μεγέθους επομένως και για συστήματα μικροηλεκτρονικής (microelectronics). Έχουν μικρό βάρος. 60

Πλεονεκτήματα των TECs - (2) Εμφανίζουν μεγάλη διάρκεια ζωής. Ξεπερνούν τις 100.000 ώρες MTBF (Mean Time Between Failures, μέσος χρόνος μεταξύ βλαβών). Η παραγόμενη ψύξη ελέγχεται από ρεύμα. Έχουν μικρό μέγεθος. Χαρακτηρίζονται από γρήγορη, δυναμική απόκριση. Επιτυγχάνουν θερμοκρασίες χαμηλότερες από αυτές του περιβάλλοντος. 61

Φούρνος Μικροκυμάτων Χρήση μικροκυματικής ακτινοβολίας. Παραγωγή θερμότητας εντός της μάζας των τροφίμων. Φούρνος Μικροκυμάτων 62

Αρχή Λειτουργίας (1) Μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε μικροκυματική. Μεταφορά της στο εσωτερικό των τροφίμων. Περιορισμός θερμικών απωλειών προς το περιβάλλον (υψηλή απόδοση). ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ~ ΜΙΚΡΟΚΥΜΑΤΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΜΠΙΝΑ Παραστατικό Διάγραμμα Λειτουργίας Φούρνου Μικροκυμάτων 63

Αρχή Λειτουργίας (2) Ο + + Η- Η- Διπολική Μορφή του Μορίου του Νερού - Ποσοστό νερού στα τρόφιμα 70 έως 90%. Το μόριο του νερού εμφανίζει χαρακτηριστικά δίπολου λόγω: Θετικά φορτισμένου ατόμου Ο 2 και Αρνητικά φορτισμένων ατόμων Η 2. Τα μικροκύματα είναι ηλεκτρομαγνητικά κύματα με λ<12cm (f>1ghz). 64

Πρόσκρουση Μικροκύματος σε: Μέταλλο: το κύμα ανακλάται (με βάση τους νόμους της οπτικής), Μονωτικό (γυαλί, πλαστικό, χαρτί): το κύμα διαπερνά το υλικό χωρίς την θέρμανση του, Υλικό με Ποσότητα Νερού: το κύμα εξασθενεί και η ισχύς εξασθένησης μετατρέπεται σε θερμότητα του υλικού. 65

Περιγραφή Φούρνου Μικροκυμάτων Αποτελείται από: Λυχνία magnetron Πηγή τροφοδοσίας Σύστημα ελέγχου και ασφάλειας Χώρος καμπίνας ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΛΕΓΧΟΥ-ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ MAGNETRON ΚΑΜΠΙΝΑ ΠΗΓΗ ΤΡΟΦΟΔΟΣΙΑΣ Χονδρικό Διάγραμμα Φούρνου Μικροκυμάτων 66

Πηγή Τροφοδοσίας (1) Αποτελείται από: Μετασχηματιστή με τρία τυλίγματα: το πρωτεύον (τάση δικτύου) το δευτερεύον υψηλής τάσης (1850V) το δευτερεύον χαμηλής τάσης (3.4V) Κύκλωμα διπλασιασμού τάσης. 67

Πηγή Τροφοδοσίας (2) Βασική Τροφοδοτική Διάταξη Φούρνου Μικροκυμάτων 68

Πηγή Τροφοδοσίας (3) L Θετική Ημιπερίοδος + Uc + - FA F N 2000V UA - - - L - + 2000V - FA F 2000V N Αρνητική Ημιπερίοδος + + + 69

Χώρος Καμπίνας Η λυχνία Magnetron εκπέμπει μικροκυματικά κύματα που μεταφέρονται: Απευθείας ή Μέσο αγωγού, στο χώρο καμπίνας. Παραστατική Μορφή Παραγωγής και Μεταφοράς της Μικροκυματικής Ακτινοβολίας στο Χώρο της Καμπίνας. 70

Ομοιόμορφη Θέρμανση των Τροφίμων Επιτυγχάνεται με: Χρήση κατάλληλων πτερυγίων ανάκλασης ή Χρήση περιστρεφόμενης κεραίας Συσκευή με Πτερύγια Ανάκλασης Συσκευή με Περιστρεφόμενη Κεραία 71

Σύστημα Ελέγχου Ασφάλειας (1) Έχουμε τρία συστήματα ασφαλείας: Χωρητική Προστασία Προστασία Παγίδας λ/4 C Πόρτα Πόρτα λ 4 Φούρνος Φούρνος Χωρητική προστασία Παγίδα λ/4 72

Σύστημα Ελέγχου - Ασφάλειας (2) Προστασία με Στεγανοποίηση Ferrite Πόρτα Φούρνος Στεγανοποίηση με ferrite 73

