家电电热器具

第2章家用电热器具1.1家用电热器具的种类一、定义：将电能转换为热能的电器。二、分类：电阻加热、远红外线加热、电磁感应加热和微波加热

1．电阻加热定义：当电流流过高电阻率导体时，要克服电阻的阻力而消耗功率，其消耗的功率再以热的形式释放出来．这就是电阻加热。分类：直接加热(例如对水加热的热水器)和间接加热(电流使电热器具中的电热元件产生热量，再通过辐射、对流或传导将热量传送到被加热物体)。在家用电热器具中，间接加热的典型产品有电饭锅、电热毯、电烤箱和电熨斗等。

2．远红外线加热定义：--先使电阻发热元件通电发热，利用此热能来激发红外线发射物质，使其辐射出红外线来取暖人体和烘烤食物，加热形式：红外线是电磁波，和可见光一样，以辐射的形式向外传播。波长为2.5-15μm之间的红外线最易被物体吸收，起到加热的作用。因此，在家用红外线辐射电热器中v远红外线的波长一般集中在2.5一15μ

m之间典型应用有远红外线取暖器、电烤箱和消毒碗柜。3.电磁感应加热定义：根据电磁感应定律，若将导体置于交变磁场中，导体内部会产生感应电流(涡流)，涡流在导体内部会克服内阻作回旋流动产生热量，这就是电磁感应加热。应用：采用电磁感应加热法的典型产品是电磁灶。在电磁灶中，因工频电磁灶(频率为50-60Hz)易产生振动和噪声，所以家用电磁灶采用感应电流为1500Hz以上的高频电磁灶。

3.微波加热定义：微波也是一种电磁波，波长在1mm一1m频率相应为300kHz—3000MHz。使用微波加热的典型产品是微波炉微波加热实质上是介质加热。食物是吸收微波的一种介质，在微波辐射之下，食物中水分子随微波频率的变化在1s作二十几亿次(2.450GHz)摆动．食物中水分子之间的磨擦十分剧烈．从而产生足够的热量，这就是微波加热的原理。应用：目前微波炉使用的频率有915MHz和2.450GHz两种，前者用于烘烤、干燥、消毒，后者用于家用微波炉中。家用电热器具产品—般不按加热原理来分类，而按产品的用途来分类。家用电热器具产品的分类见表2-1

各种电热器具的基本结构==电热元件+控制元件所组成，下面将分别讨论

1.1.2电热元件定义：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，直接决定着电热器具的使用寿命、安全和经济性。种类：电阻式电热元件、远红外线电热元件和正温度系数热阻电阻PTC电热元件。2．2．1电阻式电热元件

电热材料：是靠电热元件中电阻系数大的电热材料在通过电流时发热工作的。在家用电热器具中电阻式电热元件的材料一般采用合金电热材料，如铁铬铝、铬镍等。绝缘材料：绝缘材料即不导电的材料，又称电介质。如云母、氧化镁等。绝热材料：为了提高电热元件的热效率，电热器具中还采用适当的绝热树料，它起到减少电热元件对人身的热烫伤危险及防止火灾的作用。常用的绝热材料有木材和泡沫塑料等。

1．电阻式电热元件常用的材料2．常用的几种电热元件

在实际应用中，一般是先将合金电热材料制成电热丝，再经过二次加工制成各种电热元件。(1)升启式螺旋形电热元件这种电热元件是将合金电热丝统制成螺旋状，直接裸露柱空气中，它在电吹风和家用开启式电炉中广泛应用。螺旋式电热元件绕制尺寸如图2-1所示，为避免电热丝变形、断裂，增加使用寿命，D、J、A符合如下要求：当d≤1.0mm时．选D=(3～5)d，h＝(2～

4)d,当d≥1.0mm时，选D＝(5～

7)d，h＝(2～

4)d。

(2)云母片式电热元件将合金电热丝缠绕在云母片上，在外面覆盖一层石母作绝缘，如图2-2所示.

