家用電器基礎與維修技術

家用電器基礎與維修技術第1頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四

1.1家用電熱器具的基礎知識

電熱器具是將電能轉換為熱能的器具1.1.1家用電熱器具的類型。

1.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。

2.按用途分類家用電熱器具按產品的用途來分類有以下各種：

1)電炊具:如電飯鍋、電烤箱、電磁灶、微波爐、電熱飲水機等;2)取暖用具:如電暖氣、電熱毯等；

3)衛(wèi)生潔具類及其它:如電熱水器(電淋浴器)、家用消毒器、洗碗機、電熨斗、電烙鐵等。第2頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四1.1.2家用電熱器具的基本結構

1.發(fā)熱部件主要功能是將電能轉換為熱能。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、PTC電熱元件等。

2.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)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節(jié)器。近年來PTC溫控部件、電子溫控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(溫度保險器)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。常用的安全裝置有溫度熔絲等。第3頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四1.1.3電熱元件

電熱器具中能將電能轉換成熱能的部件

1.電阻式電熱元件（1）電阻式電熱元件常用材料

1)電熱材料。電阻式電熱元件是靠電熱元件中電阻系數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，如鐵鉻鋁、鉻鎳等。

2)絕緣材料。絕緣材料即不導電的材料，又稱電介質。如云母、玻璃、瓷器等。

3)絕熱材料。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的絕熱材料，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、毛氈、石棉、硅藻土和泡沫塑料等。第4頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四

（2）常用的幾種電阻式電熱元件

1）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1-1所示，為避免電熱絲變形、斷裂，增加使用壽命，D、d、h符合如下要求：當d≤1.0mm時，選D=（3～5）d，h=（2～4）d；當d＞1.0mm時，選D（5～7）d，h=（2～4）d。第5頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四

2）云母片式電熱元件。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,如圖1-2所示。電熱絲第6頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四

3）金屬管狀電熱元件。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、金屬護套管、絕緣填充料、封口材料和引出棒等組成，如圖1-3所示。

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4）電熱板。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結構形式，一般應用于電飯鍋等電熱產品中。第8頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四

5）繩狀電熱元件。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，典型結構如圖1-4所示。第9頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四

2.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)出的波長為2.5～15μm的遠紅外線。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，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、電烤箱和消毒柜等家電產品中廣泛應用。遠紅外線電熱元件有管狀、板狀和紅外線燈等多種，在家電產品中最常見的是管狀遠紅外電熱元件。第10頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四管狀遠紅外電熱元件為乳白色透明石英材料制成（簡稱石英輻射管），內壁每1cm2就有2000～8000個直徑為0.03～0.05mm的小氣泡。可產生出較強的遠紅外輻射。在石英管內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，以隔絕外界空氣，防止電熱絲氧化。其結構如圖1-5a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紅外輻射物質，中間裝上合金電熱絲制成的。紅外線燈屬熱輻射光源，分為透明的石英近紅外線燈和半透明的石英遠紅外線燈。紅外線燈的結構和普通照明用的白熾燈大致相同，二者的區(qū)別是前者既可發(fā)出紅外線，又可發(fā)出可見光，而后者發(fā)出的是可見光，紅外線燈的結構見圖1-5b所示，從圖中可以看出管形紅外線燈是普通玻璃燈管上再罩以石英管，因而熱膨脹系數小，遇水不易破裂。第11頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四圖1-5遠紅外電熱元件第12頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四

3.PTC電熱元件

PTC器件是一種正溫度系數的熱敏電阻。在家用電器中，是一種應用廣泛的電熱元件或控溫元件。它有著十分重要的電阻溫度特性：當溫度低于居里點時，近似為一個阻值較小的電阻，可以小到十幾歐姆，但當溫度高于居里點時，PTC阻值隨溫度升高而急劇增大，增加量可達103～105倍，這時可以認為是處于開路狀態(tài)。“居里點”是一個特殊的溫度值，由材料的配合比例與生產工藝決定。常見產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。PTC元件的恒溫原理第13頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四1.1.4溫控器件

