Устройство и принцип работы утюга

Принцип работы и внутреннее устройство утюга, на первый взгляд, не вызывают особых вопросов: электрический ток приводит к разогреву нихромовой спирали, которая, в свою очередь, передает тепло массивной металлической пластине — подошве. Но как происходит регулировка температуры нагрева, подача пара или разбрызгивание воды? Современные модели утюгов могут быть оборудованы разнообразными системами предотвращения образования накипи, электронными компонентами и регуляторами, наличие которых заметно усложняет конструкцию.

Самостоятельно разобраться в устройстве современного утюга достаточно непросто, однако владение подобной информацией может помочь в устранении мелких неисправностей. Учитывая высокую сложность конструкции утюга, для проведения серьезного ремонта (замены спирали или электронных компонентов, очистки подающих воду насосов, восстановления электрического провода) рекомендуют обращаться в специализированные мастерские, поскольку работоспособность устройства после несанкционированного вмешательства не гарантируется.

Из каких частей состоит утюг?

Такой привычный всем бытовой прибор, как утюг, является достаточно сложным, с технической точки зрения, устройством. Схема утюга включает в себя несколько десятков элементов, главными среди которых являются нагревательный элемент, терморегулятор, система защиты от перегрева, а также разнообразные регуляторы, индикаторы и прочие электронные компоненты, без которых невозможно представить нормальную работу современного утюга.

Как устроен современный утюг, множество моделей которого можно сегодня увидеть на прилавках магазинов? Прежде всего, в его строении следует выделить следующие составляющие:

• электрический провод;
• система подачи пара;
• камера для воды и парообразователи;
• подошва;
• терморегулятор.

Рассматривая каждый из элементов по отдельности, следует акцентировать особое внимание на внутреннем строении и принципе работы деталей, поскольку подобная информация дает возможность определить причину возникновения поломок и пути их устранения.

Электрический провод

Хотя на первый взгляд провод для утюга ничем не отличается от аналогичного элемента других бытовых приборов, в его внешнем виде и внутреннем строении прослеживаются некоторые особенности: прежде всего, провод имеет тканевую оплетку, которая препятствует перетиранию полимерной оболочки во время глажки.

Сложно представить себе любой другой прибор, который подвергается таким же большим нагрузкам, как утюг, ведь при его использовании приходится по несколько раз перекручивать кабель в различных направлениях, растягивать его, сгибать под немыслимыми углами и даже по неосторожности сворачивать в узел.

Обычный шнур недолго смог бы выдержать подобные манипуляции, в то время как провод от утюга прекрасно справляется со своими обязанностями на протяжении нескольких лет или даже десятилетий.

Секрет кроется именно в тканевой оплетке: она в несколько раз снижает коэффициент трения между разными участками кабеля, а также увеличивает его жесткость. В качестве дополнительного элемента, придающего максимальную надежность системе, используется пластиковый ограничитель, который расположен возле основания утюга и предназначен для того, чтобы препятствовать возможным перегибам провода.

Внутренняя часть провода для утюга представлена тремя жилами, одна из которых используется в качестве заземления. Такая мера безопасности дает возможность уменьшить риск поражения электрическим током в случае короткого замыкания и продлить срок эксплуатации устройства.

Система подачи пара

Большинство современных моделей утюгов оборудованы двумя кнопками, которые размещены в передней части устройства: одна из них отвечает за подачу пара, а другая дает возможность, в случае необходимости, провести увлажнение ткани посредством разбрызгивания воды сквозь специальное отверстие, расположенное на носике утюга. Превращение воды в пар происходит в отдельной камере, которая оборудована мощными нагревательными элементами. После нажатия кнопки жидкость под давлением проникает в камеру, где она моментально нагревается, и распределяется сквозь перфорацию на подошве утюга.

Использование неочищенной воды из-под крана часто приводит к излишнему образованию карбонатных отложений на поверхности нагревателей, что закономерно влечет за собой снижение эффективности нагрева, и вывод ТЭНов из строя. Появление следов ржавчины, грязи или осколков накипи на ткани во время глажки — это тревожный сигнал, который указывает на то, что пришло время уделить дополнительное внимание очистке утюга.

