ЭДС индукции: что это такое, основные формулы, в чем измеряется, от чего зависит.

Следовательно, магнитный поток через контур прямо пропорционален силе тока в контуре:

Индуктивность – коэффициент пропорциональности ​ ( L ) ​ между силой тока ​ ( I ) ​ в контуре и магнитным потоком ​ ( Phi ) ​, создаваемым этим током:

Индуктивность зависит от размеров и формы проводника, от магнитных свойств среды, в которой находится проводник.

Единица индуктивности в СИ – генри (Гн). Индуктивность контура равна 1 генри, если при силе постоянного тока 1 ампер магнитный поток через контур равен 1 вебер:

Можно дать второе определение единицы индуктивности: элемент электрической цепи обладает индуктивностью в 1 Гн, если при равномерном изменении силы тока в цепи на 1 ампер за 1 с в нем возникает ЭДС самоиндукции 1 вольт.

Энергия магнитного поля

При отключении катушки индуктивности от источника тока лампа накаливания, включенная параллельно катушке, дает кратковременную вспышку. Ток в цепи возникает под действием ЭДС самоиндукции.

Источником энергии, выделяющейся при этом в электрической цепи, является магнитное поле катушки.

Для создания тока в контуре с индуктивностью необходимо совершить работу на преодоление ЭДС самоиндукции. Энергия магнитного поля тока вычисляется по формуле:

Основные формулы раздела «Электромагнитная индукция»

Алгоритм решения задач по теме «Электромагнитная индукция»:

1. Внимательно прочитать условие задачи. Установить причины изменения магнитного потока, пронизывающего контур.

2. Записать формулу:

• закона электромагнитной индукции;
• ЭДС индукции в движущемся проводнике, если в задаче рассматривается поступательно движущийся проводник; если в задаче рассматривается электрическая цепь, содержащая источник тока, и возникающая на одном из участков ЭДС индукции, вызванная движением проводника в магнитном поле, то сначала нужно определить величину и направление ЭДС индукции. После этого задача решается по аналогии с задачами на расчет цепи постоянного тока с несколькими источниками.

3. Записать выражение для изменения магнитного потока и подставить в формулу закона электромагнитной индукции.

4. Записать математически все дополнительные условия (чаще всего это формулы закона Ома для полной цепи, силы Ампера или силы Лоренца, формулы кинематики и динамики).

5. Решить полученную систему уравнений относительно искомой величины.

Что такое электродвижущая сила (ЭДС) и как ее рассчитать

Электродвижущая сила или сокращено ЭДС – это способность источника тока ил по-другому питающий элемент, создавать в электрической цепи разность потенциалов. Элементами питания являются аккумуляторы или батареи. Это скалярная физическая величина, равная работе сторонних сил для перемещения одного заряда с положительной величиной. В данной статье будут рассмотрены теоритические вопросы ЭДС, как она образуется, а также для чего она может быть использована на практике и где используются, а главное как рассчитать ее.

Что такое ЭДС: объяснение простыми словами

Под ЭДС понимается удельная работа сторонних сил по перемещению единичного заряда в контуре электрической цепи . Это понятие в электричестве предполагает множество физических толкований, относящихся к различным областям технических знаний. В электротехнике — это удельная работа сторонних сил, появляющаяся в индуктивных обмотках при наведении в них переменного поля. В химии она означает разность потенциалов, возникающее при электролизе, а также при реакциях, сопровождающихся разделением электрических зарядов.

В физике она соответствует электродвижущей силе, создаваемой на концах электрической термопары, например. Чтобы объяснить суть ЭДС простыми словами – потребуется рассмотреть каждый из вариантов ее трактовки. Прежде чем перейти к основной части статьи отметим, что ЭДС и напряжение очень близкие по смыслу понятия, но всё же несколько отличаются. Если сказать кратко, то ЭДС — на источнике питания без нагрузки, а когда к нему подключают нагрузку — это уже напряжение. Потому что количество вольт на ИП под нагрузкой почти всегда несколько меньше, чем без неё. Это связано с наличием внутреннего сопротивления таких источников питания, как трансформаторы и гальванические элементы.

Электродвижущая сила (эдс), физическая величина, характеризующая действие сторонних (непотенциальных) сил в источниках постоянного или переменного тока; в замкнутом проводящем контуре равна работе этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль контура. Если через Eстр обозначить напряжённость поля сторонних сил, то эдс в замкнутом контуре (L) равна , где dl — элемент длины контура. Потенциальные силы электростатического (или стационарного) поля не могут поддерживать постоянный ток в цепи, т. к. работа этих сил на замкнутом пути равна нулю. Прохождение же тока по проводникам сопровождается выделением энергии — нагреванием проводников.

Сторонние силы приводят в движение заряженные частицы внутри источников тока: генераторов, гальванических элементов, аккумуляторов и т. д. Происхождение сторонних сил может быть различным. В генераторах сторонние силы — это силы со стороны вихревого электрического поля, возникающего при изменении магнитного поля со временем, или Лоренца сила, действующая со стороны магнитного поля на электроны в движущемся проводнике; в гальванических элементах и аккумуляторах — это химические силы и т. д. Эдс определяет силу тока в цепи при заданном её сопротивлении (см. Ома закон). Измеряется эдс, как и напряжение, в вольтах.