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行控制、調節(jié)和顯示，承擔控制調節(jié)功能的元件稱為溫控器件。按其控制的目的可分為溫度控制、功率控制和時間控制三種類型。第14頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四

1.溫度控制器件在家用電熱器具中，常用的溫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。

1）雙金屬片式溫控器件。雙金屬片由熱膨脹系數不同的兩種金屬薄片軋制結合而成，其中一片熱膨脹系數大，另一片熱膨脹系數小。在常溫下，兩片金屬片保持平直，當溫度上升時，熱膨脹系數大的一片伸長較多，使金屬片向膨脹系數小的那一面彎曲，溫度越高，彎曲越厲害。當溫度下降時，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，使電源接通或關斷。雙金屬片式溫控器示意圖如圖1-7所示。第15頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四圖1-7雙金屬片式溫控器第16頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四

2）磁性溫控元件。磁性溫控元件主要由永久磁鋼和感溫軟磁組成，如圖1-8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彈簧以一定的拉力向下拉它。在常溫下，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磁貼近，即軟磁吸住永久磁鋼，使得它們所帶動的兩個觸點閉合，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，永久磁鋼落下，兩觸點脫離，電熱元件斷電。第17頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四

3）熱電偶。熱電偶是一種能將溫度轉換成電勢的傳感器。它的工作原理是物體的熱電效應。由兩種不同材料的導體組成一個閉合回路,得到了兩個結合面，稱為兩個結點。當兩個結點的溫度不同時，回路中將產生電動勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應。熱電偶所產生的電動勢稱為“熱電動勢”。熱電偶的兩個結點中,置于溫度為T的被測對象中的結點稱為測量端,又稱工作端或熱端,而置于參考溫度為T0的另一結點稱為參比端，又稱自由端或冷端。使用時，當熱端溫度大于冷端溫度時，在電路中產生電動勢即產生電信號，此電信號經放大后控制執(zhí)行機構，達到調節(jié)和控制溫度的目的,如圖1-9所示。第18頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四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。因此，有足夠大的溫差時，它能驅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，如儲水量在100L以上的電熱水器、大型電烤爐等產品中。第19頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四

2.功率控制器件

1）開關換接控制。對裝置數支電熱元件的電熱器具，在工作時利用開關的通斷以及串并聯(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。

2）二極管整流控制。二極管整流控制是利用轉換開關將二極管接入電路中，利用二極管的整流作用，將單相正弦波電壓變成脈動的單相半波電壓。對純電阻性負載，可使平均發(fā)熱功率降低一半。

3）晶閘管調功控制。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，從而使電熱元件產生不同的功率。第20頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四

3．時間控制器件時間控制器件俗稱定時器。其作用是對電熱元件的工作時間進行控制，從而達到控溫的目的。分為機械式、電動式和電子式。

1）機械式定時器。機械式定時器主要由發(fā)條，齒輪傳動系統(tǒng)、機械開關組件及電觸點等部分組成，機械開關組件由一個帶凹槽的圓形轉盤和一個有固定支點的杠桿組成，如圖l-10所示。

2）電動式定時器。電動式定時器主要由微型同步電機、減速機構、機械開關組件及電觸點等部分組成,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替了發(fā)條機構作為動力源。

3）電子式定時器。電子式定時器一般采用555集成電路構成，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連續(xù)可調,電子式定時器定時更為準確、方便。第21頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四1.1.5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。

1.雙金屬式安全裝置只要把雙金屬式溫控器的溫度調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。雙金屬式溫控器用作安全裝置的主要優(yōu)點是可以多次重復使用。它分為自動復位和手動復位兩種。前一種是在動作后待溫度下降時自動復位，電熱器又可工作；后一種需要人工復位。第22頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四

2.溫度熔絲溫度熔絲也稱熱熔斷器或溫度保險絲，能提供可靠的過熱保護，主要應用于各種電熱器具和其它高電流負載的設備中。溫度熔絲由鉛、錫、鉍等受熱易熔化的合金制成。將它串聯(lián)在電熱器件電路中，當電熱器件溫度過高時，電源由于溫度熔絲受熱熔化而被切斷。第23頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四1.1.6漏電保護器