Подошва и система нагревателей

От подошвы, как главной составной части утюга, во многом зависит не только качество глажки, но и общий уровень комфорта при использовании устройства. Производители современных утюгов оборудуют их подошвами с тефлоновым, керамическим или даже сапфировым покрытием — такое техническое решение позволяет уменьшить коэффициент трения между подошвой и тканью, облегчая тем самым процесс глажки. Недорогие модели утюгов оборудованы алюминиевой подошвой, главным недостатком которой считается излишняя податливость металла, что зачастую приводит к возникновению заметных царапин.

Внутри подошвы расположен нагревательный элемент — нихромовая спираль, дополненная керамическими кольцами, которые равномерно распределяют тепло и помогают надолго сохранить его. Температура нагрева задается отдельным терморегулятором, главная функция которого заключается в своевременном отключении подачи электроэнергии в соответствии с заданным режимом.

Терморегулятор и система отключения нагрева

Использование утюга на различных типах тканей предполагает тщательный подбор подходящего температурного режима.

В большинстве случаев требования к глажке указываются производителями одежды на отдельном ярлыке, который вшит в складки изделия.

Регулировка нагрева производится посредством установки поворотного колесика утюга в необходимое положение, соответствующее допустимым параметрам глажки. Когда температура достигает максимального значения, происходит размыкание контакта, вследствие чего подача напряжения прекращается.

Каким образом происходит отключение регулятора? Электрические схемы утюгов предполагают наличие специального элемента — биметаллической пластины, которая состоит из двух частей, выполненных из металлов с разными коэффициентами теплового расширения. При нагреве металл деформируется, а отличия в свойствах составных частей пластины приводят к незначительной деформации, вследствие чего пластина отводится вверх и прекращает контактировать с электрической цепью. Похожий принцип работы используется не только в утюгах, но и в чайниках, реле отключения бойлеров и других нагревательных элементов.

Как устроен утюг с парогенератором

Разновидностей утюга с парогенератором есть две, во всяком случае, значимых. Первая — устройство с встроенным резервуаром и системой генерации пара. Вторая — модели с отдельно стоящим баком. В нем размещена не только емкость с жидкостью, но и нагреватели, и система контроля потока пара. С утюжком резервуар соединяется паропроводящими трубками.

Конструкция парогенератора

Парогенератор представляет собой достаточно опасное устройство. Для бытового прибора недопустим риск возникновения аварийных ситуаций. Поэтому в конструкции генератора применяется целый ряд устройств безопасности. Узел, встроенный или размещенный в отдельно стоящем баке, состоит из следующих частей:

• бак для жидкости;
• секция нагревателей;
• термостат для контроля процесса нагрева;
• электрический предохранитель;
• переключатель режимов подачи пара, настройка рабочего давления;
• крышка аварийного клапана;
• клапан выброса пара.

В недорогих моделях все работает достаточно просто. Чтобы обеспечить равномерную подачу пара при постоянном потреблении энергии нагревателями, узел парогенератора оснащен дозатором. Он работает в паре с термостатом, подавая воду по мере истощения ее объема при испарении и прекращая этот процесс при падении температуры.

В дорогих утюгах с парогенератором система аварийной остановки в виде клапана-предохранителя дополнена манометрами. В таком варианте узел не только стабильнее подает пар постоянным потоком, но и обеспечивает большую безопасность.

Разновидности генераторов по принципу использования жидкости

Есть два типа паровых станций. Простой вариант — самотечные. Здесь жидкость подается непосредственно в зону нагрева. При ее интенсивном испарении образуется пар, который выбрасывается через отверстия в подошве.

Продвинутая конструкция — генераторы помпового типа. Они греют жидкость в отдельном резервуаре, куда она подается дозатором. Образовавшийся при испарении пар выбрасывается помпой. Это обеспечивает не только стабильность подачи, но и контролируемое высокое давление струи.

