Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Физика / Другие методич. материалы / Исследовательская работа "Исследование и ремонт бытовых приборов"(10 класс)

Исследовательская работа "Исследование и ремонт бытовых приборов"(10 класс)


До 7 декабря продлён приём заявок на
Международный конкурс "Мириады открытий"
(конкурс сразу по 24 предметам за один оргвзнос)

  • Физика

Поделитесь материалом с коллегами:

XI республиканская научно-практическая конференция школьников

«Первые шаги в науку»









Направление: Физика



Название работы: Исследование и ремонт бытовой техники.



Автор работы: Алейников Андрей Сергеевич



Место выполнение работы: п.Октябрьский Яшалтинского района

Муниципальное бюджетное общеобразовательное

учреждение «Октябрьская средняя

общеобразовательная школа

имени Алексея Дурнева»



Руководитель: Сангаджиев В.Н., учитель физики ,высшей категории









2015г.



Оглавление.

1.Введение………………………………………………….3 стр.

2. Основная часть…………………………………………..3 стр.

2.1. Исследование энергосети п.Октябрьский……..3 стр.

2.2. Энергосберегающая лампа……………………….4 стр.

2.2.1. Устройство лампы…………………….5 стр.

2.2.2. Исследования ламп…………………… 6 стр.

2.2.3. Ремонт ламп ……………………………7 стр.

2.3. Чайник-термос……………………………………. 8 стр.

2.4.Спутниковый ресивер……………………………...10 стр.

3. Заключение ………………………………………………..12 стр.

4. Список литературы……………………………………….. 12 стр.

5. Приложения…………………………………………………...13стр.

























Введение.

С течением времени ведущие производители бытовой техники разрабатывают и создают новые виды бытовой техники, благодаря, которым существование человека становится комфортным. Новые улучшенные модели отличаются от своих предшественников большей функциональностью, меньшими габаритами и высококачественными комплектующими, но и эта техника когда-нибудь выходит из строя. Для нашей глубинки это становится проблемой из-за отсутствия сервиса.

И мы решили провести исследования по выявлению причин выхода из эксплуатации бытовой техники в сельской глубинке, на примере п. Октябрьский Яшалтинского района.

В соответствии со вступившим в силу 27 ноября 2009 года федеральным законом № 261,реформа энергосбережения и энергоэффективности стартует 1 января 2011 года, как и задумывалось.«Новый свет» — предполагает замену ламп накаливания на энергоэффективные лампы и развитие производства энергоэффективного светового оборудования в России, поэтому мы решили начать с энергосберегающих ламп, исследовать их характеристики и сравнить их паспортными данными, а также выявить причину выхода из строя и ремонт их.

Следующими приборами, которые заинтересовали нас, стали чайник-термос (термопот), спутниковый ресивер.



2. Основная часть.

2.1. Исследование энергосети п.Октябрьский

Перед тем как рассматривать бытовые приборы мы прошли по домам п. Октябрьский и замерили сетевое напряжение, которое должно быть около 220 В, а на самом деле оказалось напряжение завышенным или заниженным . Сетевое напряжение играет большую роль в стабильной и долговременной работе бытовой технике.

Мы составили таблицу(см.прил№1)



Вывод: Там где значительная разница напряжений, мы посоветовали гражданам обратиться в соответствующие службы или купить стабилизаторы напряжения. На улице Комсомольской, улицах Спортивной, Садовой жители и руководитель школы (школа на одной фазе) часто жаловались на маленький срок службы энергосберегающих ламп и часто выводимые из строя бытовые приборы.



2.2. Энергосберегающая лампа.

В настоящее время всё большее распространение получают так называемые люминесцентные энергосберегающие лампы. В отличие от обычных люминесцентных ламп с электромагнитным балластом, в энергосберегающих лампах с электронным балластом используется электронная схема, благодаря которой стало возможным изготовление компактных люминесцентных ламп с цоколем E27 и E14. Данные компактные лампы легко установить в патрон взамен обычной лампы накаливания. Именно о бытовых люминесцентных лампах с электронным балластом далее и пойдёт речь.

Отличительные особенности люминесцентных ламп от обычных ламп накаливания.