漏電保護器的基本功能是當人體觸電時，在電流強度和時間尚未達到傷害程度前而自動切斷電源，保護人身或設備安全。

1.工作原理圖1-12是一種特別適合家庭使用的漏電保護器電原理圖。該漏電保護器由脫扣電路、過載保護器裝置和漏電觸發(fā)電路三部分組成，其主要特點是具有過載和過流雙重保護功能，工作電壓范圍寬，電流容量大，在極苛刻的條件下仍能準確可靠的動作。第24頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四圖1-12漏電保護器電原理圖第25頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四1.2電熱水器電熱水器分貯水式和速熱式兩種，但速熱式的容易漏電第26頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四

1.2.1貯水式電熱水器的基本結構

貯水式電熱水器主要由箱體系統(tǒng)、制熱系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和進出水系統(tǒng)組成。圖1-13所示是常見的兩種結構。第27頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四

1.箱體系統(tǒng)

1）外殼。外殼是電熱水器的基本框架，一般為筒狀或長方體狀。

2）內膽。內膽是盛水的容器，又是對水加熱的場所。內膽的材料有鍍鋅板、不銹鋼板和鋼板內搪瓷等多種。

3）鎂陽極。貯水式電熱水器中的鎂陽極是一根金屬棒，主要用來保護金屬水箱不被腐蝕和阻止水垢的形成。鎂陽極被長年累月的酸性水腐蝕，屬消耗材料，一般每2年更換1次。更換和儲存鎂陽極要注意安全，不要用明火焊接或點燃。

4）保溫層。外殼與內膽之間的保溫層起減少熱損失的作用，現(xiàn)多采用高密度聚氨酯發(fā)泡材料充填工藝。第28頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四

2.制熱系統(tǒng)電熱水器的電熱元件多采用管狀結構，為提高熱效率、將電熱元件直接放在水中加熱，形狀可根據內膽結構彎成U形或其他形狀，金屬護套管常見為不銹鋼管或銅管。電加熱管在通電后其內部合金絲發(fā)熱，通過金屬管內的絕緣填充料導熱至金屬套管，起加熱作用。電加熱管使用時間一長，在電加熱管表面容易結垢，不僅影響發(fā)熱效果，而且會產生漏電現(xiàn)象。為此有些廠家將熱水器的電熱元件改為高壓耐熱的陶瓷發(fā)熱器，如圖1-14所示。為有效防止漏電，常采用間接加熱法，這種方法間接加熱內膽中的水（通電后，首先預熱周圍的空氣，然后通過鋼板對水加熱），使水電分離，不僅無漏電之憂，且可快速加熱。第29頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四圖1-14陶瓷加熱器結構圖

第30頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四3.控制系統(tǒng)1）溫控器。貯水式電熱水器均設有溫控元件，這些元件除用于控制水溫外，還兼有自動保溫的功能。當水溫升至預置溫度時，它會自動切斷電源，防止輸出的熱水溫度過高而燙傷人的皮膚；當水溫下降到某預定溫度時，它又會自動接通電源，繼續(xù)把水加熱保溫。2）漏電保護器。在電熱水器的漏電保護器中，將15mA確定為危險電流，超過這一數值時漏電保護器動作，切斷電源以保護人身安全，正常的動作范圍為15～30mA。

3)防干燒保護和超溫保護第31頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四

4.進出水系統(tǒng)進出水系統(tǒng)由進、出水管、混合閥、安全閥和沐浴噴頭等組成。

1）混合閥。單獨打開熱水旋閥（紅點），自來水經出水管、混合閥、噴頭流出熱水，出水壓力由熱水閥控制；單獨打開冷水旋閥（藍點），自來水直接經混合閥由噴頭流出冷水，出水壓力由冷水閥控制。當同時打開冷、熱水閥門時，冷水和熱水在混合閥出水口處混合，適當調節(jié)冷熱水閥門大小，可得到所需水溫。