Природа ЭДС

Причина возникновения ЭДС в разных источниках тока разная. По природе возникновения различают следующие типы:

• Химическая ЭДС. Возникает в батарейках и аккумуляторах вследствие химических реакций.
• Термо ЭДС. Возникает, когда находящиеся при разных температурах контакты разнородных проводников соединены.
• ЭДС индукции. Возникает в генераторе при помещении вращающегося проводника в магнитное поле. ЭДС будет наводиться в проводнике, когда проводник пересекает силовые линии постоянного магнитного поля или когда магнитное поле изменяется по величине.
• Фотоэлектрическая ЭДС. Возникновению этой ЭДС способствует явление внешнего или внутреннего фотоэффекта.
• Пьезоэлектрическая ЭДС. ЭДС возникает при растяжении или сдавливании веществ.

Электромагнитная индукция (самоиндукция)

Начнем с электромагнитной индукции. Это явление описывает закон электромагнитной индукции Фарадея. Физический смысл этого явления состоит в способности электромагнитного поля наводить ЭДС в находящемся рядом проводнике. При этом или поле должно изменяться, например, по величине и направлению векторов, или перемещаться относительно проводника, или должен двигаться проводник относительно этого поля. На концах проводника в этом случае возникает разность потенциалов.

Опыт демонстрирует появление ЭДС в катушке при воздействии изменяющегося магнитного поля постоянного магнита. Есть и другое похожее по смыслу явление — взаимоиндукция. Оно заключается в том, что изменение направления и силы тока одной катушки индуцирует ЭДС на выводах расположенной рядом катушки, широко применяется в различных областях техники, включая электрику и электронику. Оно лежит в основе работы трансформаторов, где магнитный поток одной обмотки наводит ток и напряжение во второй.

В электрике физический эффект под названием ЭДС используется при изготовлении специальных преобразователей переменного тока, обеспечивающих получение нужных значений действующих величин (тока и напряжения). Благодаря явлениям индукции и самоиндукции инженерам удалось разработать множество электротехнических устройств: от обычной катушки индуктивности (дросселя) и вплоть до трансформатора. Понятие взаимоиндукции касается только переменного тока, при протекании которого в контуре или проводнике меняется магнитный поток.

ЭДС в быту и единицы измерения

Другие примеры встречаются в практической жизни любого рядового человека. Под эту категорию попадают такие привычные вещи, как малогабаритные батарейки, а также другие миниатюрные элементы питания. В этом случае рабочая ЭДС формируется за счет химических процессов, протекающих внутри источников постоянного напряжения. Когда оно возникает на клеммах (полюсах) батареи вследствие внутренних изменений – элемент полностью готов к работе. Со временем величина ЭДС несколько снижается, а внутреннее сопротивление заметно возрастает.

В результате если вы измеряете напряжение на не подключенной ни к чему пальчиковой батарейке вы видите нормальные для неё 1.5В (или около того), но когда к батарейке подключается нагрузка, допустим, вы установили её в какой-то прибор — он не работает. Почему? Потому что если предположить, что у вольтметра внутреннее сопротивление во много раз выше, чем внутреннее сопротивлении батарейки — то вы измеряли её ЭДС. Когда батарейка начала отдавать ток в нагрузке на её выводах стало не 1.5В, а, допустим, 1.2В — прибору недостаточно ни напряжения, ни тока для нормальной работы.

Как раз вот эти 0.3 В и упали на внутреннем сопротивлении гальванического элемента. Если батарейка совсем старая и её электроды разрушены, то на клеммах батареи может не быть вообще никакой электродвижущей силы или напряжения — т.е. ноль. Совсем небольшая по величине электродвижущая сила наводится и в рамках антенны приемника, которая усиливается затем специальными каскадами, и мы получаем наш телевизионный, радио и даже Wi-Fi сигнал.

Как образуется ЭДС

Идеальный источник ЭДС – генератор, внутреннее сопротивление которого равно нулю, а напряжение на его зажимах не зависит от нагрузки. Мощность идеального источника ЭДС бесконечна. Реальный источник ЭДС, в отличие от идеального, содержит внутреннее сопротивление Ri и его напряжение зависит от нагрузки (рис. 1., б), а мощность источника конечна. Электрическая схема реального генератора ЭДС представляет собой последовательное соединение идеального генератора ЭДС Е и его внутреннего сопротивления Ri.

На практике для того чтобы приблизить режим работы реального генератора ЭДС к режиму работы идеального, внутреннее сопротивление реального генератора Ri стараются делать как можно меньше, а сопротивление нагрузки Rн необходимо подключать величиной не менее чем в 10 раз большей величины внутреннего сопротивления генератора, т.е. необходимо выполнять условие: Rн >> Ri

Для того чтобы выходное напряжение реального генератора ЭДС не зависело от нагрузки, его стабилизируют применением специальных электронных схем стабилизации напряжения. Поскольку внутреннее сопротивление реального генератора ЭДС не может быть выполнено бесконечно малым, его минимизируют и выполняют стандартным для возможности согласованного подключения к нему потребителей энергии. В радиотехнике величины стандартного выходного сопротивления генераторов ЭДС составляют 50 Ом (промышленный стандарт) и 75 Ом (бытовой стандарт).

Например, все телевизионные приемники имеют входное сопротивление 75 Ом и подключены к антеннам коаксиальным кабелем именно такого волнового сопротивления. Для приближения к идеальным генераторам ЭДС источники питающего напряжения, используемые во всей промышленной и бытовой радиоэлектронной аппаратуре, выполняют с применением специальных электронных схем стабилизации выходного напряжения, которые позволяют выдерживать практически неизменное выходное напряжение источника питания в заданном диапазоне токов, потребляемых от источника ЭДС (иногда его называют источником напряжения).

