家用電熱器具

1、第第1 1章章 家用電熱器具家用電熱器具 【教學目標教學目標】 了解家用電熱器具的類型及基本結(jié)構(gòu)。了解家用電熱器具的類型及基本結(jié)構(gòu)。 掌握電熱水器的結(jié)構(gòu)、工作原理與檢修方法。掌握電熱水器的結(jié)構(gòu)、工作原理與檢修方法。 掌握自動保溫式電飯鍋、微電腦控制電飯鍋的結(jié)構(gòu)、掌握自動保溫式電飯鍋、微電腦控制電飯鍋的結(jié)構(gòu)、工作原理與檢修方法。工作原理與檢修方法。 掌握高頻電磁灶的結(jié)構(gòu)、工作原理與檢修方法。掌握高頻電磁灶的結(jié)構(gòu)、工作原理與檢修方法。 掌握微波爐的結(jié)構(gòu)、工作原理與檢修方法。掌握微波爐的結(jié)構(gòu)、工作原理與檢修方法。 1.1 家用電熱器具的基礎知識家用電熱器具的基礎知識1.1.1 家用電熱器具的類型家用

2、電熱器具的類型 1.按電加熱方式的原理分類按電加熱方式的原理分類 電阻加熱、遠紅外線加熱、電磁感應加熱和微波加熱。電阻加熱、遠紅外線加熱、電磁感應加熱和微波加熱。 2.按用途分類按用途分類 家用電熱器家用電熱器具按產(chǎn)品的用途來分類有以下各種：具按產(chǎn)品的用途來分類有以下各種： 1)電炊具電炊具:如電飯鍋、電烤箱、電磁灶、微波爐、電熱如電飯鍋、電烤箱、電磁灶、微波爐、電熱飲水機等飲水機等; 2)取暖用具取暖用具:如電暖氣、電熱毯等；如電暖氣、電熱毯等； 3)衛(wèi)生潔具類及其它衛(wèi)生潔具類及其它:如電熱水器如電熱水器(電淋浴器電淋浴器)、家用消、家用消毒器、洗碗機、電熨斗、電烙鐵等。毒器、洗碗機、電熨斗

3、、電烙鐵等。1.1.2 家用電熱器具的基本結(jié)構(gòu) 1.發(fā)熱部件發(fā)熱部件 主要功能是將電能轉(zhuǎn)換為熱能。常見的電熱元件有電熱主要功能是將電能轉(zhuǎn)換為熱能。常見的電熱元件有電熱絲、電阻發(fā)熱體、紅外線燈、管狀紅外線輻射元件、絲、電阻發(fā)熱體、紅外線燈、管狀紅外線輻射元件、PTC電熱元件等。電熱元件等。 2.溫控部件溫控部件 主要功能是控制發(fā)熱部件的發(fā)熱程度，使電熱器具所發(fā)主要功能是控制發(fā)熱部件的發(fā)熱程度，使電熱器具所發(fā)出的熱量符合要求。常用的溫控部件有雙金屬式恒溫控制出的熱量符合要求。常用的溫控部件有雙金屬式恒溫控制器和磁控式溫度調(diào)節(jié)器。近年來器和磁控式溫度調(diào)節(jié)器。近年來PTC溫控部件、電子溫控溫控部件、電

4、子溫控以及微電腦溫控部件逐漸被廣泛采用。以及微電腦溫控部件逐漸被廣泛采用。 3.安全裝置安全裝置 安全裝置安全裝置(溫度保險器溫度保險器)的功能是當電熱器具發(fā)熱溫度超的功能是當電熱器具發(fā)熱溫度超過正常范圍時，自動切斷電源，防止器具過熱，確保安全。過正常范圍時，自動切斷電源，防止器具過熱，確保安全。常用的安全裝置有溫度熔絲等。常用的安全裝置有溫度熔絲等。1.1.3 電熱元件 1.電阻式電熱元件電阻式電熱元件 （1）電阻式電熱元件常用材料）電阻式電熱元件常用材料 1)電熱材料。電熱材料。電阻式電熱元件是靠電熱元件中電阻系電阻式電熱元件是靠電熱元件中電阻系數(shù)大的電熱材料在通過電流時發(fā)熱工作的。在家用