Люминесцентные лампы не зря называют энергосберегающими, так как их применение позволяет снизить энергопотребление на 20 – 25 %. Спектр излучения люминесцентных ламп более соответствует естественному дневному свету. В зависимости от состава применяемого люминофора можно изготавливать лампы с разным оттенком свечения, как более тёплых тонов, так и холодных. Следует отметить, что люминесцентные лампы более долговечны, чем лампы накаливания. Конечно, многое зависит от качества конструкции и технологии изготовления энергосберегающей лампы.

Опасность люминесцентных ламп и рекомендации по использованию.

Несмотря на свои положительные качества люминесцентные лампы вредны как для окружающей среды, так и для здоровья человека. Дело в том, что внутри баллона каждой люминесцентной лампы присутствуют пары ртути. Если разбить колбу лампы, то опасные пары ртути попадут в окружающую среду и, возможно, в организм человека. Ртуть относят к веществам 1-ого класса опасности.

При повреждении колбы люминесцентной лампы необходимо покинуть на 15 – 20 минут помещение и сразу же провести принудительное проветривание комнаты. Необходимо внимательно относиться к эксплуатации любых люминесцентных ламп. Следует помнить, что соединения ртути, применяемые в энергосберегающих лампах опаснее обычной металлической ртути. Ртуть способна оставаться в организме человека и наносить вред здоровью.

Кроме указанного недостатка необходимо отметить, что в спектре излучения люминесцентной лампы присутствует вредное ультрафиолетовое излучение. При длительном нахождении близко с включенной люминесцентной лампой возможно раздражение кожи, так как она чувствительна к ультрафиолету.

Наличие в люминесцентных лампах высокотоксичных соединений ртути является главным мотивом экологов, которые призывают сократить производство люминесцентных ламп и переходить к более безопасным светодиодным лампам.

2.2.1. Устройство компактной энергосберегающей люминесцентной лампы с электронным балластом.

Бытовая люминесцентная лампа с электронным балластом состоит из колбы, электронной платы и цоколя E27 (E14), с помощью которого лампа устанавливается в стандартном патроне.

Внутри корпуса компактной лампы размещается круглая печатная плата, на которой собран высокочастотный преобразователь. Преобразователь при номинальной нагрузке имеет частоту 40 – 60 кГц. В результате того, что используется довольно высокая частота преобразования, устраняется “моргание”, свойственное люминесцентным лампам с электромагнитным балластом (на основе дросселя), которые работают на частоте электросети 50 Гц. Принципиальная схема компактной люминесцентной лампы показана на рисунке (См.прил.№2)

По данной принципиальной схеме собираются в основном достаточно дешёвые лампы, к примеру, выпускаемые под брендом Navigator и ERA. Если вы используете компактные люминесцентные лампы, то, скорее всего они собраны по приведённой схеме. Разброс указанных на схеме значений параметров резисторов и конденсаторов реально существует. Это связано с тем, что для ламп разной мощности применяются элементы с разными параметрами. В остальном схемотехника таких ламп мало чем отличается.

Разберёмся подробнее в назначении радиоэлементов, применённых в схеме компактной люминесцентной лампы. На транзисторах VT1 и VT2 собран высокочастотный генератор. В качестве транзисторов VT1 и VT2 используются кремниевые высоковольтные n-p-n транзисторы серииMJE13003 в корпусе TO-126. Обычно на корпусе этих транзисторов указываются только цифровой индекс 13003. Также могут применяться транзисторы MPSA42 в более миниатюрном корпусе формата TO-92 или аналогичные высоковольтные транзисторы.

Миниатюрный симметричный динистор DB3 (VS1) служит для автозапуска преобразователя в момент подачи питания. Внешне динистор DB3 выглядит как миниатюрный диод. Схема автозапуска необходима, т.к преобразователь собран по схеме с обратной связью по току и поэтому сам не запускается. В маломощных лампах динистор может отсутствовать вообще.

2.2.2. Исследование ламп.

Цель: Рассмотреть характеристики ламп и сравнить их с данными, измеренные опытным путем в школьной лаборатории.

Приборы и материалы: энергосберегающие лампы фирмы GREENGO и фирмы ECONOM по 20 Вт, лампа накаливания на 100Вт, фотоэлемент, микроамперметр М-24 со шкалой 100мкА, штатив, рулетка.

  1. Световой поток.

Световой поток будет равен

Ф=4πR2E

где Е-освещеность (люксах), а R-расстояние до источника.

При сравнении световых потоков, если освещенность одинаковая, отношение их будет равно отношению квадратов расстояний.

