小家电原理使用和维修教学案

./第一节常用电热材料一、电热基础知识电热器具是利用电能转化成热能的原理而制成各种器具的统称。在家用电器中,电热器具占有25％～35％的比例,如生活中常用的电熨斗、电饭锅、电烤箱、电热毯、远红外线辐射取暖器、电磁灶、微波炉等电热器具。

近几年,随着电子技术的发展及微电脑的广泛应用,电热器具进入了一个新的发展阶段,性能也越来越完善。利用电热比利用其它热源有下述优点：

⑴热效率高,约为50％～95％〔煤的热效率为12％～20％,液体燃料为20％～40％,气体燃料为50％～60％。

⑵控温方便,精确度高,容易实现自动控制。

⑶清洁卫生,无烟灰,不产生有害气体,不污染环境。

⑷使用方便,与其它热源相比,无明火,且有安全保护装置,更加安全可靠。一旦发生故障,因其结构简单,也易于维修。

⑸热惯性小。

㈠电热器具的类型：

家用电热器具按其用途大体可分为：厨房器具〔如电饭锅、微波炉、电热消毒柜、电热水壶等、取暖用具〔电热褥、电取暖器、电热饼等、整容美发用具〔电吹风、电熨斗等、其它器具〔如烘干机、除湿器等

按加热方式的不同,电热器具大体可分为电阻式加热器、远红外式电热器具、电磁感应式加热器具及微波式电热器具。

1、电阻式电热器具

电阻加热是电热器具的主要加热形式。它是利用电流的热效应进行加热的。对被加热的物体来说,可分为直接加热和间接加热两种。

2、远红外式电热器具

远红外式电热器具是在电阻式加热器具的表面涂有远红外辐射涂料,通电加热时辐射出红外线来,从而达到加热的目的。这类电热器具的特点是热效率高。常见的远红外式电热器具有红外辐射取暖器、消毒碗柜等,加热器是由特制的、能辐射远红外线的热管制成的。该热管的材料一般为搪瓷材料,经表面处理使其黑化,或在外表面上涂有远红外线涂料。当电流通过这样的电热管时,以波长3～1000μm辐射远红外线,被烤箱内食品所吸收,继而食品内部分子发生振动,产生热能,达到加热的目的。这种烤箱的热效率比电阻丝电烤箱高20％～30％。

3、电磁感应加热器具

电磁感应加热器具是利用电磁感应来加热的。铁磁材料放在交变磁场中,就能产生涡流,涡流在导体内部会克服内阻作回旋流动产生热量。利用这种方式加热的典型产品是电磁灶。

在电磁灶中,因工频电磁灶〔50～60Hz易产生振动和噪音,所有家用电磁灶一般都采用1500Hz以上的高频电磁灶。

4、微波式电热器具

微波是波长1mm～1m的电磁波,频率相应为300MHz～300000MHz。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内作二十几亿次〔2.450GHz的摆动,食物中水分子之间的摩擦十分剧烈,从而产生足够的热量。微波炉就是微波加热的典型器具。第二节电阻式电热元件开启式螺旋形电热元件这类元件是电热丝绕制成螺旋状后嵌在绝缘或绝热材料制成的盘面凹槽里或专用支架上,电热丝直接裸露在空气中,发出的热量主要以辐射和对流的方式传给欲加热物件。

这种发热元件具有加热迅速、结构简单、价格便宜、维修方便等优点。缺点是：因其电阻丝裸露,电热丝本身带电,安全性差,稍有不慎而触及时,往往造成电击事故。它的工作温度约为800～850℃,碰到易燃物体易燃烧；电阻丝裸露在空气中易氧化,使用寿命短。

②罩盖式电热元件图

该类元件是将电热丝放置在罩盖中,常见的形式如图02-07所示的两种,其中〔a多用于电灶中,而〔b则多用于普通型电熨斗。

常见的罩盖式电热元件

③封闭式管状电热元件

这类元件是将电热丝置于绝缘导热材料的封闭系统内,下图是常见的外形不同的几种密闭式管状电热元件〔简称电热管。④特殊电阻式电热元件

第三节远红外辐射器远红外电热元件远红外电热元件有管状远红外元件、板状远红外元件、红外线灯等。管状远红外电热元件又分为金属管状远红外元件和石英管状远红外元件两种。图02-09〔a是石英管状远红外元件结构示意图。红外线灯的结构见图02-09〔b。

图02-09远红外电热元件结构图

PTC电热元件

PTC<PositiveTemperatureCoefficient>元件是一种具有正温度系数的热敏电阻。PTC电热元件的优越特性使其在电热水器、电吹风机、电暖器等电热器具中广泛应用。PTC电热元件的电阻率与温度的特性曲线如图02-010所示。从图中可以看出,当温度在TM以下时,呈现普通半导体特性,也就是当半导体陶瓷温度升高时电阻下降,为负温度系数；当温度升到TC<居里点>与TN之间这一段范围内时,其电阻随着温度升高而急剧上升几个数量级<103～105倍>,呈现出强烈的正温度系数特性。这种阻值异常变化的现象称为PTC特性。