На электрических схемах источники ЭДС изображаются так: Е — источник постоянной ЭДС, е(t) – источник гармонической (переменной) ЭДС в форме функции времени. Электродвижущая сила Е батареи последовательно соединенных одинаковых элементов равна электродвижущей силе одного элемента Е, умноженной на число элементов n батареи: Е = nЕ.

Электродвижущая сила (ЭДС) источника энергии

Для поддержания электрического тока в проводнике требуется внешний источник энергии, создающий все время разность потенциалов между концами этого проводника. Такие источники энергии получили название источников электрической энергии (или источников тока). Источники электрической энергии обладают определенной электродвижущей силой (сокращенно ЭДС), которая создает и длительное время поддерживает разность потенциалов между концами проводника.

Закон электромагнитной индукции Фарадея для начинающих

• 12 января 2021 г.
• 6 минут
• 56 334

Что может быть лучше, чем вечером понедельника почитать про основы электродинамики. Правильно, можно найти множество вещей, которые будут лучше. Тем не менее, мы все равно предлагаем Вам прочесть эту статью. Времени занимает не много, а полезная информация останется в подсознании. Например, на экзамене, в условиях стресса, можно будет успешно извлечь из недр памяти закон Фарадея. Так как законов Фарадея несколько, уточним, что здесь мы говорим о законе индукции Фарадея.

Электродинамика – раздел физики, изучающий электромагнитное поле во всех его проявлениях.

Это и взаимодействие электрического и магнитного полей, электрический ток, электро-магнитное излучение, влияние поля на заряженные тела.

Здесь мы не ставим целью рассмотреть всю электродинамику. Упаси Боже! Рассмотрим лучше один из основных ее законов, который называется законом электромагнитной индукции Фарадея.

Майкл Фарадей (1791-1867)

История и определение

Фарадей, параллельно с Генри, открыл явление электромагнитной индукции в 1831 году. Правда, успел опубликовать результаты раньше. Закон Фарадея повсеместно используется в технике, в электродвигателях, трансформаторах, генераторах и дросселях. В чем суть закона Фарадея для электромагнитной индукции, если говорить просто? А вот в чем!

При изменении магнитного потока через замкнутый проводящий контур, в контуре возникает электрический ток. То есть, если мы скрутим из проволоки рамку и поместим ее в изменяющееся магнитное поле (возьмем магнит, и будем крутить его вокруг рамки), по рамке потечет ток!

Этот ток Фарадей назвал индукционным, а само явление окрестил электромагнитной индукцией.

Электромагнитная индукция – возникновение в замкнутом контуре электрического тока при изменении магнитного потока, проходящего через контур.

Формулировка основного закона электродинамики – закона электромагнитной индукции Фарадея, выглядит и звучит следующим образом:

ЭДС, возникающая в контуре, пропорциональна скорости изменения магнитного потока Ф через контур.

А откуда в формуле минус, спросите Вы. Для объяснения знака минус в этой формуле есть специальное правило Ленца. Оно гласит, что знак минус, в данном случае, указывает на то, как направлена возникающая ЭДС. Дело в том, что создаваемое индукционным током магнитное поле направлено так, что препятствует изменению магнитного потока, который вызвал индукционный ток.

Для определения направления индукционного тока применяется знаменитое правило буравчика, или правило правой руки, оно же правило правого винта. Если ладонь правой руки расположить так, чтобы в неё входили силовые линии магнитного поля, а отогнутый большой палец направить по движению проводника, то четыре вытянутых пальца укажут направление индукционного тока.

Правило правой руки

Примеры решения задач

Вот вроде бы и все. Значение закона Фарадея фундаментально, ведь на использовании данного закона построена основа почти всей электрической промышленности. Чтобы понимание пришло быстрее, рассмотрим пример решения задачи на закон Фарадея.

И помните, друзья! Если задача засела, как кость в горле, и нет больше сил ее терпеть – обратитесь к нашим авторам! Теперь вы знаете где заказать курсовую работу. Мы быстро предоставим подробное решение и разъясним все вопросы!

• Контрольная работа от 1 дня / от 120 р. Узнать стоимость
• Дипломная работа от 7 дней / от 9540 р. Узнать стоимость
• Курсовая работа 5 дней / от 2160 р. Узнать стоимость
• Реферат от 1 дня / от 840 р. Узнать стоимость

Иван Колобков, известный также как Джони. Маркетолог, аналитик и копирайтер компании Zaochnik. Подающий надежды молодой писатель. Питает любовь к физике, раритетным вещам и творчеству Ч. Буковски.

8 советов, как выбрать распределительный щит: виды электрических щитков

Чтобы гарантировать надежное и безопасное функционирование системы электроснабжения, в жилых домах и на предприятиях используют распределительные щиты, в которых находится защитное и распределительное оборудование. Такие приборы должны отвечать самым строгим требованиям к безопасности и отличаться высокой механической прочностью, поэтому покупать их лучше в проверенном месте. Специализированный интернет-магазин «Электрика Дешево» предлагает большой выбор качественных распределительных щитов от лучших производителей мира, которые вы можете приобрести по самым выгодным ценам. Ассортимент представлен здесь: https://elektrikadeshevo.ru/catalog/shchity-raspredelitelnye/. Наш материал поможет сориентироваться в большом разнообразии подобного оборудования и правильно выбрать распределительный щит.

№1. Зачем нужен распределительный щиток?