2）安全閥。在自來水壓力突然增高或加熱水溫過熱，造成內膽壓力超過規(guī)定耐壓值時，安全閥會自動排壓，以保護內膽。第32頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四1.2.2貯水式電熱水器的工作原理在未接通電源之前，需先向膽內注水，打開自來水閥，冷水進入內膽，隨內膽水位上升，膽內的空氣經出水管排出，當噴頭有水源源不斷地流出時，表示膽內已注滿水。此時關上水龍頭，接通電源加熱。圖1-17所示為電熱水器的典型電氣線路圖。當內膽水溫達到預定溫度時，溫控器動作，切斷電源停止加熱；當水溫下降到某一溫度時，又自動接通電源進行加熱。使用時，打開混合閥，一部分冷水不經內膽即可流至出口，與熱水混合使用，水流量大小決定于閥門開啟大小。熱水流出的同時，冷水會自動流入內膽補充（流入、流出水的流量流速完全相等）。第33頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四第34頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四1.2.3貯水式電熱水器控制電路分析第35頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四1.2.4基于單片機的電熱水器定時控制電路

第36頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四1.2.5貯水式電熱水器的使用與維護

1.電熱水器使用方法

1）裝水。熱水器首次使用（或維修、清洗后）時，應打開進水閥和一個出水龍頭，以排出熱水器內的空氣，將熱水器裝滿水。當出水龍頭連續(xù)出水時，即表示熱水器已注滿水。

2）啟動。關上水龍頭接通電源，熱水器便開始正常工作。

3）調溫。當設置溫度需要改變時，可直接調整塑料保護罩上的調溫旋鈕。順時針旋轉調溫旋鈕，水的溫度就會升高，反之則降低。

4）排空。切斷電源，關閉進水閥，打開一個出水龍頭，向外扳動安全閥手柄，水就會從手柄旁的孔中流出，等到排空后，關閉安全閥即可。電熱水器在正常使用時，進水閥門應處于開啟狀態(tài)。第37頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四

2.電熱水器的維護

1）電熱水器應安裝在通風干燥處。

2）每次使用完畢，應撥掉電源插頭。在冬季結冰地區(qū)，熱水器長時間不用時，應排空水，以防結冰脹壞內膽。

3）電熱水器內的水是逐漸升溫的，安全閥略有滲水，是正?，F(xiàn)象。第38頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四1.2.6電熱水器的檢修

1.電源檢查用萬用表～250V電壓擋測量插座零線和火線之間的電壓，正常為220V左右。若插座前接有空氣開關或閘刀開關,在開關斷開時用萬用表“Ω”擋測零線和地線是否接通，若不通為正常。

2.故障檢修程序

1)接通電源，可能出現(xiàn)兩種情況：指示燈亮或指示燈不亮。指示燈亮：待半小時左右，水溫若升高10oC，說明熱水器正常；若水溫不升高，由燈亮可知，漏電保護器、超溫管均正常，故障在加熱器。指示燈不亮：若燈壞應更換；燈好時，應檢查溫控器、加熱器和漏電保護器部位，以確定故障所在。溫控器在未動作時，觸點為閉合狀態(tài)，電阻近似為0，否則說明溫控器損壞，應更換。第39頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四

2)用萬用表檢測加熱器，電阻應為24～48Ω，若為無窮大時，則應更換加熱元件。

3)檢查漏電保護器，應將漏電保護器放到合閘位置。若指示燈亮且水溫升高為正常；若指示燈不亮，則可能是漏電保護器誤動作。若漏電保護器合不上閘，應用萬用表R×100Ω檔依次檢測溫控器、加熱器的對地電阻，表針指向∞位置為正常，表針指向0為漏電。若無漏電元件，說明漏電保護器已損壞。

