2- Фен — принцип работы

Фены используют вентилятор с электродвигателем и нагревательный элемент для преобразования электрической энергии в конвективное тепло. Вся конструкция очень проста. В видео (FR), приведённом во введении, показан общий принцип работы. Его, а также другие видеоматериалы, можно найти на сайте Mozaik Education (FR).

Когда фен включают в сеть и включают выключатель, по устройству проходит электрический ток. Сначала ток поступает на нагревательный элемент.

В большинстве фенов нагревательный элемент представляет собой голую проволоку, намотанную спиралью. В более дорогих моделях могут использоваться более сложные материалы, например, керамическое покрытие с турмалином. Затем электрический ток заставляет работать небольшой электродвигатель, который приводит в движение вентилятор.

Поток воздуха, создаваемый вентилятором, проходит через корпус фена, проходит над и через нагревательный элемент. Когда воздух проходит по нагретому элементу, выделяемое тепло нагревает воздух за счёт вынужденной конвекции. Подогретый воздух выходит через переднее сопло.

Конструкция фенов и выбор компонентов в большинстве случаев практически идентичны. Электрическая и электронная части могут быть более или менее сложными, но в целом схожи у разных моделей.

На схеме разборки показаны основные компоненты, из которых состоят большинство фенов: 1. Решётка с съёмным насадком (на схеме не показан), 2. Изолирующая коническая подставка из слюды, на которой установлен нагревательный резистор. 3. Нагревательный резистор из нихрома, 4. Диодный мост

5. Фильтр входного воздуха, 7. Лопасть вентилятора, 8. Кнопка холодного воздуха, 9. Переключатель скорости, 10. Кабель питания

Нихром проводит электричество хуже, чем медный провод. Благодаря этому сплав обладает достаточным сопротивлением и нагревается при прохождении тока. При нагреве нихром не окисляется. Другие металлы, такие как железо, быстро ржавели бы при температурах, используемых в тостерах и фенах.

Как уже упоминалось, каждая модель использует решение, различающееся в зависимости от бренда. Изучить каждое из них было бы сложно. Сосредоточимся на анализе схемы фена Philips SalonDry Compact. В других устройствах можно встретить те же компоненты с небольшими вариациями, но общий принцип остаётся одинаковым.

Основной принцип, присущий большинству фенов, заключается в следующем: питание устройства составляет 230 В переменного тока. Питание поступает через многопозиционный переключатель. Этот переключатель позволяет изменять скорость вращения вентилятора и температуру выходящего горячего воздуха.

Часто используется дополнительная кнопка, «отключающая» нагрев (в данной модели отсутствует). В зависимости от положения переключателя ток направляется на один или несколько резисторов. Один из них соединён последовательно с диодным мостом, который подаёт на двигатель постоянный ток.

Двигатель исследуемой модели работает при напряжении от 12 до 17 В постоянного тока. При таком напряжении он вращается с частотой около 20 000 об/мин. Его модельный номер — RS-365S.

Схема работы: когда переключатель находится в положении 0, ток не протекает.

В положении 1 включается резистор R3, а ток (положительная полуволна) проходит через диод D1, двигатель, диод D4, затем через R1. Отрицательная полуволна не проходит. Двигатель работает на половину мощности, а резистор нагревается примерно наполовину.

В положении 2 включены R2 и R3. Положительная полуволна идёт через D1, двигатель и D3. Затем отрицательная полуволна проходит через D3, двигатель и D2. Двигатель работает на полной скорости, резисторы нагреваются полностью.

Наконец, в цепь включён термостатический контакт Th°, защищающий устройство и пользователя от перегрева.

В качестве примера приведена схема другого устройства. Здесь присутствуют те же или аналогичные компоненты, но подключены они иначе. Они соединены с четырёхпозиционным переключателем: P0 = выключено; P1 = средняя скорость и температура; P2 = высокая скорость и температура; P3 = низкая скорость и температура.

В положении 0 цепь обесточена. Фен выключен.

В положении 1 ток проходит через диод D1, который пропускает только одну полуволну, тем самым снижая эффективную мощность. Температура понижается.

Ток также проходит через диод D2, который оказывает аналогичный эффект на двигатель и резистор R3. Двигатель работает на средних оборотах. R3 выполняет функцию делителя напряжения для питания двигателя, а также является нагревательным элементом.

В положении 2 ток поступает напрямую на диоды, R1 и R2. Они нагреваются полностью. Двигатель при этом работает на максимальной скорости.

В положении 3 ток не проходит через R1 и R2. Он проходит только через двигатель и R3, двигатель по-прежнему вращается на максимальной скорости. Соответственно, R3 нагревается с номинальной мощностью.

В данной схеме также присутствует конденсатор и резистор, подключённые параллельно к входу питания для фильтрации шумов, и две катушки, включённые последовательно с двигателем для той же цели. Кроме того, установлена термостатическая защита Th°.