Σύστημα Ελέγχου - Ασφάλειας (3) Συνδυασμένη Εφαρμογή Συστημάτων Προστασίας C1 Στεγανοποίηση πόρτας Ferrit Πόρτα λ 4 Παγίδα λ/4 C2 Φούρνος Εσωτερικό τζάμι πόρτας Πλέγμα πόρτας 74

Σύστημα Ελέγχου - Ασφάλειας (4) u9 e3 d2 5 6 24 23 ed b13 e9 b10 θ f7 e12 e7 7 M a d3 HC HC e11 h13 d3 r22 r21 u9 8 h12 d2 b k3 C e4 e5 k4 k6 3 u9 2 Περιορισμός Ρεύματος Εκκίνησης σε Φούρνους Μικροκυμάτων 75

Σύστημα Ελέγχου - Ασφάλειας (5) u9 e3 d2 ed 5 6 24 23 Προπορεύων διακόπτης b13 e9 b10 θ f7 e12 e7 7 M a d3 HC HC e11 h13 d3 r22 r21 u9 8 h12 d2 b k3 C e4 e5 Διακόπτης βραχυκυκλώσεως 3 k4 k6 u9 2 Προστασία Λειτουργίας Φούρνου Μικροκυμάτων με Διακόπτες Ασφαλείας Πόρτας 76

Ρύθμιση Μικροκυματικής Ισχύος (1) Με αλλαγή της χωρητικότητας του πυκνωτή με ρελέ στο πρωτεύον ή με ρελέ στο δευτερεύον. Διακόπτοντας περιοδικά την τάση στο πρωτεύον του μετασχηματιστή. Διακόπτοντας περιοδικά την υψηλή τάση στο δευτερεύον του μετασχηματιστή. Μειονέκτημα: Ρελέ προδιαγεγραμμένο για διακοπή υψηλών τάσεων (υψηλού κόστους). 77

Ρύθμιση Μικροκυματικής Ισχύος (2) 78

Ρύθμιση Μικροκυματικής Ισχύος (3) u9 e3 d2 ed 5 6 24 23 Προπορεύων διακόπτης b13 e9 b10 θ f7 e12 e7 h13 d3 r22 r21 7 M u9 8 h12 d2 a b HC d3 HC k3 C e11 e4 e5 Διακόπτης βραχυκυκλώσεως 3 k4 k6 u9 2 Προστασία Λειτουργίας Φούρνου Μικροκυμάτων με Διακόπτες Ασφαλείας Πόρτας 79

Ρύθμιση Μικροκυματικής Ισχύος (4) Μεταβολή Ισχύος Μικροκυμάτων με Αλλαγή της Χωρητικότητας του Πυκνωτή C 80

Ρύθμιση Μικροκυματικής Ισχύος (5) HO V14 C a d2 r21 V14 M d2 b e7 k3 e11 k4 k6 Ρύθμιση Ισχύος με Ρελέ στο Πρωτεύον 81

Βιβλιογραφία (1) 1. A. B. Μαχιάς, «Ηλεκτρομηχανολογικές Εγκαταστάσεις»,1984. 2. Α. Β. Μαχιάς, «Μελέτη και Σχεδίαση Ηλεκτρικών Εγκαταστάσεων», Εκδόσεις Συμεών, 1988. 3. Φ. Ι. Δημόπουλος, «Φωτοτεχνία, Ηλεκτρικές Συσκευές». 4. Φ.Ι. Δημόπουλος, «Κανονισμοί Ε.Η.Ε &Τυπολογία του Ηλεκτρολόγου». 5. Σ. Τουλόγλου, «Ηλεκτρικές Οικιακές Συσκευές», Εκδόσεις Ίων, 1998. 6. Σ. Τουλόγλου, Ε. Στέριου, "Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις, Εκδόσεις ΙΩΝ, 1991. 7. Π.Δ. Μπούρκας, «Εφαρμογές κτιριακών-βιομηχανικών μελετών και εγκαταστάσεων», Εκδόσεις Συμεών. 8. Σ.Ν. Χαλικιά, «Θέρμανση-Ψύξη-Αερισμός», ΟΕΔΒ,1992. 82

Βιβλιογραφία (2) 9. Δ. Κουρεμένου, Σ. Χατζηδάκη, «Σημειώσεις ψύξεως», Έκδοση Ε.Μ.Π. 10. Β. Σελλούντου, Χ. Σελλούντου, «Κλιματισμός και βιομηχανική ψύξη». 11. Σ. Αναστασιάδη, «Τεχνολογία της ψύξης και εργαστήρια». 12. Ν. Ξυγκάκης, «Σημειώσεις Ηλεκτροτεχνικών εφαρμογών Ι». 13. St.J. Chapman, «Ηλεκτρικές Μηχανές AC-DC», Εκδόσεις Τζιόλα, 2003. 14. www.watlow.com 83

Τέλος Ενότητας