3.安全性能測試

1)漏電測試：合閘后按“試驗”按鈕應跳閘，漏電保護器為正常，再按“合閘”燈亮。若熱水器無漏電保護器，用萬用表電阻擋測量插頭的火線與地線、零線和地線，若指示為無窮大，說明無漏電現(xiàn)象。

2)絕緣電阻：用絕緣電阻測試儀測量應大于50MΩ。第40頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四1.3電飯鍋

電飯鍋的種類很多，按其加熱方式的不同，可分為直接式(發(fā)熱元件發(fā)出的熱量直接傳遞給內鍋)和間接加熱式(將外鍋水加熱產生蒸汽，再利用蒸汽蒸飯)兩種;按其結構形式的不同，可分為整體式(分為單層、雙層與三層)和組合式；若按控制方式的不同，可分為自動保溫式、定時啟動保溫式和微電腦控制式。第41頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四1.3.1電飯鍋的主要技術指標

1.電氣絕緣性能要求在冷態(tài)1500V、熱態(tài)1000V50Hz交流電情況下，歷時1min耐壓實驗，電飯鍋的帶電部分與金屬殼間不發(fā)生擊穿，其熱態(tài)絕緣電阻大于1MΩ。要求在溫度(40±2)℃、相對濕度95％土3％的恒溫恒濕箱內，在不凝露的條件下，48h后其潮態(tài)絕緣電阻不低于0.5MΩ，潮態(tài)耐壓1000V／min不發(fā)生擊穿(泄漏電流小于1mA)。接地端至金屬殼間的電阻應小于0.2Ω。

第42頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四

2.溫控準確性一般要求溫度在(103±2)℃時，溫控元件使電路斷電；而溫度降至(65±5)℃時，溫控元件起保溫作用。

3.熱效率要求在其周圍環(huán)境溫度為(23±5)℃時，電飯鍋的熱效率一般不低于70％。

4.使用壽命要求電飯鍋在額定電壓條件下，其一般使用壽命應當大于1000h。第43頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四1.3.2自動保溫式電飯鍋

1.自動保溫式電飯鍋的基本結構

1)外殼。外殼一般用0.6～1.2mm薄鋼板拉伸成型，為了防銹、美化和耐用等要求，外表面常采用靜電噴漆、電鍍、燒瓷等工藝方法進行處理。外殼除起到裝飾保護作用外，還是安裝電熱板、溫控器、內鍋的支承機構。

2)內鍋。內鍋又稱內膽。一般用厚度為0.8～1.5mm的鋁板一次拉伸成型，表面經過電化處理，形成氧化鋁保護膜。內鍋底都呈球面狀。

第44頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四第45頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四

3)電熱板。電熱板安裝在外殼的底部。它一般由管狀電熱元件澆鑄在鋁合金中制成。為保證電氣絕緣性能，其端部需用材料密封。加熱面多呈球面狀，以保證與內鍋底面緊密吻合。第46頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四

4)磁性溫控器。磁性溫控器又稱磁鋼限溫器,它的作用是當內鍋底部溫度達到（103±2）℃時，斷開電源。

第47頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四

5）雙金屬片溫控器。雙金屬片溫控器一般與磁性溫控器并聯(lián)，電熱板的熱量通過支架傳遞給作為感溫元件的雙金屬片，做為電飯鍋的自動保溫控制。飯熟后電熱板電源斷開，一旦溫度低于70℃時，雙金屬片恢復原狀，帶動觸點閉合，再次接通電源；高于70℃，雙金屬片變形使觸點斷開。在雙金屬溫控器的控制下，使電飯鍋內的溫度維持在70℃左右。第48頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四2.自動保溫式電飯鍋的控制電路第49頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四1.3.3電子自動保溫電飯鍋

1.電子自動保溫電飯鍋的結構電子自動保溫電飯鍋主要由鍋外蓋、內蓋、內鍋、加熱板、鍋體加熱器、鍋蓋加熱器、磁鋼限溫器、保溫電子控制元件以及開關等元器件組成，如圖1-25所示。第50頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四

