家用电器基础与维修技术

第一讲1～27第二讲28～45第三讲46～71第四讲72～130第1章家用电热器具本章要点家用电热器具的种类及加热方式电热水器的结构与工作原理高频电磁灶的工作原理（与故障检修实训）自动保温式电饭锅的结构、工作原理（与维修实训）微电脑控制电饭锅的电路分析（与故障检修）微波炉的结构、工作原理（与故障检修实训）1.1家用电热器具的基础知识1.1.1家用电热器具的类型1.按电加热方式的原理分类1）电阻加热、2）远红外线加热、3）电磁感应加热4）微波加热。2.按用途分类1）电炊具；2）取暖用具；3）卫生洁具及其他1.1.2家用电热器具的基本结构1.发热部件常见的电热元件：电阻式、红外线式、PTC式。2.温控部件常用的温控部件：3.安全装置1.1.3电热元件家用电器中很重要的一类是电热器具,它是将电能转换为热能的电器。按电加热原理分类有电阻加热、远红外线加热、电磁感应加热和微波加热等4种。各种电热器具的基本结构主要都是由电热元件、控制元件所组成。电热器具中能将电能转换成热能的部件称为电热元件。它是电热器具的核心，直接决定着电热器具的使用寿命、安全性和经济性。家用电热器具中，常见的电热元件有电阻式电热元件、远红外线电热元件和PTC电热元件。1.电阻式电热元件常用的几种电阻式电热元件开启式螺旋形电热元件云母片式电热元件金属管状电热元件电热板绳状电热元件2.远红外线电热元件远红外线电热元件有管状、板状和红外线灯等。远红外线：波长为2.5～15μm。基本原理：先使电阻发热元件通电发热，靠此热能来激发红外线辐射物质，使其辐射出红外线对物体加热。特点：升温迅速，穿透能力强，节省能源和时间。板状远红外元件是在碳化硅或金属板表面涂敷一层远红外辐射物质，中间装上合金电热丝制成的。红外线灯的结构和普通照明用的白炽灯大致相同，红外线灯的结构见图b所示。管状远红外电热元件为乳白色透明石英材料制成，内壁每1cm2就有2000～8000个直径为0.03～0.05mm的小气泡。可产生出较强的远红外辐射。其结构如图a所示。“居里点”是一个特殊的温度值，由材料的配合比例与生产工艺决定。常见产品的居里点从几十度到几百度都有，可以按照实际需要选用。PTC器件是一种正温度系数的热敏电阻。当温度低于居里点时，近似为一个阻值较小的电阻，可以小到十几欧姆，但当温度高于居里点时，PTC阻值随温度升高而急剧增大，增加量可达103～105倍，这时可以认为是处于开路状态，如图所示。3.PTC电热元件1.1.4温控器件1.温度控制器件1）双金属片2）磁性温控元件3）热电偶2.功率控制器件3.时间控制器件1）双金属片式温控元件双金属片由热膨胀系数不同的两种金属薄片轧制结合而成，其中一片热膨胀系数大，另一片热膨胀系数小。在常温下，两片金属片保持平直，当温度上升时，热膨胀系数大的一片伸长较多，使金属片向膨胀系数小的那一面弯曲，温度越高，弯曲越厉害。当温度下降时，热金属片收缩恢复到原状。利用双金属片受热后弯曲变形的运动，带动电触点的闭合或断开，使电源接通或关断。双金属片式温控器示意图如图所示。1.温度控制器件2）磁性温控元件磁性温控元件主要由永久磁钢和感温软磁组成，如图所示。在位置固定的感温软磁下有一个永久磁钢，永久磁钢的下面有一弹簧在常温下，永久磁钢和感温软磁之间的吸力大于弹簧拉力与永久磁钢的重力之和，因而当永久磁钢与软磁贴近时，软磁吸住永久磁钢，使得它们所带动的两个触点闭合，电热元件通电发热。一旦电热元件发热超过预定值，温度上升到感温软磁的居里点时，软磁的磁力急剧减小，使得弹簧拉力与永久磁钢的重力之和大于磁吸力，永久磁钢落下，两触点脱离，电热元件断电。以一定的拉力向下拉它。3）热敏电阻热敏电阻是一种敏感元件，其特点是电阻值随温度的变化而显著变化。利用这一特性将温度的变化转换为电量的变化，然后经放大电路放大，推动执行机构实现对电热元件的控制。它具有易于实现远距离测量与控制的特点。