图02-10PTC电热元件的电阻率与温度的特性曲线

通过对PTC元件的电阻率与温度特性分析可以看出,其受电源电压波动的影响很小。使用不同电源电压时,只要电压能为PTC元件提供足够的发热量,使元件达到居里点的温度,就不会对元件的工作温度产生影响。而且这种特殊半导体元件是采用陶瓷工艺制成的,电热元件不氧化,使用寿命长；利用陶瓷技术可制成不同形状及各种外形尺寸,结构灵活；发热量可随环境温度自动调节。当PTC元件结构等确定以后,散热系数和最高工作温度便确定了。如周围温度升高,发热量会减小；反之发热量会相应增大。PTC电热元件具有很多优点,因此得到了迅速发展,并正在取代传统的电热元件。

在实际应用中,对不同功能的PTC元件的居里温度点有不同的要求。在元件的制作过程中,可通过制作工艺和添加不同材料来改变其居里温度点。例如：在钛酸钡中掺入锶<Sr、锡<Sn>,可使居里点朝低温侧移动；掺入铅<Pb>则使居里点朝高温侧移动。目前,实际产品一般在－30～265℃范围内调节。

第四节电力电子器件电力晶体管GTR是一种电流控制的双极双结大功率、高反压电力电子器件,具有自关断能力,产生于本世纪70年代,其额定值已达1800V/800A/2kHz、1400v/600A/5kHz、600V/3A/100kHz。它既具备晶体管饱和压降低、开关时间短和安全工作区宽等固有特性,又增大了功率容量,因此,由它所组成的电路灵活、成熟、开关损耗小、开关时间短,在电源、电机控制、通用逆变器等中等容量、中等频率的电路中应用广泛。GTR的缺点是驱动电流较大、耐浪涌电流能力差、易受二次击穿而损坏。在开关电源和UPS内,GTR正逐步被功率MOSFET和IGBT所代替。它的符号如图1,和普通的NPN晶体管一样。电力晶体管的结构电力晶体管<GiantTransistor>简称GTR又称BJT〔BipolarJunctionTransistor,GTR和BJT这两个名称是等效的,结构和工作原理都和小功率晶体管非常相似。GTR由三层半导体、两个PN结组成。和小功率三极管一样,有PNP和NPN两种类型,GTR通常多用NPN结构。[1]电力晶体管工作原理在电力电子技术中,GTR主要工作在开关状态。GTR通常工作在正偏<Ib>0>时大电流导通；反偏<Ib<0=时处于截止状态。因此,给GTR的基极施加幅度足够大的脉冲驱动信号,它将工作于导通和截止的开关状态。电力晶体管特点l输出电压可以采用脉宽调制方式,故输出电压为幅值等于直流电压的强脉冲序列。2载波频率由于电力晶体管的开通和关断时间较长,故允许的载波频率较低,大部分变频器的上限载波频率约为1.2～1.5kHz左右。3电流波形因为载波频率较低,故电流的高次谐波成分较大。这些高次谐波电流将在硅钢片中形成涡流,并使硅钢片相互间因产生电磁力而振动,并产生噪音。又因为载波频率处于人耳对声音较为敏感的区域,故电动机的电磁噪音较强。4输出转矩因为电流中高次谐波的成分较大,故在50Hz时,电动机轴上的输出转矩与工频运行时相比,略有减小。电力晶体管的基本特性<1>静态特性共发射极接法时可分为三个工作区：①截止区。在截止区内,iB≤0,uBE≤0,uBC<0,集电极只有漏电流流过。②放大区。iB>0,uBE>0,uBC<0,iC=βiB。③饱和区。iB>Ics/β,uBE>0,uBC>0,iCS是集电极饱和电流,其值由外电路决定。结论：两个PN结都为正向偏置是饱和的特征。饱和时,集电极、发射极间的管压降uCE很小,相当于开关接通,这时尽管电流很大,但损耗并不大。GTR刚进入饱和时为临界饱和,如iB继续增加,则为过饱和,用作开关时,应工作在深度饱和状态,这有利于降低uCE和减小导通时的损耗。<2>动态特性GTR在关断时漏电流很小,导通时饱和压降很小。因此,GTR在导通和关断状态下损耗都很小,但在关断和导通的转换过程中,电流和电压都较大,所以开关过程中损耗也较大。当开关频率较高时,开关损耗是总损耗的主要部分。因此,缩短开通和关断时间对降低损耗、提高效率和提高运行可靠性很有意义。电力晶体管的主要参数<1>最高工作电压<2>集电极最大允许电流ICM<3>集电极最大允许耗散功率PCM<4>最高工作结温TJM二次击穿和安全工作区<1>二次击穿二次击穿是影响GTR安全可靠工作的一个重要因素。当GTR的集电极电压升高至击穿电压时,集电极电流迅速增大,这种首先出现的击穿是雪崩击穿,被称为一次击穿。出现一次击穿后,只要Ic不超过与最大运行耗散功率相对应的限度,GTR一般不会损坏,工作特性也不会有什么变化。但是实际应用中常常发现一次击穿发生时如不有效地限制电流,Ic增大到某个临界点时会突然急剧上升,同时伴随着电压的突然下降,这种现象称为二次击穿。防止二次击穿的办法是：①应使实际使用的工作电压比反向击穿电压低得多。②必须有电压电流缓冲保护措施。[1]<2>安全工作区以直流极限参数ICM、PCM、UCEM构成的工作区为一次击穿工作区,以USB<二次击穿电压>与ISB<二次击穿电流>组成的PSB<二次击穿功率>是一个不等功率曲线。