5、電熱器數(shù)大的電熱材料在通過電流時發(fā)熱工作的。在家用電熱器具中電阻式電熱元件的材料一般采用合金電熱材料，如鐵具中電阻式電熱元件的材料一般采用合金電熱材料，如鐵鉻鋁、鉻鎳等。鉻鋁、鉻鎳等。 2)絕緣材料。絕緣材料。絕緣材料即不導電的材料，又稱電介質(zhì)。絕緣材料即不導電的材料，又稱電介質(zhì)。如云母、玻璃、瓷器等。如云母、玻璃、瓷器等。 3)絕熱材料絕熱材料。為了提高電熱元件的熱效率，在電熱器為了提高電熱元件的熱效率，在電熱器具中往往還要采用適當?shù)慕^熱材料，同時起到減少電熱元具中往往還要采用適當?shù)慕^熱材料，同時起到減少電熱元件燙傷人體及防止火災的作用。常用的絕熱材料有軟木、件燙傷人體及防止火災的作用。常用

6、的絕熱材料有軟木、毛氈、石棉、硅藻土和泡沫塑料等。毛氈、石棉、硅藻土和泡沫塑料等。 （2）常用的幾種電阻式電熱元件）常用的幾種電阻式電熱元件 1）開啟式螺旋形電熱元件。開啟式螺旋形電熱元件。這種電熱元件是將合金電熱絲繞制這種電熱元件是將合金電熱絲繞制成螺旋狀，直接裸露在空氣中。它在電吹風和家用開啟式電爐中廣成螺旋狀，直接裸露在空氣中。它在電吹風和家用開啟式電爐中廣泛應用。螺旋式電熱元件繞制尺寸如圖泛應用。螺旋式電熱元件繞制尺寸如圖1-1所示，為避免電熱絲變形、所示，為避免電熱絲變形、斷裂，增加使用壽命，斷裂，增加使用壽命，D、d、h符合如下要求：當符合如下要求：當d1.0mm時，選時，選D=（

7、35）d，h=（24）d；當；當d1.0mm時，選時，選D（57）d，h=（24）d。 2）云母片式電熱元件云母片式電熱元件。將合金電熱絲纏繞在云母片上，在外面將合金電熱絲纏繞在云母片上，在外面覆蓋一層云母作絕緣，主要應用在電熨斗等電熱器具中覆蓋一層云母作絕緣，主要應用在電熨斗等電熱器具中,如圖如圖1-2所示。所示。電熱絲電熱絲 3）金屬管狀電熱元件金屬管狀電熱元件。金屬管狀電熱元件是電熱器金屬管狀電熱元件是電熱器具中最常用的封閉式電熱元件，主要由電熱絲、金屬護套具中最常用的封閉式電熱元件，主要由電熱絲、金屬護套管、絕緣填充料、封口材料和引出棒等組成，如圖管、絕緣填充料、封口材料和引出棒等組成

8、，如圖1-3所所示。示。 4）電熱板。電熱板。電熱板的形狀有圓形、方形電熱板的形狀有圓形、方形等，主要采用鑄板式和管狀元件鑄板式兩種等，主要采用鑄板式和管狀元件鑄板式兩種結(jié)構(gòu)形式，一般應用于電飯鍋等電熱產(chǎn)品中。結(jié)構(gòu)形式，一般應用于電飯鍋等電熱產(chǎn)品中。 5）繩狀電熱元件。繩狀電熱元件。在一根用玻璃纖維或石棉線制作的在一根用玻璃纖維或石棉線制作的芯線上，纏繞柔軟的電熱絲（銅、鎳合金等），再套一層芯線上，纏繞柔軟的電熱絲（銅、鎳合金等），再套一層耐熱尼龍編織層，在編織層上涂敷耐熱聚乙烯樹脂。主要耐熱尼龍編織層，在編織層上涂敷耐熱聚乙烯樹脂。主要用于電熱毯、電熱衣等柔性電熱織物中，典型結(jié)構(gòu)如圖用于電熱