Электромонтажные работы в квартирах, офисах, гаражах и на производстве не обходятся без установки распределительного щита. Зачем он нужен, ведь ранее многие довольствовались одними только распределительными коробками? Все дело в удобстве и безопасности. Если использовать по-прежнему только распределительные коробки, то, например, при замене розетки придется обесточить всю квартиру, а при подключении некоторых мощных электроприборов придется оснащать их собственными защитными устройствами, а для них также необходимо место.

Установка распределительных щитов предотвращает риск сгорания электроприборов. Благодаря щиту электроэнергия распределяется равномерно по всем каналам, исключая избыточное поступление тока по одному из них. Особенно важно это устройство для крупных помещений, где возникают огромные нагрузки, да и для жилых домов распределительные щиты также необходимы, учитывая то, сколько сегодня электрических приборов люди используют в домашних условиях.

Распределительный щит срабатывает не только при возникновении излишнего напряжения, но и спасает человека от поражения током.

№2. Основные виды распределительных щитов

Распределительный щит может отвечать за безопасную подачу электричества в квартиру, на этаж или на большое здание. В зависимости от масштаба зоны обслуживания электрощитки делятся на такие виды:

• главный распределительный щит (ГРЩ) находится во главе иерархии, устанавливается на трансформаторных подстанциях и на крупных производствах. Он, как правило, отличается внушительными размерами, отвечает за электроснабжение целого объекта, защищает от перегрузок в сети и коротких замыканий. ГРЩ, равномерно распределяющий электроэнергию по всем помещениям, может автоматически переключаться с основного ввода питания на резервный;
• вводное распределительное устройство (ВРУ) устанавливают на входе силового кабеля в многоквартирные жилые дома, офисные центры, производственные помещения. ВРУ распределяет питающие линии для квартирных и этажных щитков, ведет учет потребленной электроэнергии, срабатывает в случае перегрузок и коротких замыканий;
• аварийный ввод резерва (АВР) используется не везде и предназначен для переключения потребителей с основного источника электропитания на резервный в случае аварии. АВР необходим для больниц и прочих учреждений, где важна непрерывная подача электроэнергии. Иногда такие устройства используют в коттеджах;
• щит этажный (ЩЭ) ставится, в основном, в жилых зданиях для распределения электропитания на 2-6 квартир. В таком щитке выделяется место для модульной автоматики и приборов учета электроэнергии. Может использоваться в административных зданиях;
• щит квартирный (ЩК) располагается на вводе электрического кабеля в квартиру, устанавливается обычно в прихожей, тамбуре, реже – около входной двери. Квартирные щитки знакомы практически каждому, они используются для защиты от коротких замыканий и перегрузок, распределения групповых линий питания и учета электроэнергии. О выборе распределительных щитков данного типа и пойдет речь.

Среди других видов отметим щиты освещения (ЩО), которые необходимы для редких выключений и включений автоматики, такие устройства защищают от перегрузок, используются в общественных и торговых зданиях. Щит управления (ЩУ) также устанавливают в административных зданиях для управления вентилирующим, отопительным оборудованием и сигнализацией. Щит автоматики (ЩА) необходим для управления программными контроллерами систем вентиляции, отопления и т.д. Есть еще щиты бесперебойной подачи питания (ЩБП), которые устанавливают при подключении вычислительного и медицинского оборудования, требующего постоянной подачи электроэнергии и чувствительного к перепадам напряжения.

№3. Виды электрических щитков по способу установки

По способу установки распределительные щитки можно поделить на такие виды:

• накладные, или наружные. Это самый распространенный вариант, прост в установке, но будет несколько выпирать вперед по отношению к стене, что необходимо учесть при выборе места. Такие щитки используют при организации проводки скрытого и наружного типа, они могут быть выполнены из металла или пластмассы. Электрики советуют в деревянных домах и банях ставить щитки именно накладного типа;
• встраиваемый щиток выглядит более эстетично, устанавливается вровень со стеной, но работы по его монтажу выполняются сложнее. На лицевой панели обязательно имеет отбортовку, которая закрывает технологический стык. Специалисты рекомендуют выбирать подобный вариант в тех случаях, когда число отходящих линий значительно меньше числа модулей щитка. В противном случае кипу проводов будет весьма затруднительно провести сквозь боковые стенки;
• напольные щитки отличаются настолько большими размерами, что на стену их повесить нельзя. В быту они не используются.

Для электрического щита важно выбрать правильное место, ведь на кону наша безопасность. К месту установки выдвигают такие требования:

• достаточная удаленность от пожаро- и взрывоопасных веществ;
• хорошая естественная вентиляция;
• легкая доступность. Электрик в случае чего должен приложить минимум усилий, чтобы добраться к щитку;
• желателен достаточный уровень естественной освещенности.

№4. Материал изготовления

Распределительный щит может быть выполнен из металла или пластика. Металлический щиток более устойчив к механическим повреждениям, отличается высокой долговечностью и надежностью, а вместе с тем и приличным весом. Внешний вид таких изделий не самый плохой, но все же не идеальный, поэтому металлические щитки больше подойдут для установки в гаражах и производственных помещениях.

Для квартиры лучше подобрать аккуратный пластиковый щиток. Это легкие и эстетичные устройства, а ответственные производители выпускают вполне прочные изделия, которые по уровню долговечности не уступают металлическим и не требуют обязательного заземления. Дешевые пластиковые щитки от малоизвестных китайских компаний имеют свойство со временем желтеть.

В продаже также встречаются щитки, выполненные из комбинации пластика и металла.

