第1章家用電器常用設(shè)備與元器件培訓(xùn)課件

家用電器基礎(chǔ)與維修技術(shù)第1章家用電器常用設(shè)備與元器件本章要點(diǎn)家用電器中常用交流電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型及結(jié)構(gòu)家用電器中常用電熱元件的類(lèi)型及應(yīng)用家用電器中常用檢測(cè)控制元件的類(lèi)型及應(yīng)用交流電動(dòng)機(jī)的拆裝與檢修實(shí)訓(xùn)1.1常用電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型及結(jié)構(gòu)

冰箱、空調(diào)器以及家用電動(dòng)電熱器具由于一般使用單相交流電源或直流電源,在這些電器中使用的電動(dòng)機(jī)主要是單相異步電動(dòng)機(jī)、單相串激式電動(dòng)機(jī)和永磁式直流電動(dòng)機(jī)。由于每種家用電器功能不同，對(duì)所使用的電動(dòng)機(jī)的具體要求也不同。圖1-1單相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理

在圖1-1中上圖為電流波形圖，下圖為電動(dòng)機(jī)定子截面圖，定子繞組A-X和B-Y分別通以電流ia、ib。用右手螺旋法則可得合成磁場(chǎng)的方向，圖中所示為三個(gè)不同時(shí)刻的定子電流磁場(chǎng)，可以直觀看出，合磁場(chǎng)隨時(shí)間而旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子因此獲得啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，一旦啟動(dòng)，單相電動(dòng)機(jī)就能自行運(yùn)轉(zhuǎn)。家用電器使用的單相異步電動(dòng)機(jī),是根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)繞組與啟動(dòng)繞組中電流的相位差產(chǎn)生方法不同來(lái)分類(lèi)的，主要有電容式、電阻啟動(dòng)式和罩極式。1.電容式單相異步電動(dòng)機(jī)

電容式單相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)繞組回路中串聯(lián)電容器，以使兩繞組中電流的相位不同，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，即產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。如果電容選擇適當(dāng)，可以使兩繞組電流相位差達(dá)90o。

(1)電容啟動(dòng)型（CSIR）電容啟動(dòng)型是指在啟動(dòng)繞組回路中串聯(lián)1只電容器，稱(chēng)為啟動(dòng)電容器，以提高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，并且設(shè)有離心式開(kāi)關(guān)（電流繼電器或PTC熱敏繼電器等控制器件）。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的70%～80%時(shí)，啟動(dòng)電容器與啟動(dòng)繞組斷開(kāi)，只有運(yùn)轉(zhuǎn)繞組通電。其接線(xiàn)圖如圖1-2（a）所示。(2)電容運(yùn)轉(zhuǎn)型（PSC）在電容器與啟動(dòng)繞組的串聯(lián)電路上不設(shè)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，即構(gòu)成電容運(yùn)轉(zhuǎn)型。電動(dòng)機(jī)不論是啟動(dòng)還是運(yùn)轉(zhuǎn)，電容器均接在電路中而不斷開(kāi)。但因設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮它在額定運(yùn)行時(shí)應(yīng)具有最佳性能，不能兼顧啟動(dòng)性能，故啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小，廣泛應(yīng)用于電風(fēng)扇、洗衣機(jī)等。其接線(xiàn)圖如圖1-2（b）所示。(3)電容啟動(dòng)電容運(yùn)轉(zhuǎn)型（CSR）為了使電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)和運(yùn)行時(shí)都能得到比較好的性能，這種電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)繞組電路中接有兩個(gè)電容器，其中電容量較小的電容器供運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)使用；另一容量較大的電容器供啟動(dòng)時(shí)使用。啟動(dòng)結(jié)束，該電容器斷開(kāi)。電容啟動(dòng)電容運(yùn)轉(zhuǎn)型單相異步電動(dòng)機(jī)既有較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩又能承受較大的運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)載，是較理想的單相交流電動(dòng)機(jī)，適用于大容量的電冰箱、空調(diào)器等。其接線(xiàn)圖如圖1-2（c）所示。2.電阻啟動(dòng)式電動(dòng)機(jī)

