家用电器基础与维修技术第1章幻灯片

1、 1.1.2 1.1.2 家用电热器具的基本结构家用电热器具的基本结构 1.1.发热部件发热部件 常见的电热元件：常见的电热元件：电阻式、红外线式、电阻式、红外线式、 PTC式。式。 2.2.温控部件温控部件 常用的温控部件：常用的温控部件： 3.3.安全装置安全装置 1.1.3 电热元件 v 家用电器中很重要的一类是电热器具家用电器中很重要的一类是电热器具, ,它是它是 将电能转换为热能的电器。按电加热原理分类有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电阻加热、远红外线加热、电磁感应加热和微波 加热等加热等4 4种。各种电热器具的基本结构主要都是

2、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。由电热元件、控制元件所组成。 v 电热器具中能将电能转换成热能的部件称为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。热器具的使用寿命、安全性和经济性。 v 家用电热器具中，常见的电热元件有电阻式家用电热器具中，常见的电热元件有电阻式 电热元件、远红外线电热元件和电热元件、远红外线电热元件和PTC电热元件。电热元件。 1. 电阻式电热元件电阻式电热元件 v 常用的几种电阻式电热元件常用的几种电阻式电热元件 v开启式螺旋

3、形电热元件开启式螺旋形电热元件 v云母片式电热元件云母片式电热元件 v金属管状电热元件金属管状电热元件 v电热板电热板 v绳状电热元件绳状电热元件 2. 远红外线电热元件远红外线电热元件 远红外线电热元件有管状、板状和远红外线电热元件有管状、板状和 红外线灯等。红外线灯等。 远红外线：波长为远红外线：波长为 2.515m。 基本原理：先使电基本原理：先使电 阻发热元件通电发阻发热元件通电发 热，靠此热能来激热，靠此热能来激 发红外线辐射物发红外线辐射物 质，使其辐射出红质，使其辐射出红 外线对物体加热。外线对物体加热。 特点：升温迅速，特点：升温迅速， 穿透能力强，节省穿透能力强，节省 能源和

4、时间。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 外线灯的结构见图外线灯的结构见图b所示。所示。 管状远红外电热元件为乳白色透明石英材料制成，内管状远红外电热元件为乳白色透明石英材料制成，内 壁每壁每1cm2就有就有20008000个直径为个直径为0.030.05mm的小气泡。的小气泡。 可产生出较强的远红外辐射。其结构如图可产生出较强的远红外辐射。其结构如

5、图a所示。所示。 “居里点居里点”是一个特殊的温度是一个特殊的温度 值，由材料的配合比例与生值，由材料的配合比例与生 产工艺决定。常见产品的居产工艺决定。常见产品的居 里点从几十度到几百度都有，里点从几十度到几百度都有， 可以按照实际需要选用。可以按照实际需要选用。 PTC器件是一种正温器件是一种正温 度系数的热敏电阻。当温度系数的热敏电阻。当温 度低于居里点时，近似为度低于居里点时，近似为 一个阻值较小的电阻，可一个阻值较小的电阻，可 以小到十几欧姆，但当温以小到十几欧姆，但当温 度高于居里点时，度高于居里点时，PTC阻阻 值随温度升高而急剧增大，值随温度升高而急剧增大， 增加量可达增加量可

6、达103105倍，倍， 这时可以认为是处于开路这时可以认为是处于开路 状态，如图所示。状态，如图所示。 3. PTC电热元件电热元件 1.1.4 1.1.4 温控器件温控器件 1.1.温度控制器件温度控制器件 1 1）双金属片）双金属片 2 2）磁性温控元件）磁性温控元件 3 3）热电偶）热电偶 2.2.功率控制器件功率控制器件 3.3.时间控制器件时间控制器件 1 1）双金属片式温控元件）双金属片式温控元件 双金属片由热膨胀系双金属片由热膨胀系 数不同的两种金属薄数不同的两种金属薄 片轧制结合而成，其片轧制结合而成，其 中一片热膨胀系数大，中一片热膨胀系数大， 另一片热膨胀系数小。另一片热膨

7、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，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。所示。 1.1.温度控制器件温度控制

8、器件 2 2）磁性温控元件）磁性温控元件 磁性温控元件主磁性温控元件主 要由永久磁钢和要由永久磁钢和 感温软磁组成，感温软磁组成， 如图所示。在位如图所示。在位 置固定的感温软置固定的感温软 磁下有一个永久磁下有一个永久 磁钢，永久磁钢磁钢，永久磁钢 的下面有一弹簧的下面有一弹簧 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，电热元件吸住永久磁钢，使得它们所带动的两个触点闭合，电热元件

9、通电发热。一旦电热元件发热超过预定值，温度上升到感温通电发热。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，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。电热元件断电。 以一定的拉力向下拉它。以一定的拉力向下拉它。 3 3）热敏电阻）热敏电阻 v热敏电阻是一种敏感元件，热敏电阻是一种敏感元件， 其特点是电阻值随温度的其特点是电阻值随温度的 变化而显著变化。利用这变化而显著变化。利用这 一特性将温度的变化转换一特性将