为了防止二次击穿,要选用足够大功率的GTR,实际使用的最高电压通常比GTR的极限电压低很多。第四节电力电子器件晶闸管晶闸管〔Thyristor是晶体闸流管的简称,又可称做可控硅整流器,以前被简称为可控硅；1957年美国通用电器公司开发出世界上第一款晶闸管产品,并于1958年将其商业化；晶闸管是PNPN四层半导体结构,它有三个极：阳极,阴极和门极；晶闸管具有硅整流器件的特性,能在高电压、大电流条件下工作,且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中晶闸管导通条件为：加正向电压且门极有触发电流；其派生器件有：快速晶闸管,双向晶闸管,逆导晶闸管,光控晶闸管等。它是一种大功率开关型半导体器件,在电路中用文字符号为"V"、"VT"表示〔旧标准中用字母"SCR"表示。晶闸管〔Thyristor是一种开关元件,能在高电压、大电流条件下工作,并且它的其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中,是典型的小电流控制大电流的设备。1957年,美国通用电器公司开发出世界上第一个晶闸管产品,并于1958年使其商业化。[1]结构它是由一个P-N-P-N四层<4layers>半导体构成的,中间形成了三个PN结。按关断、导通及控制晶闸管按其关断、导通及控制方式可分为普通晶闸管〔SCR、双向晶闸管〔TRIAC、逆导晶闸管〔RCT、门极关断晶闸管〔GTO、BTG晶闸管、温控晶闸管〔TT国外,TTS国内和光控晶闸管〔LTT等多种。按引脚和极性晶闸管按其引脚和极性可分为二极晶闸管、三极晶闸管和四极晶闸管。按封装形式晶闸管按其封装形式可分为金属封装晶闸管、塑封晶闸管和陶瓷封装晶闸管三种类型。其中,金属封装晶闸管又分为螺栓形、平板形、圆壳形等多种；塑封晶闸管又分为带散热片型和不带散热片型两种。按电流容量分类晶闸管按电流容量可分为大功率晶闸管、中功率晶闸管和小功率晶闸管三种。通常,大功率晶闸管多采用陶瓷封装,而中、小功率晶闸管则多采用塑封或金属封装。按关断速度晶闸管按其关断速度可分为普通晶闸管和快速晶闸管,快速晶闸管包括所有专为快速应用而设计的晶闸管,有常规的快速晶闸管和工作在更高频率的高频晶闸管,可分别应用于400HZ和10KHZ以上的斩波或逆变电路中。〔备注：高频不能等同于快速晶闸管第四节电力电子器件晶闸管工作原理晶闸管在工作过程中,它的阳极〔A和阴极〔K与电源和负载连接,组成晶闸管的主电路,晶闸管的门极G和阴极K与控制晶闸管的装置连接,组成晶闸管的控制电路。半控型晶闸管的工作条件：1.晶闸管承受反向阳极电压时,不管门极承受何种电压,晶闸管都处于反向阻断状态。2.晶闸管承受正向阳极电压时,仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。这时晶闸管处于正向导通状态,这就是晶闸管的闸流特性,即可控特性。3.晶闸管在导通情况下,只要有一定的正向阳极电压,不论门极电压如何,晶闸管保持导通,即晶闸管导通后,门极失去作用。门极只起触发作用。4.晶闸管在导通情况下,当主回路电压〔或电流减小到接近于零时,晶闸管关断。全控型晶闸管的工作条件：1.晶闸管承受反向阳极电压时,不管门极承受何种电压,晶闸管都处于反向阻断状态。2.晶闸管承受正向阳极电压时,仅在门极承受正向电压〔或电流的情况下晶闸管才导通。这时晶闸管处于正向导通状态。3.一旦晶闸管开始导通,它就被钳住在导通状态,而此时门极电流可以取消。晶闸管不能被门极关断,像一个二极管一样导通,直到电流降至零和有反向偏置电压作用在晶闸管上时,它才会截止。当晶闸管再次进入正向阻断状态后,允许门极在某个可控的时刻将晶闸管再次触发导通。[2]4工作过程晶闸管是四层三端器件,它有J1、J2、J3三个PN结图1,可以把它中间的NP分成两部分,构成一个PNP型三极管和一个NPN型三极管的复合管图2当晶闸管承受正向阳极电压时,为使晶闸管导通,必须使承受反向电压的PN结J2失去阻挡作用。图2中每个晶体管的集电极电流同时就是另一个晶体管的基极电流。因此,两个互相复合的晶体管电路,当有足够的门极电流Ig流入时,就会形成强烈的正反馈,造成两晶体管饱和导通,晶体管饱和导通。设PNP管和NPN管的集电极电流相应为Ic1和Ic2；发射极电流相应为Ia和Ik；电流放大系数相应为a1=Ic1/Ia和a2=Ic2/Ik,设流过J2结的反相漏电电流为Ic0,晶闸管的阳极电流等于两管的集电极电流和漏电流的总和：Ia=Ic1+Ic2+Ic0或Ia=a1Ia+a2Ik+Ic0若门极电流为Ig,则晶闸管阴极电流为Ik=Ia+Ig从而可以得出晶闸管阳极电流为：I=<Ic0+Iga2/〔1-〔a1+a2〔1—1式硅PNP管和硅NPN管相应的电流放大系数a1和a2随其发射极电流的改变而急剧变化如图3所示。