9、毯、電熱衣等柔性電熱織物中，典型結(jié)構(gòu)如圖1-4所示。所示。 2.紅外線電熱元件紅外線電熱元件 遠紅外線加熱的熱源是紅外電熱元件發(fā)出的波長遠紅外線加熱的熱源是紅外電熱元件發(fā)出的波長為為2.515m的遠紅外線。的遠紅外線。其基本原理是：先使電阻其基本原理是：先使電阻發(fā)熱元件通電發(fā)熱，靠此熱能來激發(fā)紅外線輻射物質(zhì)，發(fā)熱元件通電發(fā)熱，靠此熱能來激發(fā)紅外線輻射物質(zhì)，使其輻射出紅外線對物體加熱。它具有升溫迅速，穿使其輻射出紅外線對物體加熱。它具有升溫迅速，穿透能力強，節(jié)省能源和加熱時間的特點。在電取暖器、透能力強，節(jié)省能源和加熱時間的特點。在電取暖器、電烤箱和消毒柜等家電產(chǎn)品中廣泛應用。電烤箱和消毒柜等家

10、電產(chǎn)品中廣泛應用。 遠紅外線電熱元件有管狀、板狀和紅外線燈等多遠紅外線電熱元件有管狀、板狀和紅外線燈等多種，在家電產(chǎn)品中最常見的是管狀遠紅外電熱元件。種，在家電產(chǎn)品中最常見的是管狀遠紅外電熱元件。 管狀遠紅外電熱元件為乳白色透明石英材料制成管狀遠紅外電熱元件為乳白色透明石英材料制成（簡（簡稱稱石英輻射管石英輻射管），內(nèi)壁每），內(nèi)壁每1cm2就有就有20008000個直徑為個直徑為0.030.05mm的小氣泡?？僧a(chǎn)生出較強的遠紅外輻射。的小氣泡?？僧a(chǎn)生出較強的遠紅外輻射。在石英管內(nèi)裝置螺旋合金制成的電熱絲，引出端的兩端用在石英管內(nèi)裝置螺旋合金制成的電熱絲，引出端的兩端用耐熱絕緣材料密封，以隔絕外

11、界空氣，防止電熱絲氧化。耐熱絕緣材料密封，以隔絕外界空氣，防止電熱絲氧化。其結(jié)構(gòu)如圖其結(jié)構(gòu)如圖1-5a所示。所示。 板狀遠紅外元件是在碳化硅或金屬板表面涂敷一層遠板狀遠紅外元件是在碳化硅或金屬板表面涂敷一層遠紅外輻射物質(zhì)，中間裝上合金電熱絲制成的。紅外輻射物質(zhì)，中間裝上合金電熱絲制成的。 紅外線燈的結(jié)構(gòu)和普通照明用的白熾燈大致相同，二紅外線燈的結(jié)構(gòu)和普通照明用的白熾燈大致相同，二者的區(qū)別是前者發(fā)出的是紅外線，而后者發(fā)出的是可見光，者的區(qū)別是前者發(fā)出的是紅外線，而后者發(fā)出的是可見光，紅外線燈的結(jié)構(gòu)見圖紅外線燈的結(jié)構(gòu)見圖1-5b所示，從圖中可以看出管形紅外所示，從圖中可以看出管形紅外線燈是普通玻璃

12、燈管上再罩以石英管，因而熱膨脹系數(shù)小，線燈是普通玻璃燈管上再罩以石英管，因而熱膨脹系數(shù)小，遇水不易破裂。遇水不易破裂。圖圖1-5 遠紅外電熱元件遠紅外電熱元件 3.PTC電熱元件電熱元件 PTC器件是一種正溫度系數(shù)的熱敏電阻。在家用電器中，器件是一種正溫度系數(shù)的熱敏電阻。在家用電器中，是一種應用廣泛的電熱元件或控溫元件。是一種應用廣泛的電熱元件或控溫元件。它有著十分重要它有著十分重要的電阻溫度特性：當?shù)碾娮铚囟忍匦裕寒敎囟鹊陀诰永稂c時，近似為一個阻值溫度低于居里點時，近似為一個阻值較小的電阻，可以小到十幾歐姆較小的電阻，可以小到十幾歐姆，但當，但當溫度高于居里點溫度高于居里點時，時，PTC阻值