10、温度的变化转换 为电量的变化，然后经放为电量的变化，然后经放 大电路放大，推动执行机大电路放大，推动执行机 构实现对电热元件的控制。构实现对电热元件的控制。 它具有易于实现远距离测它具有易于实现远距离测 量与控制的特点。量与控制的特点。 v一般按温度系数可分为负一般按温度系数可分为负 温度系数热敏电阻温度系数热敏电阻(NTC)、 正温度系数热敏电阻正温度系数热敏电阻(PTC) 和临界温度系数热敏电阻和临界温度系数热敏电阻 (CTR)。这三种热敏电阻。这三种热敏电阻 的电阻率与温度的变化曲的电阻率与温度的变化曲 线如图所示。线如图所示。 4 4）热电偶）热电偶 热电偶是一种能将温度转换成电势的传

11、感器。它的工作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“热电极热电极”。 热电偶所产生的电动势称为热电偶所产生的电动势称为“热电动势热电动势”。热电偶的两个结。热电偶的两个结 点中点中,置于温度为置于温度为T的被测对象中的结点称为测量端的被测对象中的结点称为测量端,又称工作又称工作 端或热端端或热端,而置于参考温度为而置于参考温度为TO的另一结点称为参考端，又称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

12、电动势即产生电信号，此电信号经放大后控制执行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。机构，达到调节和控制温度的目的。 5)5) 热敏三极管热敏三极管 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 在在0 .1mA，对温度检测后的输出值是以热敏三极管的基极与，对温度检测后的输出值是以热敏

13、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，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。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元件 功率控制的方法主要有：功率控制的方法主要有： 1.1.开关换接控制开关换接控制 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。源的连接方法，从而得到不同大

14、小的功率。 2.2.二极管整流控制二极管整流控制 利用二极管的整流作用，实现半功率加热。利用二极管的整流作用，实现半功率加热。 3.3.晶闸管调功控制晶闸管调功控制 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。自动控制。 3.时间控制元件时间控制元件 v 时间控制元件俗称时间控制元件俗称 定时器。利用时控元定时器。

15、利用时控元 件对电热元件的工作件对电热元件的工作 时间进行控制。其控时间进行控制。其控 制的时间范围有制的时间范围有0 5min、030min、 060min及及012h等等 多种。按定时器的结多种。按定时器的结 构原理可分为机械式、构原理可分为机械式、 电动式和电子式。电动式和电子式。 v1.机械式定时器机械式定时器 v机械式定时器主要由机械式定时器主要由 发条，齿轮传动系统、发条，齿轮传动系统、 机械开关组件及电触机械开关组件及电触 点等部分组成，其中点等部分组成，其中 机械开关组件是完成机械开关组件是完成 定时过程的关键。定时过程的关键。 v2.电动式定时器电动式定时器 v电动式定时器主

16、要由电动式定时器主要由 微型同步电机、减速微型同步电机、减速 机构、机械开关组件机构、机械开关组件 及电触点等部分组成及电触点等部分组成, , 其工作原理与发条式其工作原理与发条式 定时器基本一致，只定时器基本一致，只 是用微型同步电机代是用微型同步电机代 替了发条机构作为动替了发条机构作为动 力源，提高了定时的力源，提高了定时的 精度精度。 v3.电子式定时器电子式定时器 v电子式定时器一般采电子式定时器一般采 用用555555集成电路构成，集成电路构成， 通过充电电容电压上通过充电电容电压上 升所用的时间来实现升所用的时间来实现 电路的定时，控制电电路的定时，控制电 位器可使定时时间在位器

17、可使定时时间在 某一范围内连续可调某一范围内连续可调, , 电子式定时器定时更电子式定时器定时更 为准确、方便。为准确、方便。 1.1.5 温度保险器件温度保险器件 1.双金属片安全装置双金属片安全装置 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。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。其优点是可以多次重复使用。 2.温度熔丝温度熔丝 1.1

18、.6 漏电保护器漏电保护器 v 电热水器主要用来对自来水加热，供给人们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沐浴或洗涤，按其结构原理可分为贮水式和速热 式两种。式两种。 v 速热式热水器没有储水箱，是一个当水流过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漏电现象。而贮水式热水器一般功率在2kW以下，以下， 安全可靠。安全可靠。 1.2.1 贮水式电热

19、水器的基本结构贮水式电热水器的基本结构 贮水式电热水器的结构图贮水式电热水器的结构图 1.箱体系统箱体系统 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。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。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、锌板、 不锈钢板和钢板内搪瓷等多种。不锈钢板和钢板内搪瓷等多种。 （1 1）镁阳极）镁阳极 贮水式电

20、热水器中的镁阳极是一根金属棒，主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。要用来保护金属水箱不被腐蚀和阻止水垢的形成。 （2 2）保温层）保温层 外壳与内胆之间的保温层起减少热损失的作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。艺，充填扎实，密封保温性好。 2.制热系统制热系统 陶瓷发热器陶瓷发热器 陶瓷间接加热简图陶