2.電子自動保溫電飯鍋的控制原理電子自動保溫電飯鍋比普通自動保溫電飯鍋增設了鍋體加熱器、鍋蓋加熱器、感溫開關、雙向晶閘管和微動開關等元件，其控制電路如圖1-26所示。第51頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四1.3.4微電腦控制電飯鍋

1.微電腦控制電飯鍋性能特點與煮飯程序微電腦控制的電飯鍋一般配有檢測電路與保護電路，有較強的抗干擾能力，能檢測器件的故障，且保溫性能好、熱效率高。與一般電飯鍋相比，微電腦控制電飯鍋能以最合理的方式加熱煮飯，其煮飯過程如下。

1）大米吸水膨脹過程。

2）大功率加熱蒸煮過程。

3）維持沸騰過程。

4）二次加熱（補炊過程）。

5）燜飯過程。

6）保溫過程。第52頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四

2.微電腦控制的電飯鍋結構與工作原理微電腦電飯鍋與一般電飯鍋相比增加了控制電路、操作面板與溫度傳感器等，如圖1-27所示。該電飯鍋的控制電路如圖1-28所示。電路的核心是CMOS四位單片機MH8841，其內部設計編定好了控制電飯鍋的做飯程序，即吸水、加熱、維持沸騰、補炊、燜飯以及保溫等過程。第53頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四第54頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四1.4電磁灶電磁灶是一種利用電磁感應原理進行電能—熱能轉換的電熱炊具。與電爐、煤氣灶等相比，它具有安全可靠、無明火、熱效率高、清潔衛(wèi)生、溫度控制準確、使用方便等諸多優(yōu)點。電磁灶按感應電流頻率的高低可分為工頻(頻率50Hz)和高頻(頻率20kHz)兩大類。目前高頻電磁灶在電磁灶中占主導地位。第55頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四1.4.1高頻電磁灶的基本結構

高頻電磁灶一般為厚度小于80mm的薄形臺式結構。圖1-29是其內部結構示意圖。主要由灶面板、加熱線圈、印制電路板、大功率輸出管及散熱器、排氣扇等組成。加熱線圈散熱器與大功率輸出管散熱風扇灶面板高頻扼流圈第56頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四

1.灶面板灶面板的作用是支撐烹飪鍋。它一般采用4mm厚的結晶陶瓷玻璃（又稱微晶玻璃）制成，這種材料具有良好的絕緣性能，較好的機械硬度，良好的耐熱性、抗熱沖擊、抗機械沖擊性能。

2.加熱線圈由它將高頻電流攜帶的電能轉換為磁場能。加熱線圈為平板狀、碟形，直徑為180mm左右，被固定在塑料架上。它由16～20股?0.5mm的多股漆包線繞制而成，要求有較小的直流電阻和較大的自感系數。為避免加熱線圈對電磁灶電路的電磁干擾，并防止灶體自身發(fā)熱，在加熱線圈的底部固定四根按磁感應線方向排列的鐵氧體扁磁棒，與鍋底一起構成磁路。第57頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四

3.控制系統(tǒng)高頻電磁灶的控制系統(tǒng)包括高頻轉換電路、輸出功率調整電路、功率(狀態(tài))顯示電路和安全保護電路。高頻轉換電路的作用是將整流電路輸出的直流電轉換成高頻電流，供給高頻感應加熱線圈。輸出功率調整電路可改變輸出功率的大小，并在功率(狀態(tài))顯示器上顯示出來。安全保護電路有負荷檢測裝置、防止零件發(fā)熱裝置、過熱保護裝置、安全保險裝置、電磁灶面板斷裂探測裝置。為了便于大功率輸出管（IGBT或專用大功率模塊）散熱，一般都配有散熱器。由于電磁灶電路中的整流管、加熱線圈、大功率輸出管等在工作時耗散功率很大，一般都采用由電動機驅動的排氣扇幫助散熱。第58頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四1.4.2高頻電磁灶的工作原理高頻電磁灶使用時，加熱線圈中通入交變電流，線圈周圍便產生一交變磁場。當電磁灶面板上未放上鐵磁材料鍋底炊具時，此交變磁場的磁路基本是空氣磁路，磁阻很大，因此加熱線圈只消耗空載電流。當炊具放上后，交變磁場的磁力線大部分通過金屬鍋體形成回路，在鍋底中產生感應電流——渦流，因鍋底本身具有一定的電阻，渦流流過時，便會產生焦耳熱，最終實現(xiàn)電能—熱能之間的轉換。電磁灶產生的熱量僅在鍋體本身，它的面板不發(fā)熱，即在加熱過程中沒有明火。高頻電磁灶流過加熱線圈電流的頻率應高達20kHz以上，因此必須具備將50Hz市電變換成高頻電流的高頻轉換電路。第59頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四第60頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四第61頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四1.4.4電磁灶的使用與維護