一般按温度系数可分为负温度系数热敏电阻(NTC)、正温度系数热敏电阻(PTC)和临界温度系数热敏电阻(CTR)。这三种热敏电阻的电阻率与温度的变化曲线如图所示。4）热电偶热电偶是一种能将温度转换成电势的传感器。它的工作原理是物体的热电效应。组成热电偶的导体称为“热电极”。热电偶所产生的电动势称为“热电动势”。热电偶的两个结点中,置于温度为T的被测对象中的结点称为测量端,又称工作端或热端,而置于参考温度为TO的另一结点称为参考端，又称自由端或冷端。使用时，当热端温度大于冷端温度时，在电路中产生电动势即产生电信号，此电信号经放大后控制执行机构，达到调节和控制温度的目的。5)热敏三极管热敏三极管也叫热敏晶体管，是利用基极与发射极之间的电压来检测温度，可用于电冰箱、空调器、电饭锅、洗碗机等家用电器中。它们在电路中工作时，集电极电流一般稳定在0.1mA，对温度检测后的输出值是以热敏三极管的基极与发射极之间电压的变化量来反映的。被检测的温度增大时，热敏三极管的基极与发射极之间的电压随之变小。2.功率控制元件功率控制的方法主要有：1.开关换接控制对装置数支电热元件的电热器具，在工作时利用开关改变元件之间的通断以及串并联等不同的组合，改变电热元件与电源的连接方法，从而得到不同大小的功率。2.二极管整流控制利用二极管的整流作用，实现半功率加热。3.晶闸管调功控制通过改变晶闸管的导通角，控制电路使电热元件得到不同的工作电压，从而使电热元件产生不同的功率。晶闸管控制电路若与热敏电阻等检测元件相结合，则能实现对电热器具的自动控制。3.时间控制元件时间控制元件俗称定时器。利用时控元件对电热元件的工作时间进行控制。其控制的时间范围有0～5min、0～30min、0～60min及0～12h等多种。按定时器的结构原理可分为机械式、电动式和电子式。1.机械式定时器机械式定时器主要由发条，齿轮传动系统、机械开关组件及电触点等部分组成，其中机械开关组件是完成定时过程的关键。2.电动式定时器电动式定时器主要由微型同步电机、减速机构、机械开关组件及电触点等部分组成,其工作原理与发条式定时器基本一致，只是用微型同步电机代替了发条机构作为动力源，提高了定时的精度。3.电子式定时器电子式定时器一般采用555集成电路构成，通过充电电容电压上升所用的时间来实现电路的定时，控制电位器可使定时时间在某一范围内连续可调,电子式定时器定时更为准确、方便。1.1.5温度保险器件1.双金属片安全装置将双金属片温度控制器的温度调整到高于正常使用温度上，可以作为安全装置使用。当电热器具温度超过正常使用温度时，金属片温度控制器就会动作，切断电源，保证安全。其优点是可以多次重复使用。2.温度熔丝1.1.6漏电保护器1.2电热水器电热水器主要用来对自来水加热，供给人们沐浴或洗涤，按其结构原理可分为贮水式和速热式两种。速热式热水器没有储水箱，是一个当水流过就立即使水加热的电器产品，具有体积小、加热速度快、使用方便等优点，但功率较大、易发生漏电现象。而贮水式热水器一般功率在2kW以下，安全可靠。1.2.1贮水式电热水器的基本结构贮水式电热水器的结构图1.箱体系统箱体系统由外壳、内胆和保温层等构成，起到贮水保温的作用。•外壳是电热水器的基本框架，一般为筒状或长方体状。所用材料有塑料、冷轧板和彩板等。•内胆是盛水的容器，又是对水加热的场所。内胆的材料有镀锌板、不锈钢板和钢板内搪瓷等多种。（1）镁阳极贮水式电热水器中的镁阳极是一根金属棒，主要用来保护金属水箱不被腐蚀和阻止水垢的形成。（2）保温层外壳与内胆之间的保温层起减少热损失的作用，一般采用聚氨酯发泡、玻璃棉、纤维、毡和软木等。为增强保温效果，现多采用高密度聚氨酯发泡材料充填的新工艺，充填扎实，密封保温性好。2.制热系统陶瓷发热器陶瓷间接加热简图3.控制系统电热水器的控制系统主要包括：温控器和漏电保护器。1）温控器：除用于控制水温外，还兼有自动保温的功能。温控器有双金属片温控器、蒸汽压力式温控器和电子温控器。