当晶闸管承受正向阳极电压,而门极未受电压的情况下,式〔1—1中,Ig=0,<a1+a2很小,故晶闸管的阳极电流Ia≈Ic0晶闸管处于正向阻断状态。当晶闸管在正向阳极电压下,从门极G流入电流Ig,由于足够大的Ig流经NPN管的发射结,从而提高起点流放大系数a2,产生足够大的极电极电流Ic2流过PNP管的发射结,并提高了PNP管的电流放大系数a1,产生更大的极电极电流Ic1流经NPN管的发射结。这样强烈的正反馈过程迅速进行。从图3,当a1和a2随发射极电流增加而〔a1+a2≈1时,式〔1—1中的分母1-〔a1+a2≈0,因此提高了晶闸管的阳极电流Ia.这时,流过晶闸管的电流完全由主回路的电压和回路电阻决定。晶闸管已处于正向导通状态。式〔1—1中,在晶闸管导通后,1-〔a1+a2≈0,即使此时门极电流Ig=0,晶闸管仍能保持原来的阳极电流Ia而继续导通。晶闸管在导通后,门极已失去作用。在晶闸管导通后,如果不断的减小电源电压或增大回路电阻,使阳极电流Ia减小到维持电流IH以下时,由于a1和a1迅速下降,当1-〔a1+a2≈0时,晶闸管恢复阻断状态。可关断晶闸管GTO〔GateTurn-OffThyristor亦称门控晶闸管。其主要特点为,当门极加负向触发信号时晶闸管能自行关断。第五节继电器与时间控制器继电器继电器〔英文名称：relay是一种电控制器件,是当输入量〔激励量的变化达到规定要求时,在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。它具有控制系统〔又称输入回路和被控制系统〔又称输出回路之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中,它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种"自动开关"。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。因为继电器是由线圈和触点组两部分组成的,所以继电器在电路图中的图形符号也包括两部分：一个长方框表示线圈；一组触点符号表示触点组合。当触点不多电路比较简单时,往往把触点组直接画在线圈框的一侧,这种画法叫集中表示法。电符号和触点形式：继电器线圈在电路中用一个长方框符号表示,如果继电器有两个线圈,就画两个并列的长方框。同时在长方框内或长方框旁标上继电器的文字符号"J"。继电器的触点有两种表示方法：一种是把它们直接画在长方框一侧,这种表示法较为直观。另一种是按照电路连接的需要,把各个触点分别画到各自的控制电路中,通常在同一继电器的触点与线圈旁分别标注上相同的文字符号,并将触点组编上号码,以示区别。继电器的触点有三种基本形式：1、动合型〔常开〔H型线圈不通电时两触点是断开的,通电后,两个触点就闭合。以合字的拼音字头"H"表示。2、动断型〔常闭〔D型线圈不通电时两触点是闭合的,通电后两个触点就断开。用断字的拼音字头"D"表示。3、转换型〔Z型这是触点组型。这种触点组共有三个触点,即中间是动触点,上下各一个静触点。线圈不通电时,动触点和其中一个静触点断开和另一个闭合,线圈通电后,动触点就移动,使原来断开的成闭合,原来闭合的成断开状态,达到转换的目的。这样的触点组称为转换触点。用"转"字的拼音字头"z"表示。2主要作用继电器是具有隔离功能的自动开关元件,广泛应用于遥控、遥测、通讯、自动控制、机电一体化及电力电子设备中,是最重要的控制元件之一。继电器一般都有能反映一定输入变量〔如电流、电压、功率、阻抗、频率、温度、压力、速度、光等的感应机构〔输入部分；有能对被控电路实现"通"、"断"控制的执行机构〔输出部分；在继电器的输入部分和输出部分之间,还有对输入量进行耦合隔离,功能处理和对输出部分进行驱动的中间机构〔驱动部分。作为控制元件,概括起来,继电器有如下几种作用：1扩大控制范围：例如,多触点继电器控制信号达到某一定值时,可以按触点组的不同形式,同时换接、开断、接通多路电路。2放大：例如,灵敏型继电器、中间继电器等,用一个很微小的控制量,可以控制很大功率的电路。3综合信号：例如,当多个控制信号按规定的形式输入多绕组继电器时,经过比较综合,达到预定的控制效果。4自动、遥控、监测：例如,自动装置上的继电器与其他电器一起,可以组成程序控制线路,从而实现自动化运行。3主要分类1．按继电器的工作原理或结构特征分类1电磁继电器：利用输入电路内电路在电磁铁铁芯与衔铁间产生的吸力作用而工作的一种电气继电器。2固体继电器：指电子元件履行其功能而无机械运动构件的,输入和输出隔离的一种继电器。3温度继电器：当外界温度达到给定值时而动作的继电器。4舌簧继电器：利用密封在管内,具有触电簧片和衔铁磁路双重作用的舌簧动作来开,闭或转换线路的继电器5时间继电器：当加上或除去输入信号时,输出部分需延时或限时到规定时间才闭合或断开其被控线路继电器。