(3)金属管状电热元件金属管状电热元件是电热器具中最常用的封闭式电热元件，主要由电热过套管、绝缘填充料、封口材料和引出棒等组成，如图2-3所示。(4)电热板电热板的形状有圆形，主要用于电饭锅等产品中，(5)绳状电热元件在一根用玻璃纤维或石棉线制作的芯线上，缠绕柔软的电热丝(锁、镍合金等)，再套一层耐热尼龙编织层，在编织层上涂敷耐热聚乙烯树脂。主要用于电热毯、电热衣等柔性电热织物中，典型结构如图2-4所示。2.2.2远红外线电热元件

远红外线加热方法是在电阻加热方法的基础上发展起来热源：红外电热元件发出的波长为2.5-15μm的远红外线。基本原理：先使电阻发热元件通电发热，靠此热能来激发红外线辐射物质、使其辐射出红外线对物体加热。特点：具有升温迅速，穿透能力强．节省能源和时间的特点。应用：在取暖器、电烤箱和消毒柜等家电产品中。

种类：有管状、板板状和红外外线灯等多多种，在家家电产品中中最常见的的是管状远远红外电热热元件。管状远红外外电热元件件为乳白色色透明石英英材料制成成(简称石英辐辐射管)，内壁1cm2有2000——8000个直径为0.03-0.05mm的小气泡。。可产生出出较强的远远红外辐射射。在石英英管内装置置有引出端端的螺旋合合金制成的的电热丝，，两端用耐耐热绝缘材材料密封，，以隔绝外外界空气，，防止电热热丝氧化。。其结构如如图2-5所示。1.3温度控制元元件控制元件---在家用电热热器具中，，往往需要要对发热功功率、加热热温度或通通电工作时时间进行控控制、调节节和显示，，承担控制制调节功能能的元件称称为控制元元件分类---按其控制的的目的可分分为温度控控制、功率率控制和时时间控制3种类型。温度控制元元件在家用电热热器具中，，常用的温温度控制元元件有热双双金属片式式温控元件件、磁性温温控元件、、热敏电阻阻及热电偶偶。1．热双金属属片式温控控元件结构----热双金属片片由热膨胀胀系数不同同的两种金金属薄片轧轧制结合而而成，其中中一片热膨膨胀系数另另一片热膨膨胀系数小小。原理----在常温下，，两片金属属片保持平平直，当温温度上升时时，热膨胀胀系的一片片伸长较多多，使金属属片向热膨膨胀系数小小的那一面面弯曲，温温度越高，，弯曲越厉厉害。当温温度下降时时，热双金金属片收缩缩恢复到原原状。利用用双金属片片受热后弯弯曲变形的的运带动电电触点的闭闭合或断开开，使电源源接通或关关断。2.磁性温控元元件结构--主要由永久久磁钢和感感温软磁组组成，如图图2-6所示。原理---在位置固定定的感温软软磁下有一一个永久磁磁钢，永久久磁钢的下下面有一弹弹簧以一定定的拉力向向下拉它。。在常温下下，永久磁磁钢和感温温软磁之间间的吸力大大于弹簧拉拉力与永久久磁钢重力力之和，因因而当永久久碰钢与软软磁贴近，，即软磁吸吸住永久磁磁钢，使得得它们所带带动的两个个触点闭合合，电热元元件通电发发热。一旦旦电热元件件发热超过过预定值，，温度上升升到感温软软磁的居里点时，软磁的磁力力急剧减小，，使得弹簧簧拉力与永永久磁钢的的重力之和和大于磁吸吸力，永久久磁钢落下下，两触点点脱离，电电热元件断断电优点---温度控制准准确，动作作可靠、迅迅速。缺点---复位时需使使用者用手手压操作钮钮使永久磁磁钢托起，，与软磁相相吸。应用---磁性温控元元件广泛应应用于电饭饭锅3．热敏电阻阻热敏电阻是是一种敏感感元件，特点----电阻值随温温度的变化化而显著变变化。