В зависимости от конструкции, утюги с парогенераторами предназначены для разных задач. Самотечные модели не способны обеспечить высокое, контролируемое качество конечного результата глажки. Но их ценник и общие характеристики привлекательны для домохозяек, имеющих дело с небольшим количеством белья.  Когда нужен идеальный, стабильно хороший результат глажки значительных объемов вещей, без более дорогой помповой модели просто не обойтись.

Профессиональный утюг с парогенератором помпового типа

Общий порядок начала работы с утюгом

Конкретный алгоритм обращения с парогенератором всегда изложен в инструкции к модели. Стоит помнить, что есть опасность пользования этим прибором, который одновременно работает с высокой температурой и давлением. Поэтому рекомендации производителя игнорировать не стоит. Общий алгоритм действий выглядит так:

• открутить крышку с встроенным в нее аварийным клапаном;
• залить воду в бак;
• включить парогенератор в розетку;
• нажать кнопку запуска нагрева.

Утюг не сразу готов к работе. Время нагрева первой порции воды до 160 градусов может отличаться. В простых моделях он составляет 2 — 2,5 минуты. После этого устройство готово к применению.

Рабочее давление в системе подачи пара около 0,35 атм (значение для обычных парогенераторов). Во время нагрева и эксплуатации устройства постоянно действует структура безопасности. Она представлена несколькими  компонентами. Есть интегрированная защита от перегрева в каждом ТЭНе. При пробое нагревателя или коротком замыкании срабатывает электрический предохранитель.

Системы безопасности на бойлере

За температурный режим отвечает биметаллический термостат. Его контактная пластина меняет конфигурацию при нагреве, замыкая и размыкая цепь. В случае если ни одна из выше перечисленных мер не сработала, происходит выброс пара через предохранительный клапан в крышке. Это потенциально опасное явление, однако оно помогает предотвратить другой высокий риск в виде разрыва корпуса давлением и выброса огромного количества перегретой жидкости на большую площадь.

Работа функций утюга

Все утюги имеют базовый набор функций. Это не говорит о том, что все устройства одинаковы. Некоторые модели могут выполнять больше операций, другие ограничиваться только базовым перечнем.

Автоматика отключения

Утюг с парогенератором имеет нагреватели и зону обработки воды, сосуд под давлением. Поэтому в целях обеспечения пожарной безопасности во все модели встроена система автоматического отключения. Она построена на простейшем гироскопе. Утюг отключается:

• после 30 секунд нахождения на горизонтальной поверхности без движения;
• через 10 минут бездействия в вертикальном положении.

Утюг отключится сам при простое на горизонтальной поверхности

Данные значения усредненные. Они рекомендованы как норма безопасности. Однако у отдельных моделей парогенераторов могут быть иными.

Терморегулятор

Терморегулятор выполняет сразу две функции. Это одна из частей общей системы безопасности утюга, и одновременно основная функция. Терморегулятор задает уровень нагрева подошвы. Узел работает просто: по достижении заданной температуры разрывает цепь подачи напряжения на ТЭНы, при снижении вновь замыкает.

Подача жидкости и пара

Самые простые утюги умеют только подавать пар. У более сложных функций две. При нажатии на одну кнопку подается поток пара. На вторую — утюг начинает разбрызгивать горячую воду через носик для работы с сильно помятой тканью.

У более сложных моделей есть паровой удар. Это подача крайне интенсивной струи. В это время устройство быстро расходует воду из зоны нагрева. В зависимости от емкости последней и мощности нагревателей, длительность работы в режиме парового удара может быть больше или меньше.

Кнопки подачи пара и разбрызгивания воды

Антикапельная система

Стоит понимать, что во время пауз подачи пара жидкость остается внутри дюз на подошве. Пока утюг используется, ее количество мало. Но если его выключить, вся жидкость конденсируется. И при следующей глажке капли воды могут вылетать при подаче пара.