13、隨溫度升高而急劇增大，增加量可達阻值隨溫度升高而急劇增大，增加量可達103105倍，這時可以認為是處于開路狀態(tài)。倍，這時可以認為是處于開路狀態(tài)?！熬永稂c居里點”是一個特是一個特殊的溫度值，由材料的配合比例與生產(chǎn)工藝決定。常見產(chǎn)殊的溫度值，由材料的配合比例與生產(chǎn)工藝決定。常見產(chǎn)品的居里點從幾十度到幾百度都有，可以按照實際需要選品的居里點從幾十度到幾百度都有，可以按照實際需要選用。用。1.1.4 溫控器件 在家用電器中，往往需要對電熱器具在家用電器中，往往需要對電熱器具發(fā)熱功率、加熱溫度或通電工作時間進發(fā)熱功率、加熱溫度或通電工作時間進行控制、調(diào)節(jié)和顯示，承擔控制調(diào)節(jié)功行控制、調(diào)節(jié)和顯示，承擔控制

14、調(diào)節(jié)功能的元件稱為溫控器件。能的元件稱為溫控器件。按其控制的目按其控制的目的可分為溫度控制、功率控制和時間控的可分為溫度控制、功率控制和時間控制三種類型。制三種類型。 1.溫度控制器件溫度控制器件 在家用電熱器具中，常用的溫在家用電熱器具中，常用的溫度控制器件有雙金屬片度控制器件有雙金屬片式溫控器、磁性溫控器、熱電偶以及電子溫控器等。式溫控器、磁性溫控器、熱電偶以及電子溫控器等。 1）雙金屬片式溫控器件。雙金屬片式溫控器件。雙金屬片由熱膨脹系數(shù)不雙金屬片由熱膨脹系數(shù)不同的兩種金屬薄片軋制結(jié)合而成，其中一片熱膨脹系數(shù)大，同的兩種金屬薄片軋制結(jié)合而成，其中一片熱膨脹系數(shù)大，另一片熱膨脹系數(shù)小。在另

15、一片熱膨脹系數(shù)小。在常溫下，兩片金屬片保持平直，常溫下，兩片金屬片保持平直，當溫度上升時，熱膨脹系數(shù)大的一片伸長較多，使金屬片當溫度上升時，熱膨脹系數(shù)大的一片伸長較多，使金屬片向膨脹系數(shù)小的那一面彎曲，溫度越高，彎曲越厲害向膨脹系數(shù)小的那一面彎曲，溫度越高，彎曲越厲害。當。當溫度下降時，熱金屬片收縮恢復到原狀。利用雙金屬片受溫度下降時，熱金屬片收縮恢復到原狀。利用雙金屬片受熱后彎曲變形的運動，帶動電觸點的閉合或斷開，使電源熱后彎曲變形的運動，帶動電觸點的閉合或斷開，使電源接通或關(guān)斷。雙金屬片式溫控器示意圖如圖接通或關(guān)斷。雙金屬片式溫控器示意圖如圖1-7所示。所示。圖圖1-7 雙金屬片式溫控器雙

16、金屬片式溫控器 2）磁性溫控元件。）磁性溫控元件。磁性溫控元件主要由磁性溫控元件主要由永久磁鋼和永久磁鋼和感溫軟磁組成感溫軟磁組成，如圖，如圖1-8所示。在位置固定的感溫軟磁下所示。在位置固定的感溫軟磁下有一個永久磁鋼，永久磁鋼的下面有一個永久磁鋼，永久磁鋼的下面有一彈簧以一定的拉力有一彈簧以一定的拉力向下拉它。向下拉它。在常溫下，在常溫下，永久磁鋼和感溫軟磁之間的吸力大永久磁鋼和感溫軟磁之間的吸力大于彈簧拉力與永久磁鋼的重力之和，因而當永久磁鋼與軟于彈簧拉力與永久磁鋼的重力之和，因而當永久磁鋼與軟磁貼近，即軟磁吸住永久磁鋼，使磁貼近，即軟磁吸住永久磁鋼，使得它們所帶動的兩個觸得它們所帶動的兩