21、瓷间接加热简图 3.控制系统控制系统 电热水器的控制系统主要包括：温控器和漏电保护器电热水器的控制系统主要包括：温控器和漏电保护器。 1 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：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。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 2）漏电保护器：在电热水器的漏电保护器中，将）漏电保护器：在电热水器的漏电保护器中，将15mA确定确定 为危险电流，正常的动作范围为为危险电流，正常的动作范围为1530mA。 4.进出水系统进出水系统 进出水系统由进、出水管，进出水系统由进、出

22、水管， 混合阀，安全阀和沐浴喷头混合阀，安全阀和沐浴喷头 等组成。等组成。 1)混合阀外形图混合阀外形图 2）安全阀）安全阀 自动排压，保护内胆自动排压，保护内胆 1.2.2 储水式电热水器的工作原理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储水式电热水器控制电路分析 温度检测与控制原理：温度检测与控制原理： 水位检测控制原理：水位检测控制原理： 指示器工作原理：指示器工作原理： （1）温度检测与控制原理：）温度检测与控制原理： 传感器传感器RT，温度设定，温度设定RP，电压比较器，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，温度低于设定值输出高电平，温

23、度达到设定值 输出低电平。输出低电平。 （2）水位检测控制原理：）水位检测控制原理： 水位传感器通过反相器（水位传感器通过反相器（IC1MC14069）驱）驱 动发光二极管显示水位。动发光二极管显示水位。 水位传感器通过反相器控制水位达到水位传感器通过反相器控制水位达到2/6水位时才水位时才 能接通加热器，保证在能接通加热器，保证在2/6水位以下不加热。由水位以下不加热。由4069（4） 脚输出经脚输出经LM339db控制。控制。 （3）工作指示：）工作指示： 加热加热红灯亮，红灯亮， LM339a输出高电平。输出高电平。 停止加热停止加热绿灯亮，绿灯亮， LM339c输出高电平。输出高电平。

24、 2. 储水式电热水器控制电路分析储水式电热水器控制电路分析 由单片机控制定时加热，由单片机控制定时加热，6位共阳位共阳 极极LED数码管显示时、分、秒。数码管显示时、分、秒。 单片机单片机AT89C2051，内含，内含2kB FLASH E2PROM，比，比MCS-51少少 两个并行接口（两个并行接口（P0、P2），其余），其余 兼容。兼容。 P3.0输出控制信号。输出控制信号。P3.7检测按键检测按键 状态。状态。 P1.4P1.7输出段码经输出段码经74LS47译译 码为码为7段段LED驱动信号，驱动信号，P3.4 P3.6输出位码经输出位码经74HC138 译码为译码为6 位显示器驱动

25、信号。位显示器驱动信号。 RST复位。复位。 CBAY 000Y0 001Y1 010Y2 011Y3 100Y4 101Y5 110Y6 74HC138功能表功能表 输出低电平有效输出低电平有效 74LS4774LS47BCD-7段数码管译码器段数码管译码器/驱动器。低电平有效驱动器。低电平有效 输入输入输出输出 LTLTRBIRBIBIBID DC CB BA Aa ab bc cd de ef fg g 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1

26、 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 小结：小结： 1.1.家用电热器具的类型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、）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。电磁感应加热、微波加热。 （2）

27、按用途分类：电炊具、取暖用具、卫生洁具及其他。）按用途分类：电炊具、取暖用具、卫生洁具及其他。 2.2.常用电热元件常用电热元件 电阻式，远红外式，电阻式，远红外式，PTCPTC 3.3.漏电保护器原理漏电保护器原理 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 感应电压信号使感应电压信号使IC输出高电平，输出高电平，VT导通、导通、VTH导通，脱扣导通，脱扣 器器L线圈得电，铁心吸入带动电源开关线圈得电，铁心吸入带动电源开关QF断开、复位按钮断开、复位按钮 SA自动弹起。电路通过试验按钮自动弹起。电路通过试验按钮SB模拟漏电状态，调整模拟漏电状

28、态，调整 R2将漏电电流整定为将漏电电流整定为22.5mA。图中。图中RV为压敏电阻，起到为压敏电阻，起到 过电压保护作用。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。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电热水器典型电气电路 6.电热水器实用控制电路电热水器实用控制电路 （1）水位开关控制电路原理：）水位开关控制电路原理：水位开关通过反相器水位开关通过反相器IC1驱驱

29、动动LED指示水位高度。指示水位高度。控制只有水位达到控制只有水位达到2/6高度时才能通高度时才能通 电加热。电加热。IC1脚输出高电平，脚输出高电平，IC2（b）脚输出高电平，脚输出高电平， VT导通、导通、KA吸合，通电加热。吸合，通电加热。 （2）温度控制电路原理：温度低于设定温度，）温度控制电路原理：温度低于设定温度，IC2（d） 脚输出高电平，脚输出高电平，VT导通、导通、KA吸合，通电加热。温度达到设吸合，通电加热。温度达到设 定温度，定温度，IC2（d）脚输出低电平，脚输出低电平，VT截止、截止、KA释放，不释放，不 加热。加热。 （3）状态指示电路原理：加热时，）状态指示电路原