Противокапельная система выполняет две задачи:

• блокирует вытекание воды из емкости — бака;
• обеспечивает блокировку выхода зоны нагрева после отключения утюга.

В моделях с антикапельной системой применяется укороченный путь пара от зоны генерации до дырочек в подошве. Все с одной целью: минимизировать накопление воды при отсутствии нагрева.

Противокапельная система помогает избежать течи воды из отверстий в подошве

Вертикальное отпаривание

Утюги с функцией вертикального отпаривания имеют отличительные черты конструкции. Это и положение ТЭНов, и размещение нагревательной зоны, и длина пути пара до выброса из подошвы. Поток меньше, чем в режиме удара. Но интенсивнее обычной работы.

При помощи вертикального отпаривания удобно гладить нежную ткань. Ведь в таком режиме утюг может не касаться ее поверхности. Также можно отгладить вещи, которые нельзя или сложно снять. Например, плотные шторы.

Типичные неисправности утюга и способы их решения

Поломки утюга связаны преимущественно с неправильным режимом эксплуатации, резкими перепадами напряжения или недостаточной герметичностью отсека для воды, влага из которого просачивается на электронные компоненты устройства. Определить причину неисправности, учитывая значительную сложность конструкции современных утюгов, бывает непросто, однако существует ряд типичных признаков, которые сокращают круг поисков:

1. При подключении утюга к сети не горит световой индикатор и не происходит нагрев подошвы. Прежде всего следует проверить исправность розетки, поскольку часто именно она становится причиной поломки. Если сеть оказалась исправной, то следующим источником проблемы может служить нарушение целостности сетевого кабеля. Кроме того, обрыв часто обнаруживается непосредственно в области подошвы утюга, где расположен небольшой предохранитель, перегорающий при чрезмерном нагреве.
2. Горит световой индикатор, но нагрев не работает. В данном случае причину неисправности следует искать в нагревательном элементе или описанном выше предохранителе, поскольку именно от этих элементов зависит подача энергии на подошву. 
3. Во время подачи пара из отверстий в подошве начинает просачиваться ржавая вода с осколками накипи. Подобная проблема наблюдается при попадании некоторого количества влаги непосредственно на электронные составляющие утюга: во время контакта включенного устройства с влагой происходит электрохимическая реакция, которая приводит к медленному разрушению металла. Процесс усиливается при условии использования воды, в которой содержится большое количество солей, органических и неорганических примесей. 

Как продлить срок службы утюга?

Для того чтобы утюг прослужил вам максимально долго и не доставлял проблем своей работой, следует соблюдать несколько простых советов:

1. Избегайте неосторожного обращения с утюгом: электронные компоненты устройства плохо переносят резкие удары, падения или перепады температур. Если ваш утюг оборудован керамической подошвой, то его уязвимость, в силу хрупкости материала, значительно возрастает.
2. Для заправки утюга рекомендуется использовать дистиллированную воду либо специальную ароматизированную жидкость, которую можно найти в отделах с бытовой химией. Применять даже очищенную воду или заправлять утюг непосредственно из-под крана совершенно недопустимо, поскольку подобное обращение приводит к быстрому накоплению карбонатных и железистых отложений. 
3. Если вы храните утюг на балконе или в другом месте, температура в котором значительно отличается от комнатной, то после переноса утюга в теплое помещение рекомендуется позволить ему немного «акклиматизироваться», благодаря чему весь конденсат, оседающий на контактах, успеет испариться.
4. Любые загрязнения, появляющиеся на металлической подошве, следует незамедлительно удалять специальными средствами. Также не допускается глажка пластиковых элементов, молний, декоративных рисунков, блесток и принтов, поскольку они достаточно легко плавятся и могут сильно загрязнить подошву.

Главный принцип работы утюгов заключается в равномерном прогреве металлической подошвы и распределении водяного пара в толще ткани. Соблюдая простые меры предосторожности, вы сможете не только заметно продлить срок эксплуатации техники, но и избежать большинства распространенных поломок.