1）電磁灶工作時會發(fā)出較強的電磁場，故使用時應遠離電視機、收錄機等家用電器（一般應大于3m），或錯開它們的使用時間。

2）電磁灶專用鍋體是多層金屬復合材料制成的，嚴禁使用非導磁材料制成的鍋。

3）不得用鐵器等硬物削刮灶臺面板和鍋底，并隨時注意灶臺是否有裂縫或損傷，以防湯水等漏入灶內而引起電氣元件受潮或損壞。

4）灶臺上不能放置導磁材料制品，嚴禁鍋體空燒或干燒，以免灶臺面板過熱干裂損壞。

5）使用后要把功率開小后再關機。第62頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四1.5微波爐1.5.1微波爐加熱原理及特點微波是一種波長在1mm～1m范圍內、頻率在300MHz～300GHz之間的超高頻電磁波。它的低頻端與普通無線電波的“遠紅外”波段相連接。由于波長與其他電磁波的不同，導致了微波具有區(qū)別于其他電磁波的許多顯著特點，使其在電熱器具中得到了重要的應用。第63頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四

1.微波爐加熱原理微波以直線方式進行傳播，在傳播過程中遇到金屬導體時會發(fā)生反射現(xiàn)象，尤如鏡子反射可見光一樣，因此可以利用金屬來傳輸或者反射微波。在微波爐中，一方面使用銅或鋁制成的波導管來傳輸微波；一方面利用微波爐爐腔內表面的鋼板或不銹鋼板等對微波的多次反射來加熱食物。當微波遇到玻璃、陶瓷、云母、聚四氟乙烯之類的絕緣性物體時，能夠直接透射過去。因此，這類材料被微波照射時本身幾乎不發(fā)熱，是制作微波爐中盛裝被加熱食物器皿的材料。微波能被含有水分的物質吸收而轉變成熱（內）能。當微波遇到了肉類、蔬菜、水果、面、飯等介質時，能夠被吸收而迅速轉換成熱能，在較短的時間內產生大量的熱。微波爐就是利用這種特殊的能量轉換方式來加熱食物的。第64頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四

2.微波加熱的特點

1）加熱迅速。微波加熱是通過微波電場迫使食物同時被加熱，因而加熱速度快、效率高、節(jié)能、省時。

2）易于控制加熱過程。微波加熱功率即時可控，不存在熱慣性，因而極易控制加熱時間和過程，使用非常便利。

3）烹飪食物質量好。微波加熱時，食物內外各部位同時發(fā)熱，加熱迅速，因而能比較好地保持食物的色、香、味，減少食物中維生素、礦物質、氨基酸等營養(yǎng)成分的損失。

4）干凈衛(wèi)生。微波加熱無明火，無油煙，無灰塵，不污染環(huán)境，改善了周圍的環(huán)境衛(wèi)生。

5）使用安全方便。微波爐具有多種安全措施，確保使用者的安全。烹飪時爐體本身不發(fā)熱、不輻射熱量，操作者不必守候。第65頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四1.5.2微波爐的基本結構微波爐的基本結構是圍繞著微波能量的產生、傳輸、控制以及均勻化、自動化等方面來設置的。微波爐主要由金屬外殼、爐腔和爐門、定時器、溫控器、磁控管、波導管、漏磁變壓器以及電源指示等部分組成，圖1-33和圖1-34所示分別為普及型和電腦控制型微波爐的外形和基本結構圖。第66頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四第67頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四