30、理：加热时，IC2（a）13脚输出高电脚输出高电 平，红灯亮。加热完毕，平，红灯亮。加热完毕，IC2（c）14脚输出高电平，绿灯亮。脚输出高电平，绿灯亮。 作业题：作业题： 教材：教材：1.21.2、1.31.3（图（图1-12 1-12 ）。）。 补充：补充：1.1.说明图说明图1-181-18水位控制原理和水温控制原理。水位控制原理和水温控制原理。 （4）温度设定电路原理：通过）温度设定电路原理：通过RP调节改变调节改变IC2（d）的反相）的反相 端比较电压。端比较电压。 7.单片机定时开关原理单片机定时开关原理 由单片机控制定时加热，由单片机控制定时加热，6位共阳极位共阳极LED数码管显

31、示时、分、数码管显示时、分、 秒。秒。 P1.4P1.7输出段码经输出段码经74LS47译码为译码为7段段LED驱动信号，驱动信号， P3.4P3.6输出位码经输出位码经74HC138 译码为译码为6位显示器驱动信号。位显示器驱动信号。 P3.7检测按键状态。检测按键状态。 P3.0输出控制信号。输出控制信号。 RST复位。复位。 1.3.1 自动保温式电饭锅自动保温式电饭锅 1.基本结构基本结构 1）外壳）外壳 2）内锅）内锅 3）电热板）电热板 4）磁性温控器）磁性温控器 与双金属片温与双金属片温 控器控器 磁性温控器磁性温控器 电热板电热板 1.3.2 电子自动保温电饭锅电子自动保温电饭

32、锅 1.结构：结构：外盖、内盖、内锅、加热板、锅体加热器、锅盖加外盖、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。热器、磁钢限温器、保温电子控制元件以及开关等。 2.控制原理控制原理 控制电路图控制电路图 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。元件，其控制电路如图所示。 煮饭时按下煮饭按键，微动开关的触点煮饭时按下煮饭按键，微动开关的触点C-NC接通，煮饭灯接通，

33、煮饭灯 亮，锅底加热板通电工作，此时，由于微动开关触点亮，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。当锅内温度升高到断开，保温系统断电而不工作。当锅内温度升高到72C左右左右 时，感温开关触点分离（常温下是闭合的），加热板继续工时，感温开关触点分离（常温下是闭合的），加热板继续工 作，使锅内沸腾至饭熟水干后，锅底温度达作，使锅内沸腾至饭熟水干后，锅底温度达103C左右时，左右时， 磁钢限温器动作，使微动开关触点磁钢限温器动作，使微动开关触点C-NC断开，加热板断电，断开，加热板断电， 煮饭指示灯熄灭，与此同时，触点煮饭指示灯熄灭，与此同时，触点C-NO被接

34、通，保温灯亮。被接通，保温灯亮。 由于此时锅内温度较高（高于由于此时锅内温度较高（高于72C），感温开关触点仍处于），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。当锅内温度降至态，锅体和锅盖加热器仍不能工作。当锅内温度降至72C以以 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。当锅内温度升高到加热。当锅内温度升

35、高到72C以上时，感温开关再次断开，以上时，感温开关再次断开， 晶闸管关断，锅内温度下降，使锅内温度维持在晶闸管关断，锅内温度下降，使锅内温度维持在72C左右。左右。 在保温过程中，发热板加热器中流过的电流很小，因此煮饭在保温过程中，发热板加热器中流过的电流很小，因此煮饭 指示灯也因发热板两端电压很低而不会被点亮。指示灯也因发热板两端电压很低而不会被点亮。 1.3.3 微电脑控制电饭锅微电脑控制电饭锅 1.性能特点与煮饭程序性能特点与煮饭程序 1）大米吸水膨胀过程）大米吸水膨胀过程 2）大功率加热蒸煮过程）大功率加热蒸煮过程 3）维持沸腾过程）维持沸腾过程 4）二次加热）二次加热 5）焖饭过程

36、）焖饭过程 6）保温过程）保温过程 2.结构与工作原理结构与工作原理 微电脑电饭锅增加了控制电路、微电脑电饭锅增加了控制电路、 操作面板与温度传感器等操作面板与温度传感器等 电饭锅煮饭程序电饭锅煮饭程序 序号序号 工序工序温度温度/时间时间 /min 作用作用 吸水吸水60，35 恒温恒温 65 67使大米充分吸水膨胀使大米充分吸水膨胀 强火强火 加热加热 100热水强对流，使大米热水强对流，使大米 均匀受热避免夹生均匀受热避免夹生 持续持续 沸腾沸腾 100 锅底锅底103 20淀粉淀粉(难消化难消化)转化为转化为 淀粉淀粉(易消化易消化) 焖饭焖饭12使米饭内、外部质量使米饭内、外部质量