№5. Защита щитка от пыли и влаги

Степень влаго- и пылезащиты выбирается в зависимости от условий эксплуатации оборудования:

• для установки в помещениях подойдут щитки с защитой по стандарту IP21, IP31 и IP32;
• для установки на улице щиток должен иметь защиту не менее IP54, а также уплотненные двери и герметичные вводы для кабелей.

№6. Виды распределительных щитов по конструкции

По типу конструкции и назначению электрические щитки делятся на такие типы:

• модульные предназначены сугубо для установки модульного оборудования, состоят из реек и площадок для установки шин, снаружи все закрывается металлической или пластиковой панелью;
• учетные щитки обязательно имеют площадку для установки учетного оборудования, которое крепится на рейки или винты. Также конструкция предусматривает наличие модульных автоматических выключателей;
• учетно-распределительные щитки отличаются от устройств предыдущего типа наличием рейки для монтажа защитных устройств на отходящие линии. В них также есть отсек для вводного коммутационного аппарата, который закрывается крышкой и может быть опломбирован.

№7. Количество модулей в распределительном щитке

Принципиальное отличие всех щитков – количество модулей. Некоторые ошибочно считают, что их число должно быть кратным 12, но это не всегда так: используются щитки, рассчитанные на 16 и 18 модулей, есть даже компактные модели, в которых число модулей не превышает 10.

Чтобы определиться с тем, какое количество модулей необходимо в вашем случае, для начала лучше всего составить схему электропроводки с указанием всех точек потребления, сюда входят розетки, осветительные приборы, отдельно выделяют электроприборы, которые потребляют много энергии (кондиционер, стиральная машина, бойлер). Далее определяются группы. Для осветительной проводки используют автоматические выключатели на ток 10 А, для розеточной – 16 А. В качестве коммутационно-защитных устройств можно использовать не только автоматические выключатели, но и УЗО, или же заменить эти два устройства на дифференциальный автомат. Количество УЗО, автоматов и дифавтоматов необходимо знать для правильного выбора количество модулей. Также стоит учитывать наличие счетчика и его размеры.

Ширина одного модуля – 18 мм, она равняется ширине однополюсного выключателя. Для подключения двухполюсного автомата понадобиться 2 модуля, трехфазного автоматического выключателя – 3, однофазного УЗО – 3, трехфазного УЗО – 5, электросчетчика – от 6 до 8 в зависимости от его размеров (ширину прибора можно просто поделить на 18 мм).

Для квартиры в ряде случаев достаточно щитка на 12-16 модулей. Если счетчик будет располагаться в щитке, то придется брать устройство на 16-24 модуля. Для большого частного дома может потребоваться щиток на более чем 24 модуля. В больших коттеджах иногда ставят два щитка, так как из-за большой протяженности проводки один в случае аварии не всегда может оперативно сработать, а может и не сработать вовсе.

Кроме того, в щитке могут располагаться устройства защиты от перенапряжений, фотореле или пускатели автоматического включения света. Если нет уверенности в том, что вы сможете сделать правильный выбор распределительного щитка, то лучше доверьтесь специалистам. Помощь, скорее всего, понадобится и при сборке, установке щита и подключении к нему всех групп электроприборов – с электричеством лучше не шутить.

№8. Производители распределительных щитков

Бракованные щитки не смогут выполнять свои функции в полной мере, будучи неспособными к равномерному распределению электрического тока по всем помещениям. Еще такие щиты, в случае необходимости, с большой вероятностью не отключат поврежденную группу цепей автоматически, поэтому лучше доверять свою безопасность проверенным производителям. Лидер в плане качества – компания ABB, но ее продукция стоит дорого. Щитки Makel и IEK стоят немного дешевле, но по качеству очень даже неплохи. В плане дизайна выделяются щиты FOTKA греческого производства. Безымянные изделия китайского и турецкого производства лучше обходить стороной – это не тот случай, когда можно сэкономить.

Напоследок отметим, что при прочих равных условиях предпочтение лучше отдать щиткам с прозрачной дверцей, которые обеспечивают более простой контроль над состоянием автоматов.

Порядовка отопительного щитка колпакового типа

Если вы по разным причинам интересовались нюансами печного дела, то наверняка встречались с таким понятием, как кирпичный отопительный щиток. По названию не всегда можно понять, что это за строение и для какой цели предназначено. Ответы на эти и другие вопросы вы сможете найти в данной статье, здесь же будут описаны разновидности подобных сооружений из кирпича. Для тех, кто желает их выложить своими руками, мы представим некоторые схемы отопительных щитков и дадим ряд полезных рекомендаций по их возведению.

Отопительный щиток — знакомство

Чтобы описание отопительного щитка выглядело более понятным, представим пару часто встречающихся ситуаций. Например, вы купили и установили у себя дома красивую металлическую печь – камин. Вариант второй: вы пользуетесь варочной плитой, сложенной из кирпича. В том и другом случае по нагреву дымохода заметно, что львиная доля тепла от сжигания дров в буквальном смысле вылетает в трубу. Так вот, отопительные щитки предназначены для того, чтобы задержать это тепло и направить его на обогрев дома.

По сути, кирпичный щиток – это своего рода газовоздушный теплообменник, пристраиваемый к печи любой конструкции. Газовоздушным он считается потому, что отбирает тепло у дымовых газов, нагревается сам, а после передает его воздуху помещения. Внешне сооружение напоминает часть прямой или угловой толстой стены, сложенной из кирпича. Внутри этой стены устроены вертикальные и горизонтальные каналы, по которым движутся продукты горения из топки плиты или камина. Побуждает их к движению естественная тяга дымохода.