Световой поток эсл «GREENGO» на упаковке указан 1200 лм (люмен), по справочным данным у лампы накаливания световой поток тоже 1200 лм.

Определим у какой лампы световой поток лучше. Для этого включим первую лампу и подбирая расстояние до фотоэлемента установим фототок 50, 75, 100 мкА. Затем включим другую лампу и повторим измерения и т.д.

Все данные занесем в таблицу(см.прил.№3)

Результат: Анализ результатов показал световой поток у лампы накаливания больше, чем у энергосберегающей лампы.

2.Сравнение мощности ламп.

Для этого мы использовали стенд, который сами собрали. Он состоит из счетчика, для измерения электроэнергии. Каждую лампу по очереди включали в стенд на один час и измеряли работу тока. По формуле Р=А/t нашли мощность ламп.

Результат: Измеренная мощность ламп совпала с данными на упаковке.

      1. Ремонт ламп.

Анализируя работу по ремонту ламп мы пришли к выводу, что для нашего поселка, где напряжение повышенное, нужно использовать лампы с горячим запуском. У ламп, которые вышли из строя почти у всех перегорает спираль.

Если люминесцентная лампа загорается сразу после включения, то это лампа с холодным запуском. Данный режим плох тем, что в таком режиме катоды лампы предварительно не прогреваются. Это может привести к перегоранию нитей накала вследствие протекания импульса тока.

Для люминесцентных ламп более предпочтителен горячий запуск. При горячем запуске лампа загорается плавно, в течение 1-3 секунд. В течение этих несколько секунд происходит разогрев нитей накала ламп. Известно, что холодная нить накала имеет большее сопротивление, чем разогретая. При холодном запуске через нить накала проходит значительный импульс тока, который может со временем вызвать перегорание нити.

Для обычных ламп накаливания холодный запуск является стандартным, поэтому многие знают, что обычные лампы накаливания сгорают как раз во время включения.

Для реализации горячего запуска в лампах с электронным балластом применяется следующая схема. Последовательно с нитями накала люминесцентной лампы включается позистор (PTC - терморезистор). На принципиальной схеме этот позистор будет подключен параллельно конденсатору С5.(см.прил.№4)

В момент включения в результате резонанса на конденсаторе С5, а, следовательно, и на электродах лампы возникает высокое напряжение, необходимое для зажжения лампы. Но в таком случае нити накала лампы плохо прогреты. Лампа включается мгновенно. В данном случае параллельно С5 подключен позистор. В момент запуска позистор имеет низкое сопротивление и добротность контура L2C5 значительно меньше.

В результате напряжение резонанса ниже порога зажжения лампы. В течение нескольких секунд позистор разогревается и его сопротивление увеличивается. В это же время разогреваются и нити накала. Добротность контура возрастает и, следовательно, растёт напряжение на электродах лампы. Происходит плавный горячий запуск лампы. В рабочем режиме позистор имеет высокое сопротивление и не влияет на рабочий режим лампы.

Нередки случаи, что выходит из строя как раз этот позистор, и лампа не включается. Поэтому при ремонте ламп с балластом следует обращать на него внимание.

Довольно часто сгорает низкоомный резистор R1, который, как уже говорилось, играет роль предохранителя.

Активные элементы, такие как транзисторы VT1, VT2, диоды выпрямительного моста VD1 –VD4 также стоит проверить. Как правило, причиной их неисправности служит электрический пробой p-nпереходов. Динистор VS1 и электролитический конденсатор С2 на практике редко выходят из строя.



    1. Чайник-термос

Потер, термопот - как только не обзывают эту кухонную утварь. Называть некоторые вещи своими полными именами не совсем удобно, а иногда, просто, можно "сломать язык". 
В переводе с английского "pot" будет - горшок, значит "termopot" - температурный горшок, он же - термос. Но термос не простой, а электрический, да ещё и с функциями слива через носик, что придаёт ему статус чайника.

Питание потера осуществляется через контакты трёхполюсной штепсельной вилки, один провод с которой, являясь заземляющим, имеет непосредственный контакт с металлическим корпусом электроприбора. На входе питания устройства через резистор подключена газоразрядная лампа подсветки уровня воды. Отсюда же расходятся питающие провода на другие элементы схемы.