37、趋于一致趋于一致 补炊补炊因人分因人分0（无）、（无）、l00s（淡）、（淡）、300s（中）、（中）、 500s（浓）四挡，使米饭进一步松化，松（浓）四挡，使米饭进一步松化，松 软可口软可口 保温保温70左右左右保证米饭在较长时间内有较好的保证米饭在较长时间内有较好的 质量。质量。 微电脑电饭锅控制电路微电脑电饭锅控制电路 MH8841是是CMOS 4位单片机，内部固化电饭锅煮米饭位单片机，内部固化电饭锅煮米饭 的最佳程序的最佳程序(包括吸水、保持、沸腾、焖饭、再加热和保包括吸水、保持、沸腾、焖饭、再加热和保 温六道工序温六道工序)。煮米饭程序分为正常程序和非正常程序。煮米饭程序分为正常程序

38、和非正常程序。 正常程序：工作时，正常程序：工作时，MH8841通电复位，接通煮饭通电复位，接通煮饭 开关开关SAl，自动记录从，自动记录从40升到升到50的时间，判断煮饭的时间，判断煮饭 量的多少，设定吸水工序的时间，然后开始执行煮饭程量的多少，设定吸水工序的时间，然后开始执行煮饭程 序。序。 非正常程序：当非正常程序：当SAl接通，若温度高于接通，若温度高于40，则在，则在 60s内不停地测温，直至在内不停地测温，直至在60s内测到温度低于内测到温度低于40时，时， 才开始正常煮饭程序。才开始正常煮饭程序。 煮饭：煮饭：SA1接通，单片机接通，单片机 的的K2端为高电平，执行内部端为高电平

39、，执行内部 ROM中的正常煮饭程序。中的正常煮饭程序。R0 端输出高电平，端输出高电平，VTl导通，继导通，继 电器吸合，煮饭加热器通电。电器吸合，煮饭加热器通电。 保温：保温：SA2接通，单片机接通，单片机 的的K1端为高电平，端为高电平，R1端输出端输出 高电平，射随器高电平，射随器VT2触发晶闸触发晶闸 管导通，保温加热器通电。管导通，保温加热器通电。 锅底温度检测：煮饭开始锅底温度检测：煮饭开始 后传感器检测内锅温度。当锅后传感器检测内锅温度。当锅 内沸腾后，内沸腾后，R0端输出低电平，端输出低电平， VTl截止，继电器释放，煮饭截止，继电器释放，煮饭 加热器断电，保温加热器以半加热器

40、断电，保温加热器以半 功率工作保持锅内沸腾，直至功率工作保持锅内沸腾，直至 锅底水干。锅底水干。 结束：当饭煮熟时，单片机的结束：当饭煮熟时，单片机的Q6端输出高电平，晶端输出高电平，晶 体管体管VT3导通，相当于切断了导通，相当于切断了SAl和和SA2，两个加热器均，两个加热器均 停止工作，蜂鸣器报警，表明电饭锅煮饭工序结束。若停止工作，蜂鸣器报警，表明电饭锅煮饭工序结束。若 不用餐，电饭锅进入保温工序，使内锅温度保持在不用餐，电饭锅进入保温工序，使内锅温度保持在70 左右。左右。 电饭锅的测温电路，电饭锅的测温电路， 是由是由LM393电压比较器电压比较器 及电阻电桥及电阻电桥(由由Rt、

41、及、及Rf、 R17、R18和和RC)组成。组成。 当温度传感器检测到的当温度传感器检测到的 温度与执行程序中的设温度与执行程序中的设 定温度不同时，电桥不定温度不同时，电桥不 平衡，平衡，LM393的的7脚输脚输 出高电平经出高电平经VDl7、VDl6 加到加到SA3，决定再加热，决定再加热 的时间；当电桥平衡时，的时间；当电桥平衡时， LM393的的7脚输出低电脚输出低电 平，加热器停止工作，平，加热器停止工作， 电饭锅转入下一个工序电饭锅转入下一个工序 工作。工作。 按照固化的煮饭程序，测温电路相应设定了按照固化的煮饭程序，测温电路相应设定了5个测温点，个测温点， 各个工序的设定温度取决

42、于各个工序的设定温度取决于MH8841输出端输出端Q0Q4的电平。当的电平。当 Q0Q4端中的某一端输出端中的某一端输出(如如Q0)为高电平时，与此对应的二极为高电平时，与此对应的二极 管管VDl8VD22中的一只中的一只(VDl8)导通，把电阻导通，把电阻R40R95中的一中的一 只只(R40)接向测量电桥。如在正常煮饭程序中，当温度传感器感接向测量电桥。如在正常煮饭程序中，当温度传感器感 Rt知到内锅的温度从知到内锅的温度从4050所用的时间超过所用的时间超过1000s时，煮饭程时，煮饭程 序会自动终止，转入非正常程序，序会自动终止，转入非正常程序，R9端长时间输出高电平，晶端长时间输出高