17、個觸點閉合，電熱元件通電發(fā)熱。點閉合，電熱元件通電發(fā)熱。一旦電熱元件發(fā)熱超過預定一旦電熱元件發(fā)熱超過預定值，溫度上升到感溫軟磁的居里點時，軟磁的磁力急劇減值，溫度上升到感溫軟磁的居里點時，軟磁的磁力急劇減小，使得彈簧拉力與永久磁鋼的重力之和大于磁吸力小，使得彈簧拉力與永久磁鋼的重力之和大于磁吸力，永，永久磁鋼落下，兩觸點脫離，電熱元件斷電。久磁鋼落下，兩觸點脫離，電熱元件斷電。 3）熱電偶。）熱電偶。熱電偶是一種能將熱電偶是一種能將溫度轉(zhuǎn)換成電勢的傳溫度轉(zhuǎn)換成電勢的傳感器。它的工作原理是物體的熱電效應。感器。它的工作原理是物體的熱電效應。由兩種不同材料由兩種不同材料的導體組成一個閉合回路的導體

18、組成一個閉合回路, 得到了兩個結(jié)合面，稱為兩個得到了兩個結(jié)合面，稱為兩個結(jié)點。當兩個結(jié)點的溫度不同時，回路中將產(chǎn)生電動勢，結(jié)點。當兩個結(jié)點的溫度不同時，回路中將產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象稱為這種現(xiàn)象稱為熱電效應熱電效應。熱電偶所產(chǎn)生的電動勢稱為。熱電偶所產(chǎn)生的電動勢稱為“熱熱電動勢電動勢”。熱電偶的兩個結(jié)點中。熱電偶的兩個結(jié)點中,置于溫度為置于溫度為T的被測對象的被測對象中的結(jié)點稱為測量端中的結(jié)點稱為測量端,又稱工作端或熱端又稱工作端或熱端,而置于參考溫度而置于參考溫度為為T0的另一結(jié)點稱為參比端，又稱的另一結(jié)點稱為參比端，又稱自由端或冷端。使用時，自由端或冷端。使用時，當熱端溫度大于冷端溫度時，當

19、熱端溫度大于冷端溫度時，在電路中產(chǎn)生電動勢即產(chǎn)生在電路中產(chǎn)生電動勢即產(chǎn)生電信號，此電信號經(jīng)放大后控制執(zhí)行機構(gòu)，達到調(diào)節(jié)和控電信號，此電信號經(jīng)放大后控制執(zhí)行機構(gòu)，達到調(diào)節(jié)和控制溫度的目的制溫度的目的,如圖如圖1-9所示。所示。 熱電偶是一種特殊的溫度控制元件，它工作時相當熱電偶是一種特殊的溫度控制元件，它工作時相當于電源，并且具有一定的帶負載能力。于電源，并且具有一定的帶負載能力。因此，有足夠大因此，有足夠大的溫差時，它能驅(qū)動某些制造精密的電動部件。的溫差時，它能驅(qū)動某些制造精密的電動部件。 熱電偶溫控元件常用于較大型電熱器具中，如儲水熱電偶溫控元件常用于較大型電熱器具中，如儲水量在量在100L

20、以上的以上的電熱水器、大型電烤爐等產(chǎn)品中電熱水器、大型電烤爐等產(chǎn)品中。 2.功率控制器件功率控制器件 1）開關(guān)換接控制）開關(guān)換接控制。對裝置數(shù)支電熱元件的電熱器具，對裝置數(shù)支電熱元件的電熱器具，在工作時利用開關(guān)的通斷以及串并聯(lián)等不同的組合，改變在工作時利用開關(guān)的通斷以及串并聯(lián)等不同的組合，改變電熱元件與電源的連接方法，從而得到不同大小的功率。電熱元件與電源的連接方法，從而得到不同大小的功率。 2）二極管整流控制。）二極管整流控制。二極管整流控制是利用轉(zhuǎn)換開二極管整流控制是利用轉(zhuǎn)換開關(guān)將二極管接入電路中，關(guān)將二極管接入電路中，利用二極管的整流作用，將單相利用二極管的整流作用，將單相正弦波電壓變成