Проходя весь путь по проходам внутри щитка, дымовые газы неизбежно остывают, отдавая тепло кирпичным стенкам. И если их начальная температура могла достигать 300 °С, то на выходе в вертикальный дымоходный канал она составит примерно 150 °С. Кроме того, разогретое тело щитка обладает немалой теплоемкостью и еще долго остывает после затухания печи, продолжая отдавать тепло в помещение.

Итак, отопительный щиток для металлической печи или варочной плиты – это кирпичная пристройка, призванная повысить эффективность использования тепловой энергии, выделяющейся при горении дров и угля.

Недостатки металлических варочных печей и как их исправить

1. У компактных габаритов металлических печек есть и недостаток – слишком маленькая поверхность воздушного теплообмена.
2. Помимо этого, газообразные продукты сгорания обладают очень высокой температурой — от +300° градусов и более. Поэтому приходится думать о пожарной безопасности и термоизолировать дымоход.
3. Как известно, КПД печек пропорционален обратно температуре выводимых отходов сгорания. Для приготовления же еды варочные агрегаты используют далеко не всю генерируемую тепловую энергию.
4. Помимо этого, такие печи обычно имеют короткие дымоходные каналы. Поэтому и они поглощаются немного тепла.

Обратите внимание! Исходя из всего этого, инструкция замечает, что максимальные теплопотери агрегатов приходятся на дымоход, по которому продукты горения выводятся в атмосферу. То есть фактически, большой процент тепла от использованного топлива варочные печки затрачивают на «обогрев улицы».

1. Такие тепловые потери с любой точки зрения нерациональны. Возникает нужда их минимизировать. Один из самых распространенных способов понизить энергетические потери печи — это оснастить агрегат своими руками отопительным щитком.

Разновидности и схемы щитков

По внутреннему устройству данные сооружения бывают 2 видов:

• канальные: в теле щитка устроена развитая сеть газоходов, представляющая собой несколько вертикальных каналов, соединенных между собой. Прежде чем выйти наружу, газы совершают извилистый путь по этим ходам, интенсивно отдавая тепло;
• колпаковые: такой щиток для чугунной печи или плиты имеет одну или две камеры с горизонтальными сводами, где раскаленные газы задерживаются до тех пор, пока не остынут. Только после этого они могут попасть в вертикальный канал и уйти в дымоход.

Отопители канального типа конструктивно проще, поэтому и сложить их легче. Колпаковые щитки эффективнее с точки зрения отбора теплоты, но в исполнении гораздо сложнее. Новичкам браться за их возведение не рекомендуется, здесь нужна рука мастера. Для самостоятельного строительства представляем вам чертежи и разрезы простого отопительного щитка канального типа с тремя вертикальными газоходами:

Для того чтобы наша отопительно-варочная печь могла использоваться в летнее время для приготовления пищи, конструкцией предусмотрено переключение дымооборотов на летний режим. Переход осуществляется с помощью трех задвижек, встроенных в газоходы. Кроме того, в верхней части сооружения имеется вытяжная вентиляционная шахта для организации воздухообмена в помещении. Чтобы избежать опрокидывания тяги при сильном ветре, на выходе из шахты установлена решетка с обратным клапаном.

На следующей схеме, изображенной ниже, показана металлическая варочная плита с отопительным щитком колпакового типа. Как видите, здесь газы после выхода из топки печи попадают в камеру со сводом, откуда ведут 2 канала.

Поскольку из камеры можно двигаться только вниз, продукты горения с высокой температурой задерживаются под сводом, пока не остынут. Тогда они становятся тяжелее и согласно закону конвекции покидают пространство камеры. В этом случае для повышения эффективности печь с отопительным щитком оборудована трубчатыми нагревателями, размещенными внутри газоходов.

Примечание. Как правило, отопительные щитки выполняются как простые теплообменники и не имеют собственной камеры сгорания. Но есть и сооружения, чья конструкция предусматривает устройство небольшого топливника, как это видно на фото:

Конструкции приспособлений

Конструкции отопительных щитков делятся на две большие категории: они могут быть толсто- либо тонкостенными.

О толщине стенки

1. Толстостенные щитки укладываются в полкирпича. Их необходимо предварительно хорошо прогревать. Когда варочная плита с отопительным щитком используется постоянно, такое его устройство целесообразно. Помимо всего прочего – толстостенные конструкции предпочтительней с точки зрения пожарной безопасности.
2. Отопительный тонкостенный щиток кладется в четверть кирпича. Чтобы удовлетворить противопожарные требования, такие конструкции часто закрываются металлическими кожухами.
3. Поверхность стенок можно штукатурить, облицовывать изразцовыми плитками либо, расшив стыки, оставлять без отделки. Облицовывать печь-камин с отопительным щитком следует в ходе его укладки.

1. Устройства могут работать в двух режимах работы – зимнем и летнем. В первом из них конструкция нагревается полностью, во втором же частично.

Принципиальные схемы работы

По принципу работы различают два типа устройств.

Канальные щитки

1. Внутри такого устройства обустроен своеобразный лабиринт из дымоходов, которые имеют одно и то же сечение.
2. Когда кладутся подобные отопительные щитки — порядовки их могут иметь, как горизонтальные, так и вертикальные перегородки.
3. Тепловую энергию стенкам продукты горения отдают в процессе равномерного передвижения их по всей длине каналов.
4. В канальном типе устройств нередко обустраиваются перемычки, обходящие дымоход. Отгораживаются они перегородками. Надо это, чтоб в летний период варочная печка не отапливала комнату.

