搜索
第2章电风扇【教学目标】•了解电风扇的类型、结构与工作原理。•学会拆装电风扇。掌握电风扇常见故障现象及检修方法。•掌握微电脑程控电风扇的的基本控制原理。2.1概述2.1.1电动器具•电动器具是指将电能转化为机械能，并用机械能来做功的用电器具。•家用电动器具常用的有电风扇，洗衣机，吸尘器，以及厨房用的电动器具如：抽油烟机、食品加工机、全自动豆浆机，还有一些用于美容保健的电动器具如：电吹风、电动剃须刀、电动按摩器等。•电动器具的动力是电动机，用电动机完成电能向机械能的转化，再配以控制装置和制动装置，以达到不同的使用目的。2.1.2电风扇的类型、规格和型号•1.电风扇的分类•1）按自动化程度分类。可分为普通电风扇和高档电风扇。普通电风扇控制系统简单，高档电风扇应用大量电子与微电脑技术，实现了程序控制。•2）按使用电源分类。可分为交流电风扇、直流电风扇和交直流电风扇。•3）按电动机的形式分类。可分为单相交流罩极式、单相交流电容式及交直流两用串励式电风扇。•4）按结构特征及用途分类。可分为台扇、吊扇、落地扇、排气扇、箱式电风扇（又称转页扇）。新产品介绍——空调扇•空调扇实际上是一个装备了水冷装置的电风扇，其工作原理是在水箱中加入制冷剂或冰块，靠内置的水泵使水在机内不断循环从而将周围的空气冷却，使扇叶送出的风有了冷的感觉。空调扇吹出的风设有模拟自然风、睡眠风和正常风。•空调扇并不等同于空调或电风扇。空调扇的开发仅是一种市场创新，在功能概念上它比电风扇前进了一步。但空调扇并非实际意义上的制冷，只具有凉风的功效，因此只在小范围的空间起作用，并不能使室温降低。但是空调扇也有着自身的优点，空调扇的价格便宜，对于不堪空调“寒风”的老年人、病人、孩子来说，空调扇调出的室温似乎恰到好处，既可略微降低室温又兼具加湿功能。•2.电风扇的规格和型号•电风扇的规格大小是以扇叶直径尺寸大小表示的。扇叶直径即指扇叶最大旋转轨迹的直径，以“mm”为单位，也有以英寸（in）计，一般台扇和落地扇的扇叶直径分为200,250,300,350,400，600（落地扇）等几种。•电风扇型号统一编排方法如下:第一个字母为组别代号，如F表示电风扇，第二个字母为系列代号，第三个字母为形式代号，其后的数字分别为生产序号和规格代号。例如：型号FHS3-35，表示350mm罩极电动机系列落地式电风扇。2.1.2电风扇的结构•在电风扇中，台扇与落地扇是最基本的结构形式。台扇的结构主要分成五个部分：扇叶、扇罩、扇头、底座和控制部分。台扇的基本结构如图2-1所示。•1.扇头•扇头主要由单相交流电动机、摇头机构及前后端盖组成，如图2-2所示。•1)电动机。电风扇所使用的电动机大多数采用电容式单相交流异步电动机，主要由定子、转子、轴承、端盖等组成。如图2-3所示。•定子包括定子铁心与定子绕组。•转子是电动机的旋转部分，电动机的工作转矩就是从转子输出的，单相电容式电动机的转子由转子铁心、转子绕组和转轴三部分组成。如图2-4所示。转轴转子铁心转子绕组•2)摇头机构。普通电风扇扇头的摇头动作是由电动机驱动的。扇头的摇摆角度，国家标准规定:扇叶直径为250mm以下的电风扇摇头角度不小于600,300mm以上的不大于800,摇头机构由减速机构、四连杆机构和控制机构三部分组成。如图2-5所示。•2.扇叶•扇叶（也称风叶）由叶片、叶架和叶片罩三部分组成。扇叶通过叶片适当的装置角及圆弧度，使叶片在旋转时对空气产生一定的压力，形成气流。扇叶是电风扇的重要部分，它的大小与形状对电风扇的风速、风量、功率消耗、噪声及振动等性能都有很大影响。•目前，国内生产的台扇或落地扇大都采用三片扇叶,扇叶多呈阔掌形、阔刀形或狭掌形。叶面阔大，降低了叶片对空气的压强，有利于降低空气振动频率,减小噪声强度。•扇叶所用材料主要有金属和塑料两种。制造扇叶的材料应具有良好的弹性和一定刚度，多采用1～1.5mm薄钢板或铝合金板整体或分片冲制而成，分片成型后铆合在叶架上，金属扇叶机械强度和钢性较好，运转性能稳定；塑料扇叶多采用工程塑料一次成型，它具有易加工，耐腐蚀及重量轻等优点。