21、脈動的單相半波電壓。正弦波電壓變成脈動的單相半波電壓。對純電阻性負載，對純電阻性負載，可使平均發(fā)熱功率降低一半?？墒蛊骄l(fā)熱功率降低一半。 3）晶閘管調(diào)功控制。）晶閘管調(diào)功控制。通過改變晶閘管的導通角，控通過改變晶閘管的導通角，控制電路使電熱元件得到不同的工作電壓，從而使電熱元件制電路使電熱元件得到不同的工作電壓，從而使電熱元件產(chǎn)生不同的功率。產(chǎn)生不同的功率。 3時間控制器件時間控制器件 時間控制器件俗稱定時器。分為機械式、電動式和電時間控制器件俗稱定時器。分為機械式、電動式和電子式。子式。 1）機械式定時器。）機械式定時器。機械式定時器主要由發(fā)條，齒輪機械式定時器主要由發(fā)條，齒輪傳動系統(tǒng)、機

22、械開關(guān)組件及電觸點等部分組成，機械開關(guān)傳動系統(tǒng)、機械開關(guān)組件及電觸點等部分組成，機械開關(guān)組件由一個帶凹槽的圓形轉(zhuǎn)盤和一個有固定支點的杠桿組組件由一個帶凹槽的圓形轉(zhuǎn)盤和一個有固定支點的杠桿組成，如圖成，如圖l-10所示。所示。 2）電動式定時器。）電動式定時器。電動式定時器主要由微型同步電電動式定時器主要由微型同步電機、減速機構(gòu)、機械開關(guān)組件及電觸點等部分組成機、減速機構(gòu)、機械開關(guān)組件及電觸點等部分組成,其工其工作原理與發(fā)條式定時器基本一致，只是用微型同步電機代作原理與發(fā)條式定時器基本一致，只是用微型同步電機代替了發(fā)條機構(gòu)作為動力源。替了發(fā)條機構(gòu)作為動力源。 3）電子式定時器。）電子式定時器。電

23、子式定時器一般采用電子式定時器一般采用555集成電集成電路構(gòu)成，通過電容器充電或放電所用的時間來實現(xiàn)電路的路構(gòu)成，通過電容器充電或放電所用的時間來實現(xiàn)電路的定時，控制電位器可使定時時間在某一范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)定時，控制電位器可使定時時間在某一范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào),電子式定時器定時更為準確、方便。電子式定時器定時更為準確、方便。 圖圖1-10 機械式定時器機械式定時器1.1.5 1.1.5 溫度保險器件溫度保險器件 溫度保險器件的主要作用是當電熱器件溫度異常而超溫度保險器件的主要作用是當電熱器件溫度異常而超過極限值時，能立即切斷電源，以確保安全，故又稱它為過極限值時，能立即切斷電源，以確保安全，故又稱它為安全裝置。安全裝置。 1.雙金屬式安全裝置雙金屬式安全裝置 只要把雙金屬式溫控器的溫度調(diào)整在比正常使用的溫只要把雙金屬式溫控器的溫度調(diào)整在比正常使用的溫度更高的位置上，它就可以作為安全裝置使用。當電熱器度更高的位置上，它就可以作為安全裝置使用。當電熱器具溫度超過正常使用溫度時，該雙金屬式溫控器便會動作，具溫度超過正常使用溫度時，該雙金屬式溫控器便會動作，切斷電源，保證安全。切斷電源，保證安全。 雙金屬式溫控器用作安全裝置的雙金屬式溫控器用作安全裝置的主要優(yōu)點是可以多主要優(yōu)點是可以多次重復使用