Блок питания и коммутации, кроме того, что имеет балластный конденсатор С1 для понижения напряжения и диодный мост Д1-Д4 для выпрямления тока, представляет собой электронную схему, по команде кнопки, обеспечивающую независимое включение основного нагревателя на 40 секунд. 
За это время, остывший до 70-95 градусов потер, снова закипает. 
При нажатии кнопки дополнительного кипения, ток протекает по цепи: красный провод с клеммы питания 220вольт, через кнопку "дополнительное кипение", выпрямляется через диод Д7 и приходит на положительную обкладку конденсатора С3. Конденсатор заряжается до определённого значения, открывается транзистор Т2, при этом начинает протекать ток эмиттер-коллектор, что в свою очередь ведёт к открытию транзистора Т1 (Т1-Т2 - составной транзистор обеспечивает большую передачу тока).

По цепи: плюс диодного моста, эмиттер-коллектор Т1, обмотка реле РД, минус диодного моста протекает ток срабатывания реле, которое замыкает свой контакт РД в цепи включения основного нагревателя.
Такое состояние схемы постоянным оставаться не может, так как мы отпустили кнопку.

В момент отпускания кнопки, заряженный конденсатор С3, начинает разряжаться по цепочке: плюс обкладки, резистор 10к, база-коллектор Т2, резистор 2к, минус обкладки, тем самым удерживая транзистор Т2 в открытом состоянии до тех пор, пока не разрядится конденсатор, и напряжение не снизится до определённого значения, при котором транзистор Т2 закроется.
В нашем случае конденсатор ёмкостью в 100 мкф обеспечивает открытое состояние транзистора в течение 40 секунд. Когда закроется транзистор Т2, схема возвращается в исходное состояние и основной нагреватель отключается.(см.прил.№5)


Рассмотрим схему блока управления.
При появлении напряжения питания на клеммах потера, с первой клеммы по красному проводу "КР" ток потечёт через диод Д8, через светодиод "ПИТ", через резистор 130кОм, по синему проводу "СИН" и на вторую клемму - засветится сигнальный светодиод "ПИТАНИЕ" (гаснет при срабатывании термопредохранителя). В этом же состоянии питающей цепи схема может находиться в двух режимах работы - либо в режиме "ТЕРМОС" с работой поддерживающего нагревателя, либо в режиме "КИПЯЧЕНИЕ" с работой поддерживающего + основного нагревателей. 
Режим "ТЕРМОС".
Нагреватель, поддерживающий температуру, постоянно находится во включенном состоянии через термопредохранитель и диод Д6, от чего: напряжение на нагревателе имеет амплитуду одного полупериода и значение его - половина от напряжения сети. 
При этом, ток сигнальной цепи протекает: нижняя (вторая) клемма питания, синий провод "СИН", диод Д9, сигнальный светодиод "ТЕРМОС", резистор 130кОм, точка В, основной нагреватель, точка А, верхняя (первая) клемма питания - "горит" светодиод "ТЕРМОС".
Режим "КИПЯЧЕНИЕ". 
При замыкании контактов РД или Т100С включается в работу основной нагреватель, при этом течёт ток по сигнальной цепи: с первой клеммы по красному проводу "КР" через диод Д8, через светодиод "КИП", резистор 130кОм, контакты РД или Т100С и на вторую (нижнюю) клемму питания - "горит" светодиод "КИПЯЧЕНИЕ". Светодиод "ТЕРМОС" - "гаснет", так как замыкается контактом РД или Т100С накоротко: нижняя (вторая) клемма питания, синий провод "СИН", диод Д9, сигнальный светодиод "ТЕРМОС", резистор 130кОм, контакты РД или Т100С и на эту же (нижнюю) клемму питания.

Насос (помпа, PUMP). 
Электродвигатель постоянного тока напряжением на 12 вольт обеспечивает работу насоса для закачки воды в Вашу большую кружку. 
Ток, по его цепи, протекает так: нижняя (вторая) клемма питания, синий провод "СИН", замкнутая кнопка или рычаг слива, обмотка двигателя, диод Д10, элемент поддерживающего нагревателя, верхняя (первая) клемма питания. Получается, что напряжение 12 вольт на обмотку электродвигателя снимается с делителя, образованного диодом Д6 и элементом нагревателя.