這種電動(dòng)機(jī)也叫電阻分相式（RSIR）電動(dòng)機(jī)，其接線(xiàn)圖如圖1-3所示。定子繞組也分為運(yùn)轉(zhuǎn)繞組（主繞組）與啟動(dòng)繞組（副繞組）。啟動(dòng)繞組采用線(xiàn)徑較細(xì)的導(dǎo)線(xiàn)繞制，匝數(shù)少，電感較小，電阻較大（呈阻性）；而運(yùn)轉(zhuǎn)繞組采用線(xiàn)徑較粗的導(dǎo)線(xiàn)繞制，匝數(shù)多，電感大而電阻?。ǔ矢行裕?。兩繞組并聯(lián)于單相交流電源中，根據(jù)RL并聯(lián)交流電路的基本性質(zhì)可知，兩繞組中的電流有一定的相位差（不一定為90o），所形成的合成磁場(chǎng)是一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，此磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子作用形成轉(zhuǎn)矩，致使電動(dòng)機(jī)能啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。啟動(dòng)繞組由于線(xiàn)徑細(xì)，匝數(shù)少，不能長(zhǎng)時(shí)間通電。為此啟動(dòng)繞組中都設(shè)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，常用的是電流繼電器、PTC熱敏繼電器等。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到某預(yù)定值時(shí)，啟動(dòng)開(kāi)關(guān)斷路，啟動(dòng)繞組脫離電源，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。此類(lèi)電動(dòng)機(jī)多用于中小型電冰箱。1.1.2單相串激式電動(dòng)機(jī)

單相串激電動(dòng)機(jī)因?qū)⒍ㄗ予F心上的激磁繞組和轉(zhuǎn)子上的電樞繞組串聯(lián)起來(lái)而得名，流過(guò)激磁繞組和電樞繞組為同一電流。當(dāng)單相串激電動(dòng)機(jī)接入如圖a所示電源時(shí)，根據(jù)右手定則，定子磁場(chǎng)為下方N極，上方S極，由于靠近N極的電樞繞組電流方向是垂直紙面向里的，靠近S極的電樞繞組電流方向是垂直紙面向外的。根據(jù)左手定則，電樞作逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。改變電源方向，如圖b所示，同樣方法可判斷出轉(zhuǎn)子仍為逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。當(dāng)串激電動(dòng)機(jī)接入交流電時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向也不變，如圖c所示。其特點(diǎn)是交、直流兩用，體積小，重量輕，轉(zhuǎn)矩大，轉(zhuǎn)速高。而且通過(guò)調(diào)節(jié)電源電壓，可方便地調(diào)速，但不允許在額定電壓下空載運(yùn)轉(zhuǎn)。單相串激式電動(dòng)機(jī)主要應(yīng)用于吸塵器、小型手電鉆、電動(dòng)縫紉機(jī)、多功能食品加工機(jī)等。1.2電熱元件

家用電器中很重要的一類(lèi)是電熱器具,它是將電能轉(zhuǎn)換為熱能的電器。按電加熱原理分類(lèi)有電阻加熱、遠(yuǎn)紅外線(xiàn)加熱、電磁感應(yīng)加熱和微波加熱等4種。各種電熱器具的基本結(jié)構(gòu)主要都是由電熱元件、控制元件所組成。電熱器具中能將電能轉(zhuǎn)換成熱能的部件稱(chēng)為電熱元件。它是電熱器具的核心，直接決定著電熱器具的使用壽命、安全性和經(jīng)濟(jì)性。家用電熱器具中，常見(jiàn)的電熱元件有電阻式電熱元件、遠(yuǎn)紅外線(xiàn)電熱元件和PTC電熱元件。1.2.1電阻式電熱元件