43、电平，晶 体管体管VT5导通，蜂鸣器报警，直至电源关闭，防止传感器接触导通，蜂鸣器报警，直至电源关闭，防止传感器接触 不良或其它因素引起意外高温设置的保护程序。不良或其它因素引起意外高温设置的保护程序。 电源变压器二次侧为电源变压器二次侧为50Hz、9V，经晶体管，经晶体管VT4整形后加整形后加 至至MH8841的的K3端作为时基信号，使端作为时基信号，使R9端输出高电平，将端输出高电平，将 VDl4接通。当频率为接通。当频率为60Hz时，不接时，不接VDl4。 二极管二极管VD30、VD31是用来选择显示方式的，可使发光二是用来选择显示方式的，可使发光二 极管极管VD24VD29分别在吸水、

44、加热、沸腾、焖饭，再加热和分别在吸水、加热、沸腾、焖饭，再加热和 保温等工序时发光指示。保温等工序时发光指示。 小结：小结： 1.自动保温式电饭锅自动保温式电饭锅 （1）基本结构）基本结构 外壳、内锅、电热板、磁性温控器、双金外壳、内锅、电热板、磁性温控器、双金 属片温控器。属片温控器。 （2）控制电路）控制电路 按下磁性温控器，温度低于按下磁性温控器，温度低于70时，磁时，磁 性温控器和双金属片温控器触点都闭合；温度高于性温控器和双金属片温控器触点都闭合；温度高于70时，时， 双金属片温控器触点断开，温度达到双金属片温控器触点断开，温度达到103时，磁性温控器时，磁性温控器 触点断开，煮饭阶

45、段结束，进入保温阶段。保温阶段由双触点断开，煮饭阶段结束，进入保温阶段。保温阶段由双 金属片温度控制器控制。金属片温度控制器控制。 2.电子自动保温电饭锅（电饭煲）电子自动保温电饭锅（电饭煲） （1）结构：外盖、内盖、内锅、加热板、锅体加热器、锅）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。盖加热器、磁钢限温器、保温电子控制元件以及开关等。 锅盖密封好、具有压力，防外溢，效率高。锅盖密封好、具有压力，防外溢，效率高。 （2）控制电路）控制电路 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电子自动保温电饭锅比普通自动保温电饭锅增设了锅

46、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，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。其控制电路如图所示。 3.微电脑控制电饭锅微电脑控制电饭锅 （1）煮饭程序）煮饭程序 吸水、沸腾、保持、焖饭、再加热和保温六道工序吸水、沸腾、保持、焖饭、再加热和保温六道工序 （2）结构与工作原理）结构与工作原理 在电子自动保温电饭锅基础上，微电脑电饭锅增加了控制电在电子自动保温电饭锅基础上，微电脑电饭锅增加了控制电 路、操作面板与温度传感器等。控制电路如图路、操作面板与温度传感器等。控制电路如图1-28所示。所示。 煮饭控制，保温控制，温度检测控制电路，报

47、警电路。煮饭控制，保温控制，温度检测控制电路，报警电路。 作业：作业：1.7、1.8、1.13（说明图（说明图1-28煮饭加热控制过程、保煮饭加热控制过程、保 温加热控制过程、蜂鸣器报警控制过程、温度检测控制过程）温加热控制过程、蜂鸣器报警控制过程、温度检测控制过程） 补充：画出用电压比较器构成的施密特触发器电路。补充：画出用电压比较器构成的施密特触发器电路。 1.4 1.4 电磁灶电磁灶 按电磁感应加热的电流频率分类：使用按电磁感应加热的电流频率分类：使用15kHz以上高以上高 频电流的为高频电磁灶；使用频电流的为高频电磁灶；使用50Hz或或60Hz工频电流的为低工频电流的为低 频电磁灶。低

48、频电磁灶的热效率较低，而且笨重。目前，频电磁灶。低频电磁灶的热效率较低，而且笨重。目前， 采用单片机控制技术构成的高频电磁灶被广泛应用采用单片机控制技术构成的高频电磁灶被广泛应用 。 电磁灶是利用电磁感应加电磁灶是利用电磁感应加 热方法烹调食物的，具有热效热方法烹调食物的，具有热效 率高，安全性好，控温准确以率高，安全性好，控温准确以 及及清洁卫生等优点，烹调食物清洁卫生等优点，烹调食物 时无明火和热辐射，使食物虽时无明火和热辐射，使食物虽 然不具有焦黄色泽及特殊香味，然不具有焦黄色泽及特殊香味， 但可以最大限度地保留食物中但可以最大限度地保留食物中 的营养成份。的营养成份。 高频电磁灶的基本