2.4.Ремонт спутникового ресивера



В данной статье мы будем своими руками ремонтировать «триколоровский» ресивер. Зачастую возникает такая проблема, что гарантийный срок закончился, а приемник неожиданно сломался. Покупать новый ресивер дорого, нести в сервисный центр – значит, на долгое время лишить себя просмотра спутникового ТВ. А ведь во многих случаях поломку устройства можно исправить самостоятельно, не затратив при этом особого труда и больших денежных средств. Если вы умеете паять, то легче самому разобраться в неисправностях и устранить их.

Убрав крышку, вы увидите печатные платы с различными компонентами. Они соединены между собой шинами проводов. На фото приведены некоторые устройства с описанием. Нам нужно найти плату питания. На ней установлен трансформатор и подвод для сетевого шнура, так что отыскать её не сложно. Первое, на что стоит обратить внимание, — это предохранитель, который, как правило, устанавливается в начало цепи. Предохранитель может иметь разные формы, например, стеклянная капсула с проводником или маленькая пластиковая коробочка, в которую помещен предохранитель. Во втором случае надо сначала снять крышку коробочки (можно пинцетом или щипчиками), чтобы добраться до самого предохранителя. Дальше нужно проверить предохранитель тестером или мультиметром на разрыв. Если он перегорел, что зачастую случается, то идите в магазин радиоприборов, купите такой же предохранитель и просто поменяйте его. Если же с предохранителем все нормально, то делаем проверку дальше по цепи.

Ещё один элемент, который частенько ломается, это непосредственно трансформатор. Такая неисправность обнаруживается с помощью измерения напряжения на вторичной обмотке.

Еще одна неисправность – это выход из строя электролитического или оксидного конденсатора, стоящего на входе, из-за высыхания. Чтобы обнаружить эту поломку, нужно хоть немного разбираться в радиомеханике. Неисправный конденсатор обычно желтоватого цвета, так же у основания его ножек на плате может наблюдаться небольшое коричневое пятно. Кроме того, можно сравнить номинальную и измеренную емкость конденсатора, чтобы определить его исправность.
Диодный мост в ресивере преобразует переменный сетевой ток в прямой.

Диодный мост также может сломаться. Это несложно проверить, так как полупроводниковый диод имеет одну основную функцию: пропускать ток в одну сторону, а в другую – нет.

В рассматриваемом нами случае поломка произошла с транзистором первичной обмотки трансформатора. У него есть радиатор для отвода тепла, поэтому найти его довольно просто. Неисправность была обнаружена так: измерили напряжение на эмиттере транзистора, там его не было, первичная обмотка не питалась, значит, все остальные детали обесточены.(см.прил.№6)



3.Заключение.

Мы рассмотрели бытовые приборы и выявили причину их выхода из строя. Основная причина – завышенное сетевое напряжение.



Список литературы.

  1. Физическая оптика в средней школе. Л.И.Резников

  2. Справочник по физике и технике. Ф.С.Енохович

  3. Электрические помощники в быту.П.Т.Шипуль. М.Ю. Брилевский

  4. Svetforlise.ru

  5. info@tek-oniks.ru





Приложение №1

трансформатора

Название улицы

Сетевое напряжение, В

Разница напряжений от номинального, В

1

Комсомольская,

Дома 1-21

230

+10

Садова, дома 20-43

235

+15

Прудовая

210

-10

2

Спортивная

235

+15

Комсомольская,

Дома 23-35

245

+25

Восточная

232

+12

Школа

249

235

226

+27

+15

+6

3

Степная

229

+9

Центральная

205

-15

Приложение№2

hello_html_5f0ebce0.png

Приложение№3

Название лампы

Сила фототока

50 мкА

75 мкА

100 мкА

1.лампа накаливания

90 см

50 см

33 см

  1. ЭСЛ “GREENGO”

72 см

43 см

26 см

3.ЭСЛ “ECONOM”

72 см

40 см

26 см



Приложение№4



hello_html_m5498729e.png

Приложение№5





hello_html_m751cd597.png



Приложение№6

hello_html_m12f6cb14.jpg




57 вебинаров для учителей на разные темы
ПЕРЕЙТИ к бесплатному просмотру
(заказ свидетельства о просмотре - только до 11 декабря)

Автор
Дата добавления 28.09.2015
Раздел Физика
Подраздел Другие методич. материалы
Просмотров244
Номер материала ДВ-015491
Получить свидетельство о публикации

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх