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1、家用电热器具,家用电热器具的种类及加热方式电热水器高频电磁灶自动保温式电饭锅微电脑控制电饭锅微波炉取暖器（油汀）其它小电器,1.2.2 电热器具的类型与基本组成部件,1.类型(1)电阻式电热器具 用电阻发热原理制成的电热器具。如电炉、电熨斗、电吹风、电热毯、电热杯、电烤箱、电饭锅、电咖啡壶、电炒锅、电暖器等，电热器具中使用最为广泛的一种形式。(2)远红外线辐射式电热器具 在电热元件的表面上直接涂上远红外线辐射涂料，产生的热量加热了远红外线辐射物质，使其发射远红外线对物体进行加热。它具有热效率高、省时、节约能源、卫生等优点，但由于高温易远红外线涂料脱落，而导致远红外线辐射能力减弱，影响加热的效果
2、。有远红外线电烤炉、远红外线电暖器、远红外线医用理疗器等。（3）感应式电热器具 闭合导体在交变磁场中会产生感应电流（即涡流），由此而产生热。应用这种原理的有电磁炉等。（4）微波式电热器具 当微波照射物体时，使物体内部的分子加速运动而产生热，它具有加热速度快、加热均匀、节能、清洁卫生等优点。,2.电热器具的基本组成部件,(1)发热部件 主要功能是将电能转换成热能，它由各类电热元件构成。常见的有电阻加热电热元件电热丝、电热合金发热盘管状电热元件PTC电热元件远红外线辐射器高频加热线圈微波介质加热。,(2)温控部件 主要功能是对发热部件的温度、发热功率、通电时间进行控制，满足使用的需要。常用的温控部
3、件有双金属片、磁性、PVC、热敏电阻、热电偶、电子、电脑温控部件等。(3)保护部件 主要功能是当电热器具发热温度超过正常范围时，自动切断电源，防止器具过热损坏，起到保护作用。常用的器件有温度保险丝、热熔断体、热继电器等。,1.3 电热元件,电热元件是电热器具的核心，功能是将电能转换为热能。根据其发热原理的不同，电热元件可分为以下几种形式。2.电阻式电热元件的类型电热器具中，处微波炉和电磁炉外，都是以电阻式元件作为主要的发热元件。按装配结构分开启式电热元件、半封闭式电热元件和封闭式电热元件。（1）开启式电热元件 裸露的电阻丝就是其中之一。电炉的电阻丝放置在有绝缘材料制成的盘状凹槽里；电吹风的电阻
4、丝安装在绝缘架上形成螺旋状；他们发出的热能由辐射和对流两种方式传递给加热物体。这种电热元件的有点是结构简单、成本低、加热速度快，易于安装和维修。其缺点是由于电阻丝裸露和带电，易于氧化，使用寿命短，易引起局部短路，工作不安全。,（2）半封闭式电热元件 将电热丝绕在绝缘骨架上制成，使用时将它安装在特殊的保护罩内。如电熨斗就是使用这种半封闭式电热元件制成的，电热元件发出的热量经过云母传给底板，达到熨烫衣物的目的。电炉的发热体也采用这种元件，它是先加热灶盖再传给被加热物。半封闭式电热元件的安全性好，但热效率低。,（3）封闭式电热元件 管状电热元件可以弯曲成U形、单管形、W形等多种形式，以适应不同的需要
5、。它是一种技术上比较成熟、使用安全可靠的电热元件。这种电热元件是在钢管或磁管内放入螺旋状的电阻丝，并用氧化镁等耐热的绝缘粉末灌满其间隙，再经端头封堵和表面处理等工艺制成，在管口端引出接线端子，以供接电源用。电热板也属于封闭式电热元件的一种，电热元件铸在合金铝制成的凸面圆形板内。与其他电热元件相比，封闭式电热元件具有结构简单、成本低、使用寿命长、机械强度高、使用安全等优点。因此，被广泛应用在电灶、电烤箱、电炒锅、电热水器、电熨斗等家用器具中。,1.3.2 PTC电热元件,PTC元件的主体材料是钛酸钡（BaTiO3）中掺入微量的稀土元素，经研磨、压形、高温烧结成的陶瓷半导体发热材料。它是具有正温度