•3.网罩•电风扇网罩的主要作用是保证安全，防止人体触及扇叶发生事故，其次起到一定的装饰美观作用。一般网罩分前后两部分。后网罩由4个螺栓紧固安装在扇头的前盖上，前网罩与后网罩由6个扣夹夹在一起。目前采用的网罩大部分是通过焊接而成的射线型结构，射线型网罩一般采用72根射线。网罩一般都镀亮铬或镀锌，也有的网罩采用静电喷涂工艺，使整个网罩显得牢固、光亮和美观。•4.升降机构与底座•台扇立柱与底座有两种，一种是立柱与底座为独立体，使用时用螺钉将立柱与底座接成一体；另一种是立柱底座直接制成一体。台扇的立柱与底座一般采用铝合金压铸成型或用塑料成型。底座上装有装饰面板及各种控制开关等。底盘或底座通过地脚螺钉连接。如图2-6a所示。•落地扇的立柱装有升降机构,升降机构主要由内管、外管、调节头和弹簧组成。内管与开关箱连接,外管则固定在底座上,外管内设有长弹簧,用来支撑开关箱与扇头的重力。•底座一般做成圆形或长方形的金属体,以构成一定的重量,来维持落地扇的稳定性。如图2-6b所示。•5.控制部分•台扇的控制操作器件大都安装在底座的面板上，如调速开关，定时开关等。•1）调速开关。普通台扇的调速开关一般采用琴键开关，用来调节电机的转速。琴键开关一般为四档或五档两种。琴键开关主要由键架、键杆、键功能滑块与键触点、开关等构成。琴键的自锁、互锁、复位功能通过键杆与不同功能滑块面的相互作用而完成，如图2-7所示。•2）定时器。一般风扇大都采用机械式定时器，主要由发条、减速轮系、摆轮等构成。机械式定时器常用的有60min和120min两种，定时器工作时有以下几种状态，如图2-8所示。常闭常开置时定时结束•3）电容器。电风扇电动机大多采用电容式单相交流异步电动机，启动绕组与电容器串联，启动与运行中，电容器都接在电路中，称此电容为运行电容器。电风扇电动机所用的电容器主要为金属纸介质电容器和油浸纸介质，采用无极性电容器。电容器工作电压规格为350V、400V、450V、500V，电容量为1μF、1.2μF、1.5μF、2μF、2.5μF等。•4）电抗器。电抗器的外形如图2-9所示，它由线圈、支架、铁心三部分组成，线圈绕在支架上，中间按调速比的要求抽几个头。线圈绕好后，将铁心插入支架内，并经烘干、浸漆处理。铁心用厚0.5mm的硅钢片冲压成斜E字型，然后交叉插入支架内叠合而成。线圈抽头分别与图2-7中的琴键开关各档连接。线圈本身对交流有降压作用。2.1.3电风扇的主要技术指标•1.输出风量•输出风量是指电风扇在额定电压、额定频率与最高转速挡运转的条件下，每分钟输出的最小风量，单位是m3／min。•2.使用值•使用值是指电风扇在额定电压、额定频率与最高转速挡的条件下，每分钟每瓦输出的最小风量，单位是m3／(min.w)，它的大小是衡量电风扇性能的重要指标。•3.启动性能•电风扇在额定电压、额定频率的条件下，应启动灵敏，在3～5s内达到全速运转，且运转平稳，风压均匀。•4.调速比•调速比是指在额定电压下运转时，最低挡转速与最高挡转速的比值，以百分数表示：调速比=(最低挡转速／最高挡转速)×100％•5.温升•温升指电风扇在额定电压、额定频率的条件下运转，各部位允许的最高温度与环境温度(规定取40℃)的差值。•6.电功率•电功率指电风扇在额定电压、额定频率的条件下以最高转速挡运转所消耗的电功率，即此时输入的电功率。•7.噪声•合格的电风扇允许噪声应在60dB以下。•8.摇头角度与仰俯角•电风扇的摇头机构每分钟摇头不少于4次，不大于8次，且有摇和停的操作控制装置。250mm规格的电风扇摇摆角度不应小于60°。仰俯角指扇头上仰与下俯的角度，台扇的仰角应不小于15°。•9.使用寿命•电风扇在正常条件下，经过5000h连续运转后，应仍能运转。•10.安全性能•各种电风扇的绝缘性能一般为A级或E级绝缘，并且具有良好的防潮、耐压和接地特性。