常用的幾種電阻式電熱元件開(kāi)啟式螺旋形電熱元件

云母片式電熱元件

金屬管狀電熱元件

電熱板

繩狀電熱元件

1.2.2遠(yuǎn)紅外線(xiàn)電熱元件

遠(yuǎn)紅外線(xiàn)加熱方法的熱源是紅外電熱元件發(fā)出的波長(zhǎng)為2.5～15μm的遠(yuǎn)紅外線(xiàn)。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(lái)激發(fā)紅外線(xiàn)輻射物質(zhì)，使其輻射出紅外線(xiàn)對(duì)物體加熱。它具有升溫迅速，穿透能力強(qiáng)，節(jié)省能源和時(shí)間的特點(diǎn)。遠(yuǎn)紅外線(xiàn)電熱元件有管狀、板狀和紅外線(xiàn)燈等多種。管狀遠(yuǎn)紅外電熱元件為乳白色透明石英材料制成，內(nèi)壁每1cm2就有2000～8000個(gè)直徑為0.03～0.05mm的小氣泡?？僧a(chǎn)生出較強(qiáng)的遠(yuǎn)紅外輻射。其結(jié)構(gòu)如圖a所示。板狀遠(yuǎn)紅外元件是在碳化硅或金屬板表面涂敷一層遠(yuǎn)紅外輻射物質(zhì)，中間裝上合金電熱絲制成的。紅外線(xiàn)燈的結(jié)構(gòu)和普通照明用的白熾燈大致相同，紅外線(xiàn)燈的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖b所示。1.2.3PTC電熱元件

PTC器件是一種正溫度系數(shù)的熱敏電阻。它有著十分重要的電阻溫度特性：當(dāng)溫度低于居里點(diǎn)時(shí)，近似為一個(gè)阻值較小的電阻，可以小到十幾歐姆，但當(dāng)溫度高于居里點(diǎn)時(shí)，PTC阻值隨溫度升高而急劇增大，增加量可達(dá)103～105倍，這時(shí)可以認(rèn)為是處于開(kāi)路狀態(tài)，如圖所示?！熬永稂c(diǎn)”是一個(gè)特殊的溫度值，由材料的配合比例與生產(chǎn)工藝決定。常見(jiàn)產(chǎn)品的居里點(diǎn)從幾十度到幾百度都有，可以按照實(shí)際需要選用。1.3檢測(cè)控制元件

1.3.1溫度控制元件（1）雙金屬片式溫控元件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，另一片熱膨脹系數(shù)小。在常溫下，兩片金屬片保持平直，當(dāng)溫度上升時(shí)，熱膨脹系數(shù)大的一片伸長(zhǎng)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。當(dāng)溫度下降時(shí)，熱金屬片收縮恢復(fù)到原狀。利用雙金屬片受熱后彎曲變形的運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)電觸點(diǎn)的閉合或斷開(kāi)，使電源接通或關(guān)斷。雙金屬片式溫控器示意圖如圖所示。（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，如圖所示。在位置固定的感溫軟磁下有一個(gè)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(dāng)永久磁鋼與軟磁貼近時(shí)，軟磁吸住永久磁鋼，使得它們所帶動(dòng)的兩個(gè)觸點(diǎn)閉合，電熱元件通電發(fā)熱。一旦電熱元件發(fā)熱超過(guò)預(yù)定值，溫度上升到感溫軟磁的居里點(diǎn)時(shí)，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(diǎn)脫離，電熱元件斷電。（3）熱敏電阻

熱敏電阻是一種敏感元件，其特點(diǎn)是電阻值隨溫度的變化而顯著變化。利用這一特性將溫度的變化轉(zhuǎn)換為電量的變化，然后經(jīng)放大電路放大，推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)電熱元件的控制。它具有易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離測(cè)量與控制的特點(diǎn)。一般按溫度系數(shù)可分為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(NTC)、正溫度系數(shù)熱敏電阻(PTC)和臨界溫度系數(shù)熱敏電阻(CTR)。這三種熱敏電阻的電阻率與溫度的變化曲線(xiàn)如圖所示。