6高频继电器：用于切换高频,射频线路而具有最小损耗的继电器。7极化继电器：有极化磁场与控制电流通过控制线圈所产生的磁场综合作用而动作的继电器。继电器的动作方向取决于控制线圈中流过的的电流方向。8其他类型的继电器：如光继电器,声继电器,热继电器,仪表式继电器,霍尔效应继电器,差动继电器等。第五节继电器与时间控制器时间控制器时间控制器是一种能够根据设定的时间来控制电路的接通或者断开,也就是控制电器的开关装置。不少时间控制器还具有可编程和循环功能,常用来控制路灯,广告牌等外设电器或家用电器时间控制器的特点1.开、关时间任意可调,控制误差<1s2.已调好的开、关时间不受停电影响,自动记忆3.每天可做十次开、关动作,开、关时间一周内可任意编程4.可自动,也可手动控制,体积小巧,安装方便,设有自动保护装置5.内消耗功率低[1]时间控制器的应用时间控制器可根据用户设定的时间,自动打开和关闭各种用电设备的电源,广泛应用于路灯、霓虹灯、灯箱招牌、空调机、开水器、宿舍供电、生产设备及广播电视设备等的定时自动控制。第六节家电常用传感器温度传感器温度传感器〔temperaturetransducer是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分,品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类,按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。接触式接触式温度传感器的检测部分与被测对象有良好的接触,又称温度计。温度计通过传导或对流达到热平衡,从而使温度计的示值能直接表示被测对象的温度。一般测量精度较高。在一定的测温范围内,温度计也可测量物体内部的温度分布。但对于运动体、小目标或热容量很小的对象则会产生较大的测量误差,常用的温度计有双金属温度计、玻璃液体温度计、压力式温度计、电阻温度计、热敏电阻和温差电偶等。它们广泛应用于工业、农业、商业等部门。在日常生活中人们也常常使用这些温度计。随着低温技术在国防工程、空间技术、冶金、电子、食品、医药和石油化工等部门的广泛应用和超导技术的研究,测量120K以下温度的低温温度计得到了发展,如低温气体温度计、蒸汽压温度计、声学温度计、顺磁盐温度计、量子温度计、低温热电阻和低温温差电偶等。低温温度计要求感温元件体积小、准确度高、复现性和稳定性好。利用多孔高硅氧玻璃渗碳烧结而成的渗碳玻璃热电阻就是低温温度计的一种感温元件,可用于测量1.6～300K范围内的温度。非接触式它的敏感元件与被测对象互不接触,又称非接触式测温仪表。这种仪表可用来测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化迅速〔瞬变对象的表面温度,也可用于测量温度场的温度分布。最常用的非接触式测温仪表基于黑体辐射的基本定律,称为辐射测温仪表。辐射测温法包括亮度法〔见光学高温计、辐射法〔见辐射高温计和比色法〔见比色温度计。各类辐射测温方法只能测出对应的光度温度、辐射温度或比色温度。只有对黑体〔吸收全部辐射并不反射光的物体所测温度才是真实温度。如欲测定物体的真实温度,则必须进行材料表面发射率的修正。而材料表面发射率不仅取决于温度和波长,而且还与表面状态、涂膜和微观组织等有关,因此很难精确测量。在自动化生产中往往需要利用辐射测温法来测量或控制某些物体的表面温度,如冶金中的钢带轧制温度、轧辊温度、锻件温度和各种熔融金属在冶炼炉或坩埚中的温度。在这些具体情况下,物体表面发射率的测量是相当困难的。对于固体表面温度自动测量和控制,可以采用附加的反射镜使与被测表面一起组成黑体空腔。附加辐射的影响能提高被测表面的有效辐射和有效发射系数。利用有效发射系数通过仪表对实测温度进行相应的修正,最终可得到被测表面的真实温度。最为典型的附加反射镜是半球反射镜。球中心附近被测表面的漫射辐射能受半球镜反射回到表面而形成附加辐射,从而提高有效发射系数式中ε为材料表面发射率,ρ为反射镜的反射率。至于气体和液体介质真实温度的辐射测量,则可以用插入耐热材料管至一定深度以形成黑体空腔的方法。通过计算求出与介质达到热平衡后的圆筒空腔的有效发射系数。在自动测量和控制中就可以用此值对所测腔底温度〔即介质温度进行修正而得到介质的真实温度。非接触测温优点：测量上限不受感温元件耐温程度的限制,因而对最高可测温度原则上没有限制。对于1800℃以上的高温,主要采用非接触测温方法。随着红外技术的发展,辐射测温逐渐由可见光向红外线扩展,700℃以下直至常温都已采用,且分辨率很高。第六节家电常用传感器温度传感器工作原理金属膨胀原理设计的传感器金属在环境温度变化后会产生一个相应的延伸,因此传感器可以以不同方式对这种反应进行信号转换。双金属片式传感器双金属片由两片不同膨胀系数的金属贴在一起而组成,随着温度变化,材料A比另外一种金属膨胀程度要高,引起金属片弯曲。