在高温、高湿状态下，绕组对机壳的绝缘电阻应不低于2MΩ，泄漏电流不得大于0.3mA。2.2电风扇的调速•电风扇一般都有调速功能，电风扇调速的基本原理都是通过降低电动机绕组电压，减弱磁场强度，从而达到降低电动机转速的目的。常见的调速方法有•电抗器法•抽头法•无级调速法2.2.1电抗器法•电抗器线圈具有电抗作用，电动机通过线圈后降低了电压，同时降低了电动机的磁场强度，使转速减慢。图2-10为电容式电动机串联电抗器调速原理图。图中电抗器与电动机绕组串联，只作降压作用，接上电源后，调速开关可选择高、中、低三档，这样可以得到不同的转速。在图b与图c中，电抗器除降压外，还做电动机指示灯的电源用。•电抗器调速优点为比较简单，可任意选择各档调速。缺点是需要专用的电抗器，成本比较高，同时增加了损耗，降低功率因数。2.2.2抽头法•抽头调速是在电动机定子的运转绕组与启动绕组之间串接一个调速绕组，在调速绕组上抽出几个头，接到调速开关。抽头转换，改变运转绕组与启动绕组之间的匝数比，从而改变磁场强度，调节电动机的转速。一般用于四极的电容式电动机。抽头调速电路有L型、T型。•1.L型抽头法•L型调速可分为LⅠ型、LⅡ型、LⅢ型三种接线方式，如图2-11所示。LⅠ型是主绕组与运转调速绕组串联，它们是同相位，而它们与副绕组的启动绕组相差90º。在调速绕组上抽两个头，可得高、中、低三档。LⅡ型是调速绕组与副绕组串联，它们与主绕组相差90º。LⅢ型是调速绕组与主绕组空间同相位，调速时，调速绕组部分或全部与主绕组串联，而副绕组与电容器串联直接接在电源上，副绕组的端电压是不变的。LⅠ型LⅡ型LⅢ型•2.T型抽头法•T型抽头的调速可分为TⅠ型和TⅡ型两种，如图2-12所示。在TⅠ型接法中，调速绕组接在主副绕组之外，在空间上它与主绕组同相位。在TⅡ型接法中，调速绕组与副绕组在空间上同相位。由于TⅠ型比TⅡ型接法简单，实际应用中多采用TⅠ型接法。TⅠTⅡ2.2.3无级调速法•无级调速一般采用双向晶闸管VTH作为风扇电动机的开关,通过改变VTH的控制角α，使VTH输出电压发生改变，达到调节电动机转速的目的。图2-13所示为无级调速电原理图。2.3电风扇控制电路分析2.3.1电抗器调速电路•电抗器调速典型电路如图2-14所示，由电风扇电动机、电抗器、调速开关、定时器、电容器、指示灯等组成。2.3.2抽头调速电路•典型的LⅡ型抽头调速的台扇电路图和接线图如图2-15所示，电路由定时器、调速开关、电容器、电动机、指示灯等组成，定时器和调速开关串接在电路中，只有当两者同时接通时，电风扇才能启动。2.3.3模拟自然风电路•利用电子开关控制电风扇电动机的电源，周期性地“导通→断开→导通→断开→…”，使电风扇扇叶对应地、周期性地“慢速→快速→慢速→停转→慢速→快速→慢速→停转→…”运转，送出间歇阵风，也称模拟自然风。图2-16所示为一例由时基电路NE555组成的模拟自然风电路。2.3.4红外线遥控电路•红外线遥控电风扇电路主要由发射器和接收器组成。红外线发射器发出波长l～4μm的红外光波，接收器的光敏晶体管接收到发射器送来的红外线信号，经过光电转换等电路处理后去控制执行机构的工作，如图2-17所示。发射电路中的ICl采用μPD6120，它是遥控发射器专用IC，与外围电路组成遥控发射电路，产生编码调制的脉冲信号，经过放大，驱动红外线发光二极管，发射红外脉冲信号至空间。图2-17红外线遥控发射器原理图图2-18红外线遥控接收部分及控制处理部分2.４电风扇常见故障检修•2.4.1检修的基本步骤•1.询问用户，了解故障情况•询问用户使用情况：如电压是否正常，电风扇是否长期停用，如何保存放置，工作环境如何等等，除此以外，还应询问用户电风扇出现故障前后的情况，包括故障现象、发生故障后的后果、发生故障时是否冒烟、有无异常响声或气味等。•2.分析判断是电气故障还是机械故障•电风扇不通电，用手旋转扇叶看扇叶能否转动灵活，这是判断电气故障或机械故障的关键。如果扇