49、高频电磁灶的基本 结构如图所示，灶台台结构如图所示，灶台台 面是一块高强度、耐冲面是一块高强度、耐冲 击的陶瓷平板击的陶瓷平板( (结晶玻结晶玻 璃璃) )，台面下边装有高，台面下边装有高 频感应加热线圈频感应加热线圈( (即励即励 磁线圈磁线圈) )、高频电力转、高频电力转 换装置及相应的控制系换装置及相应的控制系 统，台面的上面放着平统，台面的上面放着平 底烹调锅。底烹调锅。 0.4.1 高频电磁灶加热原理高频电磁灶加热原理 高频电磁灶一般为高频电磁灶一般为 厚度小于厚度小于80mm的薄形的薄形 台式结构。台式结构。 图图1-291-29是其内部结构示是其内部结构示 意图。意图。 主要由灶

50、面板、加主要由灶面板、加 热线圈、印制电路板、热线圈、印制电路板、 大功率输出管及散热器、大功率输出管及散热器、 排气扇等组成。排气扇等组成。 1.高频电磁灶的基本结构高频电磁灶的基本结构 电感线圈电感线圈 工作过程工作过程 交流电源交流电源整流整流 逆变逆变高频交流高频交流线圈线圈 金属烹调锅金属烹调锅电涡流电涡流 锅体的内阻锅体的内阻热能热能 2.对烹饪锅的要求对烹饪锅的要求 烹饪锅的发热功率与锅的表面电阻及励磁线圈的匝烹饪锅的发热功率与锅的表面电阻及励磁线圈的匝 数成正比，为保证静音及效率，高频电磁灶的励磁频率数成正比，为保证静音及效率，高频电磁灶的励磁频率 应大于应大于17kHz。 不

51、能用铜和铝锅。在不能用铜和铝锅。在20kHz时，铜和铝的表面电阻时，铜和铝的表面电阻 很小，由于集肤效应，在高频交流所致的交变磁场作用很小，由于集肤效应，在高频交流所致的交变磁场作用 下，有效电流截面较下，有效电流截面较50Hz时小，为保证一定的发热功率，时小，为保证一定的发热功率， 需要大大提高励磁线圈的匝数，这样必然导致励磁线圈需要大大提高励磁线圈的匝数，这样必然导致励磁线圈 本身的铜耗增加，甚至可能等于或大于锅体的等效电阻本身的铜耗增加，甚至可能等于或大于锅体的等效电阻 上的功耗，因此，在实际应用中不能将铜或铝质的锅用上的功耗，因此，在实际应用中不能将铜或铝质的锅用 于电磁灶。于电磁灶。

52、 铁锅：普通铁磁性锅导磁性大，在铁锅：普通铁磁性锅导磁性大，在20kHz时仍有较大的时仍有较大的 表面电阻表面电阻(约为铜锅或铝锅的约为铜锅或铝锅的2050倍倍)，因而具有很好，因而具有很好 的加热性。因此，采用铁磁性锅体时，可使电磁灶做得的加热性。因此，采用铁磁性锅体时，可使电磁灶做得 小，尤其是采用不锈钢做锅体，可以在保证机械强度的小，尤其是采用不锈钢做锅体，可以在保证机械强度的 前提下，尽量将锅体做得较薄，从而使有效电流通路截前提下，尽量将锅体做得较薄，从而使有效电流通路截 面积减小，增大锅体电阻，提高热效率。有时为强调某面积减小，增大锅体电阻，提高热效率。有时为强调某 些指标，也可以使

53、用复合板的锅体些指标，也可以使用复合板的锅体(如不锈钢与碳素钢的如不锈钢与碳素钢的 复合板复合板)。 从效率、发热量、振动噪声等方面综合考虑，烹饪从效率、发热量、振动噪声等方面综合考虑，烹饪 锅的底部应采用不锈钢包裹，结合现代一些新型材料，还锅的底部应采用不锈钢包裹，结合现代一些新型材料，还 可做成不粘锅内衬等多种方便、实用、美观的烹调锅。表可做成不粘锅内衬等多种方便、实用、美观的烹调锅。表 0给出了一些常用烹饪锅材料的电气性能。给出了一些常用烹饪锅材料的电气性能。 表表0 烹饪锅材料的电气性能烹饪锅材料的电气性能(低频时参数低频时参数) 材材 料料 等效电阻等效电阻 / 效效 率率 功率因数

54、功率因数 / 综合电磁力综合电磁力 /kg/kW 铁铁 73 9l 16 121 铜铜 20 74 49 9 铝铝 23 76 39 7 不锈钢不锈钢 18 20 12 0 铸铸 铁铁 20 74 10 320 1.4.2 高频电磁灶的工作原理高频电磁灶的工作原理 高频电磁灶的频率变换主电路高频电磁灶的频率变换主电路 1.谐振型谐振型 交流交流 220V电源经整电源经整 流，流， L2是扼是扼 流圈，流圈， C2是是 滤波电容。滤波电容。 VT是功率控制是功率控制 管。由管。由VD， L1与与 C1组成组成 串联谐振电路。串联谐振电路。 控制与保护电控制与保护电 路实现功率因路实现功率因 数校