具有有结构简单单、体积小小、寿命长长、温度控控制精确、、易于实现现远距离的的测量与控控制的特点点。原理----利用这一特特性将温度度的变化转转换为电量量的变化，，然后经放放大电路放放大，推动动执行机构构实现对电电热元件的的控制。4、热电偶结构----热电偶是由由两根不同同成份，但但都具有一一定热电特特性材料构构成的热电电极所组成成。将其一一端相互焊焊接起来，，称为热电电偶的工作作端或热端端，插入校校测介质中中测量其温温度。热电电偶的另一一端称为自自由端或冷冷端，与仪仪器仪表相相连接形成成电路，如如图2—7所示。原理---使用时，当当热端温度度大于冷端端温度时，，在电路中中产生电动动势即产生生电信号，，此电信号号经放大后后控制执行行机构，达达到调节和和控制温度度的目的。。特点---热电偶温控控元件结构构简单，精精确可靠，，温度调节节范围广，，但系统复复杂、价格格高．应用---常用于较大大型电热器器具中，如如储水量在在100L以上的热水水器、大型型电烤炉等等产品中。。1．4功率控制元元件对电热器具具中的电热热元件进行行功率控制制、也可达达到对温度度的调节功功能。功率控控制的的方法法主要有有以下下几种种：(1)开关换换接控控制对装置置数支支电热热元件件的电电热器器具，，在工工作时时利用用开关关使元元件之之间的的通断断，以以及串串并联联等不不同的的组合合，改改变电电热元元件与与电源源的连连接方方法，，从而而得到到不同同大小小的功功率。。特点---这种控控制方方法其其结构构及线线路系系统简简单、、多档档调节节、可可靠性性高、、价格格低且且适用用于控控温精精度要要求不不太高高的器器具中中。(2)二极管管整流流控制制二极管管整流流控制制是利利用转转换开开关将将二极极管接接入电电路中中，利利用二二极管管的整整流作作用，，将单单相正正弦波波电压压变成成脉动动的单单相半半波电电压。。对纯纯电阻阻性负负载，，在二二极管管截止止期间间，电电路中中没有有电流流，从从而使使平均均发热热功率率降低低了一一半。。(3)晶闸管管调功功控制制晶闸管管调功功控制制是通通过改改变晶晶间管管的导导通角角，控控制电电路使使电热元件件得到到不同同的工工作电电压，，从而而使电电热元元件产产生不不同的的功率。晶晶闸管管控制制电路路若与与热敏敏电阻阻等俭俭测元元件相相结合合，则则能实现对对电热热器具具的自自动控控制。。1.5时间控制元元件时间控制元元件俗称定时器。利用时控控元件对电电热元件的的工作时间间进行控制制。其时间范围围有0～5min、0～30、0～60min及0～12h等多种.分类：机械械式和电子子式。目前两种定定时器在实实际中都行行广泛的应应用.2.1电暖器用途---电暖器可供供家庭、医医院等室内内空间取暖暖使用.分类---裸露式、罩罩壳式、辐射式及散散热式等多种型式式。1．散热式电电暖器定义---散热式电暖暖器又称为为电热水汀汀．是以自自然对流传传热为主要热交换换形式的一一种电暖器器。结构---两种形式散热片式--以金属薄板板散热片套套压在电热热管上，如如图2-8所示腔体式--将电热元件件安装在带带有散热筋筋的腔体中中，腔内注注有水或油以提高其热热传导性，，如图2-9所示。2.家用电热器器具特点--两种结构电电暖器因有有大面积的的散热片，，使电热元元件的散热热效果显著著提高（自自然对流的的换热效率率）。散热式电暖暖器，都装装有可调节节热双金属属控温器，以便控制制室内的取取暖温度，，或控制腔腔体内的介介质温度。。有的散热热式电暖器器还带有4只小轮．便便于改变安安放位置。。优点：安全可靠靠、散热面面大、表面面温度低(85℃以下)、热安全性性好。缺点是热惯性较较大，升温温较馒。2.辐射式电暖暖器辐射式电暖暖器又称为为红外线电电暖器。结构：由石英辐射射管式电热热元件作发发热体，安安装于反射射板前以加加强热辐射射，以辐射射传热为主主要热交换换方式，其其结构如图图2-10所示。辐射射式电暖器器一般装行行1-3支石英辐射射管电热元元件，利用用功率调节节开关，使使这些元件件以不同的的组合投入入工作。近年来市场场供应的这这类电暖器器型式较多多，样式有有卧式、立立式以及带带转动摇摆摆机构等不不同型式，，但其基本本原理相同同。电暖器的常常见故障与与检修电暖器的常常见故障及及检修方法法见表2-22.2电热水器用途：电热水器主主要用来加加热水．供供给人们淋淋浴或洗涤涤提供热水。。分类：其结构原理理可分为贮贮水式和速速热式两种种。特点：速热式热水水器没有储水箱箱，是一个个当水流过过就立即使使水加热的的电器产品品．具有体体积小、加加热速度快快、使用方方便等优点点，但功率率较大、易易发生漏电电现象，目目前家庭很很少使用它它。贮水式热水水器一般功率在在2kw以下．安全全可靠，受受到消费者者广泛应用用，本节主主要介绍贮水式电热热水器的结构及基基本原理一、贮水式式电热水器器的基本结结构箱体系统+制热系统+控制系统+进出水系统统所组成.结构如图2-11所示。1、箱体系统统---外壳、起贮贮水保温的的作用。外壳是基本框架架，一般为为筒状所用材料有有塑料、冷冷轧板和彩彩板等：筒身穿孔用用于安装挂挂架和指示示仪表等，，下面的大孔孔用于安装装更换加热热器部件。。内胆是盛水的容容器，又是是对水加热热的场所。。内胆的材料料有镀锌板板、不锈钢钢板和钢板板内搪瓷等等几种；镀锌板使用用的时间一一长便易生生锈、腐蚀蚀、易漏、、寿命短；；不锈钢材料料的内胆使使用寿命较较长，目前前广泛使用用，但时间间长久以后焊缝易易产生漏水水现象，内内服易结污污垢，影响响水质：优质钢板采采用先进内内搪瓷工艺艺构成的内内胆不易结结垢、水质质卫生也较理想，，但喷涂工工艺要求高高，产品价价格高，目目前被广泛泛使用。1、箱体系统统箱体系统由由外壳、内内胆和保温温层等构成成，起到贮贮水保温的的作用。(1)镁阳极贮水式电热热水器中的的镁阳极是是一根金属属棒，主要要用来保护金属水水箱不被腐腐蚀和阻止止水垢的形成。镁是一种化化学性能比比较活泼的的金属，其其原子结构构外层的两两个容易失失去的电子子，而与酸酸根相结合合生成可溶溶性盐。当当水呈酸性性时，它会会首先与水水中的酸根根发生作用用，或者说说它先被腐腐蚀。当水水中酸根与与镁作用后后生成镁盐盐，水的强强度也随之之降低，保保护f水箱的铜或或钢铁的键键锌层不被被腐蚀破坏坏。镁阳极被长长年累月的的园性水腐腐蚀，属消消耗材料，，一般每2年更换1次。更换和和储存缝四四仍理性音音食公不不蓉田朋朋JA但格式占燃燃。佃不能能和带电电电路短接，，因为它酌酌燃点不高高，极易氧氧化，氧化化时发出耀耀眼的闪光光。(2)保温层外壳与内胆胆之间纳保保温层起减减少热损失失的作用，，一般采用用聚氰酯发发泡、玻璃璃棉维、毡毡和软木等等。为增强强保温效果果，现多采采用高密度度聚氨酯发发泡材料充充填的新工工艺填扎实实，密封保保温性好。。2．制制热热系系统统电热热水水器器采采用用的的电电热热元元件件多多采采用用管管状状结结构构，，为为提提高高热热效效率率、、将将电电热热元元件件直直接接放放在在水水中中加加热热，，形形状状可可根根据据内内胆胆结结构构弯弯成成U形或或其其他他形形状状，，金金属属护护套套管管常常见见为为不不锈锈钢钢管管或或铜铜管管。。电电加加热热管管在在通通电电后后其其内内部部合合金金丝丝发发热热．．通通过过金金属属管管内内的的绝绝缘缘填填充充料料导导热热至至金金属属套套管管，，起起加加热热作作电加加热热管管使使用用时时间间一一长长，，在在电电加加热热管管表表面面容容易易结结垢垢．．不不仅仅影影响响发发热热效效果果，，而而且且会会产产生生漏漏电电现现象象。。为为此此有有些些厂厂家家，，将将热热水水器器的的电电热热元元件件改改为为高高压压耐耐热热的的陶陶瓷瓷发发热热器器．．如如图图2-12所示示。。为为有有效效防防止止漏漏电电，，常常采采用用如如图图2-13所示示的的间间接接加加热热法法，，这这种种方方法法间间接接加加热热内内胆胆中中的的水水(通电电后后，，首首先先预预热热周周围围的的空空气气，，然然后后通通过过钢钢板板对对水水加加热热)，使使水水电电分分离离，，不不仅仅无无漏漏电电之之忧忧，，且且可可快快速速加加热热。。3．控控制制系系统统电热热水水器器的的控控制制系系统统主主要要包包括括温温控控器器和和漏漏电电保保护护器器。。（1）温温控控器器贮水水式式电电热热水水器器均均设设有有温温控控元元件件，，这这些些元元件件除除用用于于控控制制水水温温外外，，还还兼兼有有自自动动保保温温的的功功能能。。当当水水温温升升至至预预置置温温度度时时，，它它会会自自动动切切断断电电源源，，防防止止输输出出的的热热水水温温度度过过高高而而烫烫伤伤人人的的皮皮肤肤；；当当水水温温下下降降到到某某预预定定温温度度时时，，它它又又会会自自动动接接通通电电源源，，继继续续把把水水加加热热保保温温。。因因此此，，在在正正常常操操作作下下，，可可以以不不需需关关上上电电掣掣，，以以保保证证任任何何时时候候都都有有热热水水供供应应。。电热热水水器器中中使使用用的的温控控器器有双双金金属属片片温温控控器器、、蒸蒸汽汽压压力力式式温温控控器器和和电电子子温温控控器器。。压压力力式式温温控控器器主主要要由由感感温温体体、、密密封封腔腔体体、、调调节节螺螺母母、、温温度度调调节节手手柄柄和和接接线线瑞瑞子子组组成成。。电子子温温控控器器的的种种类类很很多多，，前前期期的的产产品品主主要要是是用用晶晶闸闸管管等等元元器器件件组组成成的的无无极极调调节节的的无无触触点点调调温温器器，，其其探探头头为为感感温温二二极极管管或或热热敏敏电电阻阻传传感感元元件件。。随着着电电子子技技术术的的发发展展。。贮贮水水式式电电热热水水器器已已采采用用调调控控功功能能齐齐全全、、安安全全可可靠靠的的电电子子温温控控器器。。这这类类温温控控器器采采用用大大规规模模集集成成电电路路，，模模糊糊控控制制矩矩阵阵线线路路，，对对进进水水、、加加热热和和保保温温时时间间等等可可以以预预置置，，自自动动化化程程度度高高，，成成本本较较高高。。(2)漏电电保保护护器器在电电热热水水器器的的漏漏电电保保护护器器中中，，将将15mA确定定为为危危险险电电流流，，超超过过这这一一数数值值时时漏漏电电保保护护器器动动作作，，切切断断电电源源以以保保护护人人身身安安全全，，正正常常的的动动作作范范围围为为15～30mA。4．进进出出水水系系统统由进进、、出出水水管管、、混混合合阀阀、、安安全全阀阀和和淋淋浴浴喷喷头头等等组组成成。。(1)混合合阀阀混合合阀阀的的结结构构如如图图2-14所示示，，由由图图可可知知热热水水器器内内胆胆出出水水管管、、相通通，，不不受受混混合合同同冷冷、、热热阀阀门门控控制制服服内内压压力力，，故故称称为为出出口口敞敞开开式式。。单独独打打开开右右侧侧热热水水旋旋阀阀(红点点)，自自来来水水经经出出水水管管、、混混合合阀阀、、喷喷头头流流出出，，出出热热水水，，出出水水限限力力由由热热水水阀阀控控制制；；单单独独打打开开左左侧侧冷冷水水族族阀阀(蓝点点)，自自来来水水直直接接经经混混合合阀阀由由喷喷头头流流出出冷冷水水．．出出水水压压力力出出冷冷水水阀阀控控制制c当同同时时打打开开冷冷、、热热水水阀阀门门时时．．冷冷水水和和热热水水在在混混合合阀阀出出水水口口处处混混合合，，适适当当调调节节冷冷热热水水阀阀门门大大小小，，可可得得到到所所需需水水温温c(2)安全全阀阀在自自来来水水压压力力突突然然增增高高或或加加热热水水温温过过热热．．造造成成内内胆胆压压力力超超过过规规定定耐耐压压值值时时，，安安全全阀阀会会自自动动排排压压，，以以保保护护内内胆胆。。电热热水水器器的的使使用用与与保保养养(1)装水水热水水器器首首次次使使用用(或维维修修、、清清洗洗店店)时，，应应打打开开进进水水阀阀和和一一个个出出水水龙龙头头，，以以排排出出热热水水器器内内的的空空气气，，将将热热水水器器装装满满水水。。当当出出水水龙龙头头连连续续出出水水时时，，即即表表示示热热水水器器已已注注满满水水。。(2)启动动关上上水水龙龙头头接接通通电电源源，，热热水水器器便便开开始始正正常常工工作作。。当当热热水水器器达达到到设设定定温温度度时时会会自自动动断断电电；；当当水水温温下下降降到到设设定定值值时时，，调调温温器器又又自自动动接接通通电电源源进进行行加加热热。。1．电电热热水水器器使使用用方方法法(3)调温温当设设置置温温度度需需要要改改变变时时，，可可直直接接调调整整塑塑料料保保护护罩罩上上的的调调温温旋旋钮钮。。顺顺时时针针旋旋钮钮，，水水的的温温度度就就会会升升高高，，反反之之则则降降低低。。(4)排空空切断断电电源源，，关关闭闭进进水水阀阀，，打打开开一一个个出出水水龙龙头头，，向向外外扳扳动动安安全全阀阀手手柄柄，，水水就就会会从从手手柄柄旁旁的的孔孔中中流流出出，，等等到到排排空空后后，，关关闭闭安安全全阀阀即即可可。。2．电电热热水水器器的的保保养养(1)电热热水水器器应应安安装装在在通通风风干干燥燥处处。。安安装装在在卫卫生生间间，，平平日日也也应应尽尽量量保保持持通通风风干干燥燥以以免免外外壳壳等等机机件件生生锈锈腐腐蚀蚀。。(2)每次次使使用用完完毕毕，，应应拔拔掉掉电电源源插插头头。。在在冬冬季季结结冰冰地地区区，，热热水水器器长长时时间间不不用用时时，，应应排排空空水水，，以以防防结结冰冰胀胀坏坏内内胆胆(3)电热热水水器器内内的的水水是是逐逐渐渐升升温温的的，，安安全全阀阀略略有有渗渗水水，，是是正正常常现现象象。。电热水器的的故障分析析(1)电源检查