6、系数的热敏电阻。PTC电热元件具有独特的电阻温度特性，在特定的温度内，PTC电热元件的电阻值随着温度的升高变化非常缓慢，当超过这个温度时，电阻值急剧增大，发生温度变化的温度点叫居里点，一般此点的温度为220。利用PTC做电热元件时，它的温度可以自动调节。同时在超出温度范围时可以限制电流，使温度恒定在一定的范围。它具有加热与自身温控的双重功能，PTC电热元件特性曲线的斜率、居里点的位置以及本身的电阻值，取决于掺入钛酸钡中微量元素的品种多少和结构等。利用这种温度点的可变性，可以将居里点控制在20300的范围内。PTC的电阻温度特性。,1.3.3红外线电热元件,红外线是一种电磁波，是人眼睛看不见的光
7、线。当辐射光谱与被加热物体的振动光谱波长一致时，辐射才能被吸收，被加热物体吸收后转变为热能。因此，利用红外线加热或干燥物品，被广泛的应用在日常生活中。常用的红外线电热元件有以下几种。1.管状红外线辐射元件有金属管、石英管、陶瓷管等。金属管与石英管是表面上涂敷红外线涂料，陶瓷管是将红外线辐射物质直接掺入泥料中烧制或涂敷在陶瓷的表面上。,2.板状远红外线辐射元件 是由在碳化硅或耐热金属板的表面涂敷一层远红外线涂料，中间装上合金电热元件制成的。这种电热板有单面辐射和双面辐射两种形式，3.电热合金型远红外线辐射元件 电热合金型远红外线辐射元件，是在电热合金元件的表面上直接涂敷远红外线涂料制成。这种元件
8、结构简单，易于加工。缺点是由于电热合金通电后机械强度降低以及由热胀冷缩引起的变形，易产生涂料脱落，导致红外线的辐射强度减弱。,1.4 电热控制元件,电热器具在加热过程中，需要对温度、时间和功率进行控制。这就需要在电热器具中设置温度、时间和功率控制装置，由此要采用控制元件。1.4.1 温度控制元件1.金属片温度控制器 将两种膨胀系数不同的金属片锻压或轧制在一起，其中膨胀系数大的金属片为主动层，膨胀系数小的为被动层。在常温下，双金属片的长度相同并保持平直，内部没有内应力。当温度升高时，主动层的金属片伸长较多，使双金属片向膨胀被动层的那一面弯曲。温度越升高，弯曲越大。所以在电热器具中常用作温控元件。
9、双金属片有常开触点型和常闭触点型两种形式。在常温下两触点是闭合的触点称为常闭触点，是断开的触点称为常开触点。双金属片的结构如图。,2.磁控式温控器件 磁控温控器是利用感温磁钢的磁性随温度的高低而变化的特性来设计的。在常温时，由于感温磁钢和永久磁钢之间的吸力，感温磁钢和永久磁钢紧紧地吸合在一起，使两触点闭合。当电路接通，电热元件开始发热，温度渐渐升高时，感温磁钢的磁性随温度的升高而逐渐降低，感温磁钢与永久磁钢间的吸力减小，当温度超过预定值时，感温磁钢失去磁性，此时永久磁钢在重力和弹簧力的作用下跌落，通过传动片下移，使两触点断开，电路切断，停止加热。这种温度控制器的动作敏捷、可靠，控温准确，普遍地
10、应用于自动电饭锅中。,1.4.2 时间控制元件,电热器具工作时间由定时器控制，定时器可分为机械（发条）式、电动式和电子式三种。1.机械式定时器 机械式定时器是利用钟表机构的原理制成的，它由发条、齿轮传动机构和时间控制组件等三部分构成。这种定时器的结构特点是摩擦力矩大，动作可靠。,2.电动式定时器电动式定时器的轮系结构及时间控制组件与机械式定时器基本相同。所不同的是由微电机代替发条做动力源。电动式定时器的凸轮一般控制着两组簧片的触点，做定时控制时，凸轮控制点同时接通被控负载电源和定时器本身的微型电动机电源，不做定时控制时，只接通被控负载的电源。定时时间长短，则由控制凸轮的转动角速度而决定。微电机
11、的转速和传动轮系的速比是经过推算的。见图电动定时器结构原理。,3.电子式定时器电子式定时器是由阻容元件、半导体器件组成的时间控制电路。与机械式定时器相比，它不仅体积小、重量轻、使用可靠，而且易于实现集成化、无触点化，并能完成相当复杂的时间程序控制。随着电子技术的发展，电子定时器必将逐步取代机械式定时器。电子式定时器的电路形式有多种，如图是一种简单的延时关机电路，它由电源和延时开关电路两部分组成。,电热水器,电热水器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。一般达12K
12、W，应独立布线。贮水式热水器一般功率在2kW以下，安全可靠。,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 内胆的材料有镀锌板、不锈钢板和钢板内搪瓷等多种。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。保温层 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
13、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1530mA。,阿里斯顿热水器水温控制器,冷水进管,安全气阀,热水出管,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)混合阀内部结构图2）安全阀自动排压，保护内胆,4.1.2、电热水器的常见故障与维修方法,4.注意事项在使用之前应仔细阅读使用说明书，严格按照使用要求操作。（1）电热水器长期使用后，如发现温度上升慢，一般
14、情况是发热元件表面有水垢生成，可取出发热元件，清除水垢。（2）发现漏水，应更换相应的橡胶密封圈。（3）加热时，有蒸汽溢出，说明温控失效。此时，应断开电源，检修、排除故障后再用。,3.3 自动保温式电饭锅电饭锅是家庭中最常用的电热炊具之一。目前，电饭锅国内生产品种较多，已形成国家标准。1.电饭锅的分类（1）电饭锅按装配方式分类，有组合式和整体式；（2）按加热方式分类，有直接加热式（发热盘的热量直接传给内锅底部）和间接加热式（有三层锅体，在内锅与衬锅加水，利用水加热产生蒸汽，再利用蒸汽蒸饭）；（3）按控制方式分类，可分为保温式（饭熟后自动保持一定温度，直至人为断电）、定时启动保温式（在普通电饭锅加
15、装定时器，使用者可以12小时以内任选启动时间）和单片机控制式（采用电脑程序控制）。目前使用较多的是双层自动保温式电饭锅。（4）按电热元件分类，有单发式、双发热式、多发热式三种；（5）按压力分类，做饭时锅内压力可分为常压式和压力式两大类。,1）外壳,2）内锅,3）电热板,4）磁性温控器与双金属片温控器,1.基本结构,（1）电热盘电热盘是电饭锅的主要部件之一，其结构如图3.7所示。它主要由电热盘体和电热元件两大部分组成。电热盘采用管状加热元件浇铸在铝合金中制成，它具有良好的导热性、耐腐蚀性和较高的机械强度，其上面制成球面状，以便与锅内底部良好吻合。为了保证绝缘性能，电热管在浇铸之后，端部用密封材料
16、进行绝缘和密封。,（2）温度控制装置电饭锅的温度控制装置一般由磁钢限温器和双金属片恒温器两部分组成。,磁性温控器,双金属片温控器,3.3.2 电饭锅的工作原理与自动控制电饭锅的工作原理涉及温度控制和电路控制两部分。1.温度控制电饭锅的温度控制一般由磁钢限温器和双金属片恒温器两部分组成。（1）磁钢限温器磁钢限温器的作用是当电饭锅内的饭达到煮熟温度时，使电路自动断电。它主要由感温磁钢、弹簧、永磁体、杠杆和开关按钮组成，其结构如图3.8所示。其中感温磁钢是采用镍锌铁氧体制成，它的磁性随温度而变化。在锅内的温度不超过100时，感温磁钢与永久磁体保持吸合，开关触点闭合，电流通过电加热器进行加热。当锅底温
17、度超过感温磁钢的居里点（1032）时，紧贴内锅底的感温磁钢失去磁性，变成非磁性材料。永久磁钢不能再吸合上感温磁钢，这时降温弹簧弹开，传动片向下移动，致使开关触点断开，电路断开，停止加热，起到自动限温的作用。,（2）恒温器 饭煮熟后，磁钢限温器将电饭锅电源切断，且不能复位，想要饭熟后自动保温，可在磁钢限温器上并联一个双金属片恒温器。它是两种热膨胀系数不同的材料经轧制而形成的开关，如图3.9所示在常温状态下，双金属片处于平直状态，随着温度的不断升高，两层热膨胀系数不同的材料发生热膨胀长度不同的差异，热膨胀系数大的金属被热膨胀系数小的金属拉成弯曲状，温度越高，弯度越大，当达到一定温度时，弯曲点带动触
18、点分离，达到断开电源的目的。当温度下降时，双金属片又逐渐恢复原来状态，触点再度闭合。如此反复工作，起到保温作用。通常恒温器使电饭锅的温度维持在655左右,电饭锅电路控制原理单按键电饭锅的电路原理如图3.10所示。从图中可以看出双金属片控制的触点S2和磁钢限温器控制的触点S1并联，指示灯电路和电加热器并联。S1和S2并联后与电加热器电路（包括指示灯）串联。当S1和S2全部断开时，加热器不工作，S1和S2中有一个或全部接通时，电热器即开始工作。当接上电源后，由于电饭锅处于冷态，S2处于闭合状态，电路接通，指示灯亮，电加热器升温。按下按键S1，电路继续升温，当锅内温度高于655时，S2断开，此时只靠
19、S1接通电路。当温度继续上升至居里点温度（1032）时，感温磁钢控制器失磁，S1自动断开，指示灯熄灭，电加热器断电停止工作，电热盘的余热足以将饭焖熟。之后，电饭锅温度逐渐下降，当温度下降至655时，电饭锅进入自动保温状态，依靠双金属片恒温器的反复断通，使锅内的温度保持在655左右，若不需要保温，可拔下电源插头即可。,3.拆装,固定螺丝隐藏于标牌内,控制面板,固定螺丝,底部结构,底部接线图,1.磁钢温控2.双金属片3.温度保险丝4.发热盘引脚5.微动开关,4.内部结构,1,2,3,4,5,双金属片,发热盘引脚,磁钢,温度保险丝,5.最常见故障维修:,A.指示灯不亮 电源问题 温度保险丝损坏B.指
20、示灯亮,不发热 微动开关损坏 发热盘损坏C.饭夹生,饭没熟透就跳 磁钢性能变差 锅底变形,全面故障分析见教科书P70,3.3.2 电子自动保温电饭锅,1.结构：外盖、内盖、内锅、加热板、锅体加热器、锅盖加热器、磁钢限温器、保温电子控制元件以及开关等。,2.控制原理,控制电路图,电子自动保温电饭锅比普通自动保温电饭锅增设了锅体加热器、锅盖加热器、感温开关、双向晶闸管和微动开关等元件，其控制电路如图所示。,煮饭时按下煮饭按键，微动开关的触点C-NC接通，煮饭灯亮，锅底加热板通电工作，此时，由于微动开关触点C-NO断开，保温系统断电而不工作。当锅内温度升高到72C左右时，感温开关触点分离（常温下是闭
21、合的），加热板继续工作，使锅内沸腾至饭熟水干后，锅底温度达103C左右时，磁钢限温器动作，使微动开关触点C-NC断开，加热板断电，煮饭指示灯熄灭，与此同时，触点C-NO被接通，保温灯亮。由于此时锅内温度较高（高于72C），感温开关触点仍处于分开状态，双向晶闸管因其控制极无触发电压也处于关断状态，锅体和锅盖加热器仍不能工作。当锅内温度降至72C以下时，感温开关闭合，双向晶闸管因其控制极上加有触发电压而导通，发热板加热器、锅体加热器及锅盖加热器通电而加热。当锅内温度升高到72C以上时，感温开关再次断开，晶闸管关断，锅内温度下降，使锅内温度维持在72C左右。在保温过程中，发热板加热器中流过的电流很小
22、，因此煮饭指示灯也因发热板两端电压很低而不会被点亮。,3.3.3 微电脑控制电饭锅,1.性能特点与煮饭程序,1）大米吸水膨胀过程,2）大功率加热蒸煮过程,3）维持沸腾过程,4）二次加热,5）焖饭过程,6）保温过程,2.结构与工作原理,微电脑电饭锅增加了控制电路、操作面板与温度传感器等,电磁灶,电磁灶，也叫电磁炉，是一种新型电热炊具。电磁灶具有热效率高、安全可靠、清洁卫生、控温准确的特点。电磁灶的规格以其功率划分有800W、1000W、1200W、1400W、1600W等。一般说，1000W以下的电磁灶，火力显得不足，因此选功率略大一些的为好。,3.2.1 电磁灶的分类与结构,1.电磁灶的分类（
23、1）低频电磁灶低频电磁灶是直接使用频率为50Hz的交流电，通过感应线圈，产生交变磁场而进行工作。其优点是结构简单、性能可靠、寿命长、成本低。缺点是电感材料使用铁心和铜线，体积和重量较大，工作时振动和噪声也较大。（2）高频电磁灶高频电磁灶采用电器元件和电子线路，将工频50Hz交流电通过整流后输出直流电，再经转换调节线路和输入控制电路，产生振荡频率为20KHz的电流，再输送给电感线圈，产生交变磁场而进行工作。其优点是大量采用了电子电器元件，体积小，不像工频感应线圈那样消耗大量的材料，热效率高；缺点是线路结构复杂，价格高。,2.电磁灶的结构,电磁灶的结构如图3.3所示，主要由加热线圈、灶台面板、基本