弯曲的曲率可以转换成一个输出信号。双金属杆和金属管传感器随着温度升高,金属管〔材料A长度增加,而不膨胀钢杆〔金属B的长度并不增加,这样由于位置的改变,金属管的线性膨胀就可以进行传递。反过来,这种线性膨胀可以转换成一个输出信号。液体和气体的变形曲线设计的传感器在温度变化时,液体和气体同样会相应产生体积的变化。多种类型的结构可以把这种膨胀的变化转换成位置的变化,这样产生位置的变化输出〔电位计、感应偏差、挡流板等等。电阻传感器金属随着温度变化,其电阻值也发生变化。对于不同金属来说,温度每变化一度,电阻值变化是不同的,而电阻值又可以直接作为输出信号。电阻共有两种变化类型正温度系数温度升高=阻值增加温度降低=阻值减少负温度系数温度升高=阻值减少温度降低=阻值增加热电偶传感器热电偶由两个不同材料的金属线组成,在末端焊接在一起。对这个连接点加热,在它们不加热的部位就会出现电位差。这个电位差的数值与不加热部位测量点的温度有关,和这两种导体的材质有关。这种现象可以在很宽的温度范围内出现,如果精确测量这个电位差,再测出不加热部位的环境温度,就可以准确知道加热点的温度。由于它必须有两种不同材质的导体,所以称之为热电偶。不同材质做出的热电偶使用于不同的温度范围,它们的灵敏度也各不相同。热电偶的灵敏度是指加热点温度变化1℃时,输出电位差的变化量。对于大多数金属材料支撑的热电偶而言,这个数值大约在5～40微伏/℃之间。热电偶传感器有自己的优点和缺陷,它灵敏度比较低,容易受到环境干扰信号的影响,也容易受到前置放大器温度漂移的影响,因此不适合测量微小的温度变化。由于热电偶温度传感器的灵敏度与材料的粗细无关,用非常细的材料也能够做成温度传感器。也由于制作热电偶的金属材料具有很好的延展性,这种细微的测温元件有极高的响应速度,可以测量快速变化的过程。第六节家电常用传感器气体传感器气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。探测头通过气体传感器对气体样品进行调理,通常包括滤除杂质和干扰气体、干燥或制冷处理仪表显示部分特性气体传感器是化学传感器的一大门类。从工作原理、特性分析到测量技术,从所用材料到制造工艺,从检测对象到应用领域,都可以构成独立的分类标准,衍生出一个个纷繁庞杂的分类体系,尤其在分类标准的问题上目前还没有统一,要对其进行严格的系统分类难度颇大。接下来了解一下气体传感器的主要特性：1、稳定性稳定性是指传感器在整个工作时间内基本响应的稳定性,取决于零点漂移和区间漂移。零点漂移是指在没有目标气体时,整个工作时间内传感器输出响应的变化。区间漂移是指传感器连续置于目标气体中的输出响应变化,表现为传感器输出信号在工作时间内的降低。理想情况下,一个传感器在连续工作条件下,每年零点漂移小于10%。2、灵敏度灵敏度是指传感器输出变化量与被测输入变化量之比,主要依赖于传感器结构所使用的技术。大多数气体传感器的设计原理都采用生物化学、电化学、物理和光学。首先要考虑的是选择一种敏感技术,它对目标气体的阀限制〔TLV-thresh-oldlimitvalue或最低爆炸限〔LEL-lowerexplosivelimit的百分比的检测要有足够的灵敏性。3、选择性选择性也被称为交叉灵敏度。可以通过测量由某一种浓度的干扰气体所产生的传感器响应来确定。这个响应等价于一定浓度的目标气体所产生的传感器响应。这种特性在追踪多种气体的应用中是非常重要的,因为交叉灵敏度会降低测量的重复性和可靠性,理想传感器应具有高灵敏度和高选择性。4、抗腐蚀性抗腐蚀性是指传感器暴露于高体积分数目标气体中的能力。在气体大量泄漏时,探头应能够承受期望气体体积分数10~20倍。在返回正常工作条件下,传感器漂移和零点校正值应尽可能小。气体传感器的基本特征,即灵敏度、选择性以及稳定性等,主要通过材料的选择来确定。选择适当的材料和开发新材料,使气体传感器的敏感特性达到最优。第六节家电常用传感器光传感器现代电测技术日趋成熟,由于具有精度高、便于微机相连实现自动实时处理等优点,已经广泛应用在电气量和非电气量的测量中。然而电测法容易受到干扰,在交流测量时,频率响应不够宽及对耐压、绝缘方面有一定要求,在激光技术迅速发展的今天,已经能够解决上述的问题。磁光效应传感器就是利用激光技术发展而成的高性能传感器。激光,是本世纪60年代初迅速发展起来的又一新技术,它的出现标志着人们掌握和利用光波进入了一个新的阶段。由于以往普通光源单色度低,故很多重要的应用受到限制,而激光的出现,使无线电技术和光学技术突飞猛进、相互渗透、相互补充。利用激光已经制成了许多传感器,解决了许多以前不能解决的技术难题,使它适用于煤矿、石油、天然气贮存等危险、易燃的场所。比如说用激光制成的光导纤维传感器,能测量原油喷射、石油大罐龟裂的情况参数。在实测地点,不必电源供电,这对于安全防爆措施要求很严格的石油化工设备群尤为适用,也可用来在大型钢铁厂的某些环节实现光学方法的遥测化学技术。