В печах-каминах перемычки не нужны, потому как щитками они оснащаются для большей отдачи тепла. Устройство же для мощного металлического агрегата, например, для Баварии (тепловая мощность 14 кВт) без подобной перемычки делать не следует. (См. также статью Биотопливо для каминов: особенности.)

Колпаковые устройства

Отопительный щиток колпакового типа состоит из одной либо нескольких полостей, которые соединены дымоходами. Выход и вход канала во всех колпаках делается гораздо ниже верха его плоскости.

Почему это надо? Нагретый воздух и печные газы всегда текут вверх. Проникнув в колпак, газы до своего остывания будут расположены там. Когда они свое тепло отдадут, то их вытеснит новая порция нагретых продуктов горения, и они потекут по дымоходу на улицу.

Особенности реализации схемы щитка

1. Помимо прямоугольных устройств, когда в комнате мало места, нередко обустраивается угловой щиток. Помимо того, что такая конструкция сберегает полезный объем, благодаря большей площади теплообмена, она отдает больше энергии.
2. Если оснастить щиток отдельной топкой, то он из дополнительного элемента печки преобразуется в полноценное отопительное оборудование.
3. Собственная топливная камера нужна для того, чтобы без нужды не растапливать варочную печку. (См. также статью Отопление частного дома дровами: особенности.)

Рекомендации по выполнению кладки

Поскольку предполагается, что большинство интересующихся людей имеют мало опыта в печном деле, то для самостоятельного строительства предлагается простая канальная конструкция, представленная на первом чертеже предыдущего раздела. В отличие от мастера, несведущему человеку для возведения понадобится порядовка отопительного щитка, которую мы и покажем на схеме:

Для строительства канального щитка по этой порядовке понадобятся следующие материалы и фурнитура:

• кирпич красный керамический полнотелый – 309 шт.;
• задвижка 130 х 130 мм – 3 шт.;
• дверца для прочистки 130 х 140 мм – 3 шт.;
• решетка вытяжная с клапаном 150 х 200 мм;
• глина – 6 ведер;
• песок – 4 ведра;
• рубероид – 2 м2.

Следует отметить, что кладка отопительного щитка ведется по всем правилам печного искусства. Вначале необходимо устроить фундамент из бетона, не связанный с основанием здания. Его верх должен быть на 150 мм ниже уровня пола. Уложив на фундамент гидроизоляционный слой из рубероида, начинают кладку в соответствии с порядовкой. Кладочный раствор надо тщательно размешать из предварительно замоченной и профильтрованной глины и просеянного песка.

Чтобы правильно сложить своими руками щиток из кирпича, нужно выдерживать толщину шва 3 мм, максимально допустимый слой – 5 мм. После укладки камней каждый ряд нужно проверять на соответствие горизонтали и вертикали с помощью строительного уровня и отвеса. Излишки раствора, выступающие из швов, надо удалять, а внутреннюю поверхность газоходов еще и протирать влажной тряпкой после укладки 3—4 рядов.

Важно. При проходе через перекрытия и кровлю необходимо выполнять разделки согласно правилам пожарной безопасности.

Построенный своими руками щиток для буржуйки или любой другой отопительно-варочной печки должен как следует просохнуть. Образовавшиеся мелкие трещины следует аккуратно заделать глиной. После этого можно протопить печь, начав с небольшой закладки дров и постепенно наращивая температуру.

Дисклеймер

Сразу стоит оговорить: автор не является опытным печником. Цель написания статьи — познакомить владельцев загородных домов с новой концепцией, со способом резко поднять КПД обычной отоптельно-варочной печи типа Шведка и сделать свое жилье теплее с минимальными затратами.
Судя по перелопаченной в процессе написания статьи информации, это очень доброжелательные и отзывчивые люди, что нехарактерно для рунета. На заданный в форуме конкретный вопрос вы сможете получить точный и исчерпывающий ответ.

Вам охотно подскажут тонкости того, как кладутся отопительные щитки — порядовки, размеры щитка именно для вашего дома, рекомендуемый тип щитка и толщину его стенок. Причина того, что обсуждение любой темы не превращается в забрасывание друг друга банановой кожурой, проста: печники — умудренные опытом люди в возрасте. Выяснение того, кто из них мудрее и опытнее, им просто неинтересно.

Участники форумов по печному делу — это, как правило, немолодые и рассудительные люди, которые охотно делятся своим знаниями.

Вывод

Роль, которую играет кирпичный щиток, очень важна. Данное приспособление позволяет повысить эффективность печного отопления при эксплуатации печей различного типа:

• железной печи-камина;
• каменной печи;
• простой буржуйки, КПД которой обычно не превышает 30-40%.

При использовании кирпичной стены с воздуховодами внутри вы получаете возможность сократить расход дров в несколько раз, обеспечив надлежащее отопление в помещении.

Металлические варочные и отопительно-варочные печки имеют одно несомненное преимущество — компактность. Подобный агрегат не будет занимать много места в вашем доме или на даче. Чтобы повысить эффективность стальных и чугунных печей, применяется кирпичный отопительный щиток.

Общие положения

В любом случае кладка отопительного щитка выполняется с учетом неких граничных условий, общих для всех конструкций.