2）漏电保护器：在电热水器的漏电保护器中，将15mA确定为危险电流，正常的动作范围为15～30mA。4.进出水系统进出水系统由进、出水管，混合阀，安全阀和沐浴喷头等组成。1)混合阀外形图2）安全阀自动排压，保护内胆1.2.2储水式电热水器的工作原理1.储水式电热水器控制电路分析温度检测与控制原理：水位检测控制原理：指示器工作原理：（1）温度检测与控制原理：传感器——RT，温度设定——RP，电压比较器——LM339d，温度低于设定值输出高电平，温度达到设定值输出低电平。（2）水位检测控制原理：①水位传感器通过反相器（IC1——MC14069）驱动发光二极管显示水位。②水位传感器通过反相器控制水位达到2/6水位时才能接通加热器，保证在2/6水位以下不加热。由4069（4）脚输出经LM339db控制。（3）工作指示：加热——红灯亮，LM339a输出高电平。停止加热——绿灯亮，LM339c输出高电平。2.储水式电热水器控制电路分析由单片机控制定时加热，6位共阳极LED数码管显示时、分、秒。单片机AT89C2051，内含2kBFLASHE2PROM，比MCS-51少两个并行接口（P0、P2），其余兼容。P3.0输出控制信号。P3.7检测按键状态。P1.4～P1.7输出段码经74LS47译码为7段LED驱动信号，P3.4～P3.6输出位码经74HC138译码为6位显示器驱动信号。RST——复位。CBAY000Y0001Y1010Y2011Y3100Y4101Y5110Y674HC138功能表输出低电平有效74LS47——BCD-7段数码管译码器/驱动器。低电平有效输入输出LTRBIBIDCBAabcdefg012345678911111111111×××××××××111111111100000000110000111100001100110001010101010100101000000001100000100000000100100101010111010101110001001100000100小结：1.家用电热器具的类型（1）按电加热方式的原理分类：电阻加热、远红外线加热、电磁感应加热、微波加热。（2）按用途分类：电炊具、取暖用具、卫生洁具及其他。2.常用电热元件电阻式，远红外式，PTC3.漏电保护器原理漏电时主电路火线与零线电流不平衡，零序互感器TA感应电压信号使IC输出高电平，VT导通、VTH导通，脱扣器L线圈得电，铁心吸入带动电源开关QF断开、复位按钮SA自动弹起。电路通过试验按钮SB模拟漏电状态，调整R2将漏电电流整定为22.5mA。图中RV为压敏电阻，起到过电压保护作用。4.电热水器的类型和储水式电热水器结构电热水器的类型有速热式、储水式。储水式电热水器由箱体系统、制热系统、控制系统、进出水系统组成。5.电热水器典型电气电路6.电热水器实用控制电路（1）水位开关控制电路原理：①水位开关通过反相器IC1驱动LED指示水位高度。②控制只有水位达到2/6高度时才能通电加热。IC1④脚输出高电平，IC2（b）②脚输出高电平，VT导通、KA吸合，通电加热。（2）温度控制电路原理：温度低于设定温度，IC2（d）⑧脚输出高电平，VT导通、KA吸合，通电加热。温度达到设定温度，IC2（d）⑧脚输出低电平，VT截止、KA释放，不加热。（3）状态指示电路原理：加热时，IC2（a）13脚输出高电平，红灯亮。加热完毕，IC2（c）14脚输出高电平，绿灯亮。作业题：教材：1.2、1.3（图1-12）。补充：1.说明图1-18水位控制原理和水温控制原理。（4）温度设定电路原理：通过RP调节改变IC2（d）的反相端比较电压。7.单片机定时开关原理由单片机控制定时加热，6位共阳极LED数码管显示时、分、秒。P1.4～P1.7输出段码经74LS47译码为7段LED驱动信号，P3.4～P3.6输出位码经74HC138译码为6位显示器驱动信号。P3.7检测按键状态。P3.0输出控制信号。RST——复位。1.3.1