磁光效应传感器的原理主要是利用光的偏振状态来实现传感器的功能。当一束偏振光通过介质时,若在光束传播方向存在着一个外磁场,那么光通过偏振面将旋转一个角度,这就是磁光效应。也就是可以通过旋转的角度来测量外加的磁场。在特定的试验装置下,偏转的角度和输出的光强成正比,通过输出光照射激光二极管LD,就可以获得数字化的光强,用来测量特定的物理量。环境光传感器环境光传感器可以感知周围光线情况,并告知处理芯片自动调节显示器背光亮度,降低产品的功耗。例如,在手机、笔记本等移动应用中,显示器消耗的电量高达电池总电量的30%,采用环境光传感器可以最大限度地延长电池的工作时间。另一方面,环境光传感器有助于显示器提供柔和的画面。当环境亮度较高时,使用环境光传感器的液晶显示器会自动调成高亮度。当外界环境较暗时,显示器就会调成低亮度,实现自动调节亮度。环境光传感器需要在芯片上贴一个红外截止膜,甚至直接在硅片上镀制图形化的红外截止膜。红外光传感器该红外光传感器使用充电的热电堆与溴碘化铊〔KRS-5窗口来感应580到40000nm的波长。该传感器使得学生可以自己测量一系列现象,包括自己手掌的红外辐射。太阳光传感器1.太阳传感器。它可识别水平,垂直各360度。太阳所在的位置,识别,阴天,多云天,半阴天,晴天及晚上白天。跟踪方位识别。2.识别电路处理和侍服驱动。采用数字芯片完成以上各信息的处理。可侍服各种普通电机,步进电机。整机功耗电流3mA,芯片工作电压5V。国际先进的太阳跟踪设备,采用的是电脑数据理论,需要地球经纬度地区的的数据和设定。电路原理、设备技术复杂。智能太阳跟踪仪采用识别理论技术,电路简单元件少,没有经纬度和数据信息的理论。一年四季太阳运行的路线不用考虑。太阳从哪个方向升起,到哪个方向落下,它都会准确无误的识别太阳升起和落下的位置。如果把他安放在行走的车或船上,不论向何方行驶,跟踪仪都能正对太阳。紫外光传感器该紫外光传感器使用一个过滤片测量紫外光波段〔315nm-400nm。除去滤光片,传感器可同时感应可见光。传感器包括紫外光滤光片,一个瞄准仪,和传感器手柄。第六节家电常用传感器简单原理自60年代末开始,RCLecraw提出有关磁光效应的研究报告后,引起大家的重视。日本,苏联等国家均开展了研究,国内也有学者进行探索。磁光效应的传感器具有优良的电绝缘性能和抗干扰、频响宽、响应快、安全防爆等特性,因此对一些特殊场合电磁参数的测量,有独特的功效,尤其在电力系统中高压大电流的测量方面、更显示它潜在的优势。同时通过开发处理系统的软件和硬件,也可以实现电焊机和机器人控制系统的自动实时测量。在磁光效应传感器的使用中,最重要的是选择磁光介质和激光器,不同的器件在灵敏度、工作范围方面都有不同的能力。随着近几十年来的高性能激光器和新型的磁光介质的出现,磁光效应传感器的性能越来越强,应用也越来越广泛。磁光效应传感器做为一种特定用途的传感器,能够在特定的环境中发挥自己的功能,也是一种非常重要的工业传感器。在电子防盗探测器领域,被动红外探测器的应用非常广泛,因其价格低廉、技术性能稳定而受到广大用户和专业人士的欢迎。但随着入侵者的反侦测技术手段的提高,从而对探头的要求也越来越高,普通被动红外探头的局限性也越来越明显,这样,新一代的被动红外探头也应运而生。因为加拿大的PARADOXSUCURITYSYSTEMSLTD的枫叶牌探头采用了很多最新技术,使用也较为广泛。所以,下面就结合该产品的技术特性来阐述被动红外探头的最新技术。1、反射式光传感器的工作原理及特性反射式光传感器是靠探测人体发射的红外线而进行工作的。探头收集外界的红外辐射通过聚集到红外感应源上面。红外感应源通常采用热释电元件,这种元件在接收了红外辐射温度发生变化时就会向外释放电荷,检测处理后产生报警。1>这种探头是以探测人体辐射为目标的。所以辐射敏感元件对波长为10UM左右的红外辐射必须敏感。2>为了仅仅对人体的红外辐射敏感,在它的辐射照面通常覆盖有特殊的滤光片,使环境的干扰受到明显的控制作用。3>被动红外探头,其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。而且制成的两个电极化方向正好相反,环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用,使其产生释电效应相互抵消,于是探测器无信号输出。4>一旦人侵入探测区域内,人体红外辐射通过部分镜面聚焦,并被热释电元接收,但是两片热释电元接收到的热量不同,热释电也不同,不能抵消,经信号处理而报警。5>多视场的获得,一是多法线小镜面组成的反光聚焦,聚光到传感器上称之为反射式光学系统。另一种是透射式光学系统,是多面组合一起的透镜——菲尼尔透镜聚焦在红外传感器上。6>这要指出的是被动红外的几束光表示有几个视场,并非被动红外发红外光,视场越多,控制越严密。被动红外探头的优缺点：优点：本身不发任何类型的辐射,器件功耗很小,隐蔽性好。