55、正与保护。数校正与保护。 VT导通时，导通时，L1中电流迅速增加，中电流迅速增加， VT截止时，截止时，L1与与 C1发生串联谐振，谐振频率为发生串联谐振，谐振频率为 控制控制VT导通时间，使加热功率在导通时间，使加热功率在150-1500W可调，可调， 功率组件功率组件VT（IGBT）用）用34只耐高压（只耐高压（1500V），大），大 电流（电流（5A）的高频大功率晶体管并联组成，并强制通）的高频大功率晶体管并联组成，并强制通 风。风。 采用微电脑控制的电磁灶电路框图采用微电脑控制的电磁灶电路框图 2.强迫振荡式强迫振荡式 如图示，它由外如图示，它由外 部电路对其进行控制，部电路对其进行控

56、制， 其输入电路采用其输入电路采用 Boost升压式变换电升压式变换电 路并进行输入功率因路并进行输入功率因 数校正，使电网侧的数校正，使电网侧的 输入电流与输入电压输入电流与输入电压 同相位。该电路由三同相位。该电路由三 大部分组成，大部分组成， MSC60028专用集成功率因数校正芯片构成单位功率因数专用集成功率因数校正芯片构成单位功率因数 升压式整流电路；输入端有滤波电路，进一步减少对电网的谐升压式整流电路；输入端有滤波电路，进一步减少对电网的谐 波污染，由波污染，由VTlVT4组成高频桥式逆变电路；组成高频桥式逆变电路；L为电磁灶换能为电磁灶换能 线圈；由线圈；由TMP87PH46N构

57、成控制电路。构成控制电路。 了解了解 1.4.3 高频电磁灶控制与保护电路实例分析高频电磁灶控制与保护电路实例分析 高频电磁灶均有完善的控制与保护电路，现简要介绍高频电磁灶均有完善的控制与保护电路，现简要介绍 图图1-32所示电路原理框图的工作原理与过程。该电路中没所示电路原理框图的工作原理与过程。该电路中没 有独立的锯齿波振荡器，而是利用报警电路部分的低频振有独立的锯齿波振荡器，而是利用报警电路部分的低频振 荡器（荡器（IC3d）触发大环路）触发大环路振荡器起振，振荡电流通过加振荡器起振，振荡电流通过加 热线圈产生高频磁场，在锅底中感应出涡流来加热锅体。热线圈产生高频磁场，在锅底中感应出涡流

58、来加热锅体。 大振荡环路：大振荡环路： 当电路接通电源时，由当电路接通电源时，由IC3d及其外围元件构成的低频及其外围元件构成的低频 振荡器振荡，振荡信号一路输往蜂鸣器电路，当电磁灶上振荡器振荡，振荡信号一路输往蜂鸣器电路，当电磁灶上 无锅或锅径太小时，蜂鸣器产生报警声提醒使用者。振荡无锅或锅径太小时，蜂鸣器产生报警声提醒使用者。振荡 信号的另一路则通过信号的另一路则通过C21微分产生一个窄脉冲，经微分产生一个窄脉冲，经VD19加加 到到IC3a的同相端的同相端脚脚 经经IC3a整形放大，再经整形放大，再经IC2a进行脉宽调制后从进行脉宽调制后从IC2d的的 脚输出，送至激励级脚输出，送至激励

59、级VT1放大，由功放级输出，使加热线放大，由功放级输出，使加热线 圈圈L1中流过高频中流过高频脉冲电流，加热线圈上的脉冲信号又反脉冲电流，加热线圈上的脉冲信号又反 馈到馈到IC2c中进行整形放大后，再送到中进行整形放大后，再送到IC3a的同相端，使的同相端，使 大环路振荡器起振。正常工作。大环路振荡器起振。正常工作。 若灶面板上有适配的锅具，电流互感器（电流取样）若灶面板上有适配的锅具，电流互感器（电流取样） 将从主电路中采样得到一个足够的电压，使比较器将从主电路中采样得到一个足够的电压，使比较器IC3c翻转，翻转， IC3c的的脚输出低电平，脚输出低电平，VD24导通，使导通，使IC3d构成

60、的低频振构成的低频振 荡器停振，切断触发信号。此时大环路振荡不受影响。荡器停振，切断触发信号。此时大环路振荡不受影响。 瞬态保护：瞬态保护： 电路中电路中IC1a起瞬态起瞬态 保护作用，当电网保护作用，当电网 电压突变以及锅体电压突变以及锅体 挪离灶面板的瞬间，挪离灶面板的瞬间， B+的突变分量经的突变分量经C6 耦合，耦合，IC1a倒相，倒相， 通过通过VD9封锁大环封锁大环 路振荡，从而保护路振荡，从而保护 输出功率管。输出功率管。IC1b 作瞬态保护后作瞬态保护后的延的延 时触发，又使大环时触发，又使大环 路振荡器起振。路振荡器起振。 过热保护：过热保护： IC2a作为锅、功率作为锅、功