Работает УАОиЗ следующим образом. При включении чайника, то есть при переводе переключателя в верхнее положение («включено»), верхнее короткое плечо связанного с ним коромысла, опускаясь, ложится своим концом на лепесток верхней термошайбы и фиксируется в этом положении плоской пружиной. Нижнее длинное плечо коромысла при этом снимает свое давление с толкателя, управляющего контактами, находящимися в цепи «фаза», освобождая их. Контакты переходят в свое нормальное замкнутое состояние, замыкая цепь питания электронагревательного элемента чайника. Загорается индикаторная лампочка.
При закипании воды лепесток верхней термошайбы изгибается, преодолевает давление пружины фиксирующей верхнее плечо коромысла и перебрасывает его вверх, то есть в исходное положение. Нижнее длинное плечо коромысла при этом опускается вниз, давит на толкатель, который, в свою очередь, размыкает контакты в цепи «фаза». Индикатор гаснет. Напряжение с электронагревательного элемента снято.
В случае если по какой-либо причине этого не произойдет, уровень кипящей воды в чайнике постепенно опустится до зоны срабатывания нижней термошайбы, лепесток которой, изгибаясь, будет давить на толкатель, управляющий парой контактов в цепи «ноль» до момента их размыкания. Аналогично, но значительно быстрее срабатывает эта часть электроцепи при включении пустого электрочайника.
Возможными причинами нарушения работы УАОиЗ могут быть:
— неисправность узла фиксации поло жения «включено» (поломка плоской фиксирующей пружины) или поломка длинного плеча коромысла, управляющего толкателем, размыкающим контакты цепи «фаза»;
— пригорание (слипание) контактов, что характерно для дешевых подделок, производители которых экономят на электрокоррозионостойких контактах, которые должны изготовляться из дефицитных металлов;
— нарушение регулировки термошайб или нарушение фиксации их местоположения;
— пересыхание слоя термопасты, улучшающей тепловой контакт между нижней термошайбой и флянцем электронагревательного элемента.
Все вышеперечисленные неисправности, встречающиеся в импортных электрочайниках, с той или иной степенью трудоемкости устранимы. В случае выявления пригорания (слипания) контактов рекомендуется заменить их, доработав для этой цели контактные группы реле, предназначенные для коммутации электрических цепей с током не менее 10 А. Это не потребует больших слесарных навыков и не займет много времени. Такие же контактные группы можно использовать при замене обгоревших контактов, расположенных в базовом блоке. Но при выходе из строя нагревательного элемента чайника при отсутствии специализированной региональной мастерской он не подлежит ремонту, так как отечественные нагревательные элементы не подходят для замены из-за иной формы крепящего флянца. Но и в этом случае можно дать чайнику вторую жизнь. В простейшем варианте можно заменить нагревательный элемент резистором типа ПЭВ. Очень хорошо подходят для замены резисторы ПЭВ-50, 36 Ом. Мощность нагревательного элемента в таком случае будет около 1,3 кВт. Но так как резистор будет находиться в воде, то его номинальной мощности 50 Вт вполне достаточно. Но можно придать чайнику и новые качества.
Чтобы убедиться в этом, проделаем несложный, но очень показательный эксперимент. Соберем действующий макет будущего чайника, используя схему, известную под названием «Установка для приготовления «живой» и «мертвой» воды.
Электродные пластины размером 40х50 мм каждая выполним из нержавеющей стали толщиной 1,0–1,5 мм. Диод можно использовать любой, пропускающий ток не менее 10 А. Пластины зафиксируем на расстоянии 20–25 мм друг от друга. Нальем в двухлитровую стеклянную банку воду, которую обычно используем для приготовления пищи, погрузим в нее электроды до самого дна и включим вилку в электросеть. Где-то через 10–15 мин вода в банке нагреется и закипит. Вероятнее всего, над банкой при этом образуется шапка мутной пены, а в комнате ощутится неприятный химический запах. Если нет, то можно вам позавидовать, так как по своему качеству используемая вами вода близка к родниковой. Но и в этом случае обратите внимание на состояние отрицательного электрода (соединенного с анодом диода) и величину беловатого налета на нем, то есть слоя кальция (извести).
Обычная вода представляет собой сложный раствор различных химических соединений. Под действием постоянного электрического тока в банке начинается процесс электролиза, то есть положительно и отрицательно заряженные ионы растворенных в воде веществ скапливаются в области отрицательного электрода (катода) и положительного электрода (анода) соответственно. Вода, оказывая сопротивление протекающему через нее току, нагревается, то есть сама выполняет роль нагревательного элемента. Таким образом, одновременно проходят процессы доведения воды до температуры кипения и ее очистки. Ведь если положительный электрод окружить мембраной в виде стакана, пропускающей ионы, но не пропускающей молекулы воды, то после закипания воды можно отделить собравшуюся в стакане составляющую воды. Это так называемая «мертвая» вода. Она, как правило, имеет сильный химический запах, мутный цвет и сильную шелочную реакцию. Остальной же объем воды в банке представляет собой очищенную от основной массы вредных соединений и имеющую низкую щелочную реакцию «живую» воду.
Если проделанный эксперимент своей наглядностью убедил вас в целесообразности дальнейших работ, то переходим от макета к неисправному чайнику.
В электрическую схему чайника вводим диод (рис. 2), способный пропускать ток не менее 10 А.
Рис. 2. Функционально-электрическая схема импортного электрочайника после модернизации:
1 — сетевая вилка; 2 — основание (базовый блок) чайника; 3 — устройство автоматического отключения и защиты (УАОиЗ); 4 — термостойкая прокладка; 5 — полупроводниковый диод; 6 — корпус чайника, а и б — управляемые контакты
Очень удобен для этой цели диод типа КД 213. Тогда его можно поместить в основании (базовом блоке) чайника, не нарушая электрическую схему, имеющуюся в его съемной части. Далее вспомним некоторые расчетные формулы и ограничения. Мощность бытовых электроприборов не должна превышать 2000 Вт, что определяется качеством электропроводки. Значит, потребляемый ток не должен превышать 8,5–9 А, то есть активное сопротивление нагревательного элемента чайника должно быть не менее 25 Ом. Обычный объем чайников 1–2 л. Мощность от 1,5 до 2 кВт. Время доведения воды до кипения, в прямой пропорциональности зависящее от мощности, обычно не превышает 10 мин.