24、电路以及安全保护电路等部分及烹饪锅组成。见图3.3 高频电磁灶结构图。（1）加热线圈电磁灶的加热线圈呈平板状，一般用20根直径0.31mm漆包线绞合绕制而成。为了消除平板线圈产生的磁场对平板线圈下方电路的影响，在线圈底部粘有4块60mm15mm5mm的铁氧体（扁磁棒），用以减小磁场对电路的影响。（2）灶台面板电磁灶对灶台面板有绝热、绝缘、不导磁的特殊要求，同时要求其具有良好的耐热性（约300），有较好的机械硬度，有一定的热冲击强度和机械冲击强度，有良好的绝缘性及耐水、耐腐蚀性能等,（3）冷却部分电磁灶的冷却部分主要靠电风扇，通过对流循环空气对整体元件、逆变元件等进行冷却和防止锅体热量传给电器元
25、件而影响电气部分工作的可靠性。（4）烹饪部分电磁灶的烹饪部分主要指锅体和锅盖。电磁灶的锅体对材料要求很严格，从发热效率、发热量、振动和耐腐蚀、外观卫生等角度出发，选用不锈钢铁不锈钢铝四层复合材料制成的锅较为理想。（5）电气控制辅助部分这部分包括电源开关和电源指示灯、定时开关和定时指示灯、保温开关和保温指示灯、功率输出开关和输出功率强弱指示灯等。当电源接通时，指示灯亮，电磁灶即开始工作，工作状态由各开关按钮所处位置进行控制。（6）电气线路部分 这部分主要由主电路、整流电路、逆变电路、控制电路、保护电路、继电器和电风扇电路等部分组成，典型电路如图3.4所示。这些部分的作用是把电源低频电流转换为电磁
26、灶所需要的高频电流，以便使电磁灶按要求工作。,3.4.1 高频电磁灶的基本结构高频电磁灶一般为厚度小于80mm的薄形台式结构。图3-19是其内部结构示意图。主要由灶面板、加热线圈、印制电路板、大功率输出管及散热器、排气扇等组成。,电磁灶的加热原理,电磁灶的加热原理与其他电器有所不同，它是利用电磁感应原理实现加热的，加热线圈相当于变压器的原边，烹饪锅相当于变压器的副边，励磁铁心位于感应线圈中间，起到集中磁力线的作用，灶面板相当于变压器的气隙。当电磁灶接通电源，交变电流通过其感应线圈时，就产生出交变磁场，当磁场的磁力线穿过灶具上的金属锅底时，又产生出感应电流，这一电流在锅体内形成闭合回路，即涡流。
27、涡流通过锅体材料的阻抗转变成热能，从而完成电能转换热能的任务，达到烹饪食物的目的。,3.4.2 高频电磁灶的工作原理,高频电磁灶的频率变换主电路,取暖器,取暖器实物,内部元器件,PTC暖风机的外形结构,发射式电暖气的结构,空气电加热器一般室内加热器有电热油汀、对流式电暖器、PTC暖风机等，其外形如图所示。常见的空气电加热器外型示意图。,电热油汀,电热油汀是一种充油的散热式电暖器。采用油液为导热介质的辐射取暖电热器具，具有散热面积大、热惯性大、热效率高、移动方便以及使用安全等特点。它主要由温控器旋钮、散热片、电热元件等部件组成，其主要部件和电原理图，如图4.4所示。见图4.4 电热油汀的主要部件
28、与电气原理图,（1）温控器旋钮当油温达到设定温度时，控温元件自动断开电源。电热油汀的表面温度一般不超过100（一般为8085），使接触人体时不易造成灼伤。（2）功率选择开关电热油汀的功率选择开关用于控制其加热工作状态。（3）电热元件装于腔体内，采用管状电热元件，周围注有变压器油等传热较好的介质油，以进一步提高热传导性。（4）散热片电热油汀的散热片有较大的散热面积，使管状电热元件的散热效果显著提高，增加了自然对流动态热效果。接通电源后，管状电热元件周围的变压器油被加热，升到腔体上部，通过散热片将热量辐射出去，加热周围空气。,电热油汀实物,1.温度控制器2.加热开关3.散热器,油汀内部线路结构,常见故障维修,电茶壶,电热管防干烧保护器电源插座,发热管,饮水机,工作原理,内部结构,电火锅,发热盘温度控制器指示灯,内部结构图,