Щитки для отопления помещений

Как правило, русская печь используется в качестве эффективного отопительного средства, в т о же время она несет и эстетическую нагрузку. Печь придает любому жилищу уют и специальное убранство. Русская печь является синонимом свежеиспеченного хлеба, все ее убранство говорит о самобытности и патриотизме. Тем не менее изготовление печи – это искусство. Любое нарушение технологии производства влечет за собой возможные непоправимые изменения в эксплуатации.

Кирпичный щиток для металлической печи является одним из наиболее важных элементов. Каждому кажется, что изготовить его нет никакой возможности, тем более самостоятельно. Не так страшен черт, как его малюют: даже если у вас несть начальные навыки кирпичной кладки вам вполне по силам сделать щиток самостоятельно, без посторонней помощи. На начальном этапе постараемся разобраться, что из себя представляет щиток и на что обратить внимание при монтаже.

Основные характеристики

До того, как начать изготовление щитка следует освоить технологию его производства. Что касается металлических печей и плит варочных, то они изготавливаются из чугуна и имеют вполне приемлемые размеры. Для печи с кирпичной кладкой часто используют топку из железа. В любом случае варочные поверхности из чугуна не смогут обслужить большое количество потребителей. Вот почему их используют во временных строениях или на дачах. Чугунные печи, что не следует забывать, могут разогреваться до критических температур, например, до трехсот градусов. Кирпичная труба для металлической печи способствует улучшению эксплуатационных характеристик. Если же использовать металлическую трубу, то есть вероятность возгорания окружающей поверхности. Вот почему ее необходимо тщательным образом изолировать.

Не следует также забывать и другие параметры. Если диаметр трубы сделать большого диаметра, то тепло начнет просто испаряться, и КПД будет стремиться к нулю. Потеря эффективности не самое главное, вместе с ней уменьшается срок эксплуатации печи. Чтобы избежать излишней теплопотери, необходимо прибегнуть к таким действенным методам:

• необходимо направить тепло туда, куда необходимо. Для этой цели можно использовать водяную топливную систему. В данном случае возможно два варианта: теплоноситель может в контур нагнетаться при помощи насоса, либо естественным способом, используя законы физики.
• кухонная плита может быть оснащена специальным отопительным щитком. Кирпичная труба для металлической печи может проходить по дымоходу, который может быть встроен в стену. Благодаря этому количество потерь может быть максимально минимизирован.

Что касается первого варианта, то его минусом является, то обстоятельство, что теплоноситель в трубах абсолютно нестабилен. При возникновении нештатной ситуации в зимний период трубы могут, что называется, разморозится. Вот почему лучше воспользоваться другим методом.

Металлическая труба для печи способствует тому, что теряется тепло. Если же построить систему с использованием кирпичной кладки, то она будет очень долго остывать благодаря большому коэффициенту теплоемкости. Также можно прибегнуть к такому варианту как переход с кирпичной трубы на металлическую. Что касается отопительного щитка, то его установка сэкономит тепло, причем затраты как денежные, так и по объему работ будут минимальные. Щиток имеет мощность в пределах от семи до 15 кВт. Печь будет остывать достаточно долго вне зависимости от того осталось там топливо или полностью выгорело. В процессе остывания за определенный промежуток времени будет выделяться порядка 1 кВт.

Остановимся на порядовке

Для того, чтобы сделать щиток максимально функциональным следует подробней разобраться с принципом порядовки. Если воспользоваться перечисленными выше советами, то вы в состоянии собрать это нехитрое приспособление самостоятельно. При устройстве кладки желательно сделать ее, использую половину кирпича. Можно использовать и четверть кирпича. В таком случае остывание нагревательного прибора будет происходить во много раз быстрее. Затраты на изготовление непомерно повысятся, при этом температура не будет иметь постоянный градиент.

Кирпичная труба для металлической печи – это очень правильное решение. В том случае, если общая конструкции в любом случае является не слишком надежной, то можно прибегнуть к использованию металлической пластины. В любом случае она может предотвратить возникновение пожара. В процессе эксплуатации особое внимание следует уделить применяемому топливу. Конструкция имеет температурный предел в районе 120 градусов. Уменьшение температуры приведет к тому, что появится конденсат, а значит эксплуатационные качества агрегата существенно сократятся.

Интенсивность выхода тепла регулируется задвижками. О них следует позаботиться непосредственно на этапе конструирования. При помощи задвижек у вас получится отрегулировать требуемую теплопотерю. Такой режим очень важен в холодное время года. Существование задвижек делает агрегат более функциональным.

Кирпичный щиток необходимо изготавливать из пустотелого материала. Это будет экономически оправдано. Для соединения кирпича применение раствора на цементной основе недопустимо. Использование цемента приводит к тому, что кладка растрескивается, теплоотдача увеличивается, система приходит в негодность. Вот почему щиток необходимо укладывать на глиняный раствор. Особое внимание следует уделить гидроизоляции основания печи. Для этих целей часто используют рубероид

Какие бывают щитки

Щитки условно делят на канальные и колпаковые. Они отличаются не только способом монтажа, но и конструкцией.

Канальный щиток имеет сложную конструкцию, диаметр конструкции постоянно меняется. Что касается перегородок, то они бывают как вертикальные, так и горизонтальные, причем могут располагаться по всей длине. Система работает по достаточно простому принципу – горячий газ отдает свою кинетическую энергию стенкам, именно они и нагревают воздух. Перемычки надлежащим образом способны отрегулировать щиток, который может подать тепло к варочной поверхности без нагрева окружающего воздуха.