（4）熱電偶熱電偶是一種能將溫度轉(zhuǎn)換成電勢(shì)的傳感器。它的工作原理是物體的熱電效應(yīng)。組成熱電偶的導(dǎo)體稱(chēng)為“熱電極”。熱電偶所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為“熱電動(dòng)勢(shì)”。熱電偶的兩個(gè)結(jié)點(diǎn)中,置于溫度為T(mén)的被測(cè)對(duì)象中的結(jié)點(diǎn)稱(chēng)為測(cè)量端,又稱(chēng)工作端或熱端,而置于參考溫度為T(mén)O的另一結(jié)點(diǎn)稱(chēng)為參考端，又稱(chēng)自由端或冷端。使用時(shí)，當(dāng)熱端溫度大于冷端溫度時(shí)，在電路中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)即產(chǎn)生電信號(hào)，此電信號(hào)經(jīng)放大后控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，達(dá)到調(diào)節(jié)和控制溫度的目的。

(5)熱敏三極管熱敏三極管也叫熱敏晶體管，是利用基極與發(fā)射極之間的電壓來(lái)檢測(cè)溫度，可用于電冰箱、空調(diào)器、電飯鍋、洗碗機(jī)等家用電器中。它們?cè)陔娐分泄ぷ鲿r(shí)，集電極電流一般穩(wěn)定在0.1mA，對(duì)溫度檢測(cè)后的輸出值是以熱敏三極管的基極與發(fā)射極之間電壓的變化量來(lái)反映的。被檢測(cè)的溫度增大時(shí)，熱敏三極管的基極與發(fā)射極之間的電壓隨之變小。1.3.2功率控制元件

功率控制的方法主要有：（1）開(kāi)關(guān)換接控制對(duì)裝置數(shù)支電熱元件的電熱器具，在工作時(shí)利用開(kāi)關(guān)改變?cè)g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(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)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(dòng)的單相半波電壓。對(duì)純電阻性負(fù)載，在二極管截止期間，電路中沒(méi)有電流，從而使平均發(fā)熱功率降低了一半。（3）晶閘管調(diào)功控制晶閘管調(diào)功控制是通過(guò)改變晶閘管的導(dǎo)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(chǎn)生不同的功率。晶閘管控制電路若與熱敏電阻等檢測(cè)元件相結(jié)合，則能實(shí)現(xiàn)對(duì)電熱器具的自動(dòng)控制。1.3.3時(shí)間控制元件

時(shí)間控制元件俗稱(chēng)定時(shí)器。利用時(shí)控元件對(duì)電熱元件的工作時(shí)間進(jìn)行控制。其控制的時(shí)間范圍有0～5min、0～30min、0～60min及0～12h等多種。按定時(shí)器的結(jié)構(gòu)原理可分為機(jī)械式、電動(dòng)式和電子式。1.機(jī)械式定時(shí)器機(jī)械式定時(shí)器主要由發(fā)條，齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械開(kāi)關(guān)組件及電觸點(diǎn)等部分組成，其中機(jī)械開(kāi)關(guān)組件是完成定時(shí)過(guò)程的關(guān)鍵。

2.電動(dòng)式定時(shí)器電動(dòng)式定時(shí)器主要由微型同步電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)、機(jī)械開(kāi)關(guān)組件及電觸點(diǎn)等部分組成,其工作原理與發(fā)條式定時(shí)器基本一致，只是用微型同步電機(jī)代替了發(fā)條機(jī)構(gòu)作為動(dòng)力源，提高了定時(shí)的精度。3.電子式定時(shí)器電子式定時(shí)器一般采用555集成電路構(gòu)成，通過(guò)充電電容電壓上升所用的時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)電路的定時(shí)，控制電位器可使定時(shí)時(shí)間在某一范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào),電子式定時(shí)器定時(shí)更為準(zhǔn)確、方便。1.3.4氣體檢測(cè)元件與濕度檢測(cè)元件

1.氣體傳感器氣體傳感器是—種把某種氣體的成份、濃度等參數(shù)轉(zhuǎn)換成電氣量變化值的傳感器。它的傳感元件是氣敏電阻。氣敏傳