1.爐腔微波爐的爐腔是用涂敷非磁性材料（如防銹烘漆等）的鋁板或不銹鋼板制成?？蚣苡疫?/3處用薄鋼板隔出，內置定時器、磁控管、漏磁變壓器和風機等部件，右框架正面的控制面板上裝有定時旋鈕和功率調節(jié)旋鈕等，如圖1-35所示。第68頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四左框架內為微波加熱室，從本質上講它又是微波爐的諧振腔，經波導送入爐腔的微波在爐壁間來回反射,產生諧振現(xiàn)象，使微波形成均勻分布;同時金屬板的爐壁又屏蔽了微波的外漏。為使加熱均勻，有些微波爐的腔內還設有攪拌電磁波的金屬攪拌器。在爐腔的側面與頂部開有排濕孔，用來排出加熱食物時所產生的水蒸氣。爐腔內還設有轉動的玻璃托盤，由3W永磁同步電動機驅動，經減速后以（5～10）rad/min的速度旋轉，使食物的各個部位交替處于微波場中的不同位置，保證了食物各部位吸收的微波能量基本一致，以獲得最佳的烹飪效果。第69頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四

2.爐門爐門由金屬框架和玻璃觀察窗兩部分組成。爐門用薄鋼（或鋁）板沖壓成型，觀察窗位于正面中心部位，觀察窗一般是在雙層玻璃之間特別夾裝了一層極細的微孔金屬絲網后制成。一般在爐門內壁貼有塑料壓板，其表面有透明滌綸膠片，以保護爐門免受侵蝕和增加密封性能。爐門上還裝有兩道微動開關，通過爐門的把手加以控制，以便聯(lián)鎖保險。當爐門打開或關閉不嚴時，聯(lián)鎖開關斷開電源，磁控管不工作。第70頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四

3.磁控管磁控管是一種真空器件，由管芯和磁鐵兩部分組成，管芯由陰極與燈絲、陽極、天線等構成，而永久磁鐵則在陽極與陰極之間的空間形成恒定的豎直方向的強磁場。陰極被加熱時能發(fā)射電子，陽極用來接收發(fā)自陰極的電子。在陽極上一般有偶數個空腔，稱為諧振腔，腔口對著陰極，每個諧振腔就是一個微波諧振器，其諧振頻率取決于諧振腔的尺寸。當陰極發(fā)射的電子受電場力作用加速向陽極流動時，還受到垂直方向的磁場作用。在這兩個力的共同作用下，電子圍繞著陰極的中軸線作高速旋轉，同時沿著圓周軌跡飛向陽極。這些電子在通過扇形諧振腔時會發(fā)生振蕩，且振蕩頻率不斷升高，當頻率達到2450MHz時，便形成微波由天線耦合至射頻輸出口，通過波導管傳輸到加熱室內。第71頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四第72頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四第73頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四

磁控管的燈絲電壓一般為3.2V左右，工作電流約為14A，陽極峰值電壓在4000V以上，電流約為300mA。磁控管平均壽命為1000～3000h。由于漏磁變壓器和磁控管工作時發(fā)熱量很大，因此除安裝散熱片外，還用轉速為2500rad/min左右，功率為3W的罩極式電動機帶動的風扇進行強制性風冷。磁控管表面還裝有碟形雙金屬片溫控器，當磁控管溫度過高時，溫控器自動切斷電源，進行超溫保護，以免磁控管因溫度過高而燒毀。第74頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四

4.波導磁控管產生的微波只有被傳輸到爐腔，才能實現(xiàn)對食物加熱的目的。用高導電金屬做成的波導（管）就是用來定向傳輸微波的管狀元件。它可以將被傳輸的微波限定在管子內部，使能量沿著管軸的方向傳播，而不能向其他方向散射。家用微波爐所使用的波導一般用截面呈