光传感器价格低廉。缺点：◆容易受各种热源、光源干扰◆被动红外穿透力差,人体的红外辐射容易被遮挡,不易被探头接收。◆易受射频辐射的干扰。第六节家电常用传感器超声波传感器超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波,由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的,它具有频率高、波长短、绕射现象小,特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大,尤其是在阳光不透明的固体中,它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波,碰到活动物体能产生多普勒效应。因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是指频率高于20kHz的机械波,由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的,它具有频率高、波长短、绕射现象小,特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大,尤其是在阳光不透明的固体中,它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波,碰到活动物体能产生多普勒效应。因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。组成部分超声波探头主要由压电晶片组成,既可以发射超声波,也可以接收超声波。小功率超声探头多作探测作用。它有许多不同的结构,可分直探头〔纵波、斜探头〔横波、表面波探头〔表面波、兰姆波探头〔兰姆波、双探头〔一个探头反射、一个探头接收等。性能指标超声探头的核心是其塑料外套或者金属外套中的一块压电晶片。构成晶片的材料可以有许多种。晶片的大小,如直径和厚度也各不相同,因此每个探头的性能是不同的,我们使用前必须预先了解它的性能。超声波传感器的主要性能指标包括：工作频率工作频率就是压电晶片的共振频率。当加到它两端的交流电压的频率和晶片的共振频率相等时,输出的能量最大,灵敏度也最高。工作温度由于压电材料的居里点一般比较高,特别是诊断用超声波探头使用功率较小,所以工作温度比较低,可以长时间地工作而不失效。医疗用的超声探头的温度比较高,需要单独的制冷设备。灵敏度主要取决于制造晶片本身。机电耦合系数大,灵敏度高；反之,灵敏度低。指向性超声波传感器探测的范围第一节电子节能灯构成特性电子节能灯是当今世界上最新的光源,主要由灯头、电路板、毛管组成。1、因为节能灯是一个比较先进的节约能源的概念,相同功率亮度为普通灯的5倍。2、其价格是普通灯的好N倍3、但是其使用寿命是普通灯的N倍制造原理三基色节能灯主要是通过镇流器给灯管灯丝加热,大约在1160K温度时,灯丝就开始发射电子〔因为在灯丝上涂了一些电子粉,电子碰撞氩原子产生非弹性碰撞,氩原子碰撞后获得了能量又撞击汞原子,汞原子在吸收能量后跃迁产生电离,发出253.7nm的紫外线,紫外线激发荧光粉发光,由于荧光灯工作时灯丝的温度在1160K左右,比白炽灯工作的温度2200K-2700K低很多,所以它的寿命也大提高,达到5000小时以上,由于它不存在白炽灯那样的电流热效应,荧光粉的能量转换效率也很高,达到每瓦50流明以上。节能灯色温有2700-6500K。一般来说,在同一瓦数之下,一盏节能灯比白炽灯节能80%,平均寿命延长8倍,热辐射仅20%。非严格的情况下,一盏5瓦的节能灯光照可视为等于25瓦的白炽灯,7瓦的节能灯光照约等于40瓦的,9瓦的约等于60瓦的。分析：白炽灯的发光极限是20多流明每瓦,就算30流明吧。大家都知道白炽灯80%的电能是转化为热量的那么〔30流明*<1-80%>=6流明/瓦节能灯最低发光是50流明每瓦〔50流明×<1-80%>÷1/5=50流明/瓦LED灯的发光极限是600流明,而目前国内大部分厂家都能生产出来50-60流明/瓦的LED灯。节能灯一般寿命为5000小时左右,而半导体LED照明灯正常情况下的寿命是5万～8万小时,但LED灯的耗电量只有普通白炽灯、霓虹灯的1/10.因此,如果我国的照明全部采用LED灯,则一年节约的电费相当于建造了6座三峡电站。有关部门应该采取强制措施推广节能产品、加强绿色消费和节约能源的科学宣传力度,并采取政府平抑手段,从资金、税收、产品开发等各个方面,扶持节能产品的开发和使用,把节能产品价格降下来,促使其走近寻常人家。光源组成LED光源,有红、黄、绿、蓝、白、双色、七彩颜色渐变、跳变等多种色彩组合选择。如何普及LED节能灯？首先是采取强制措施推广节能产品,淘汰那些生产工艺落后、能源浪费严重的传统产品；其次是采取政府平抑手段,从资金、税收、产品开发等各个方面,对节能产品的开发和使用实行补贴和补助等扶持措施,把节能产品价格降下来,促使其走近寻常人家；其三是加强绿色消费和节约能源的科学宣传力度,引导人们科学算账,自觉践行绿色消费、节约能源的节约型社会建设主张；其四是规范节能市场管理,严厉打击假冒伪劣产品以次充好败坏节能产品名誉。第二节应急灯应急灯：应急照明用的灯具的总称。消防应急照明系统主要包括事故应急照明、应急出口标志及指示灯,是在发生火灾时正常照明电源切断后,引导被困人员疏散或展开灭火救援行动而设置的。但在日常的检查中发现,单位在消防应急灯具的选型、安装和使用过程中存在着许多问题。应此,合理选择应急照明系统供电控制方式、接线方式,做好日常维护工作,直接影响到消防应急照明系统作用的发挥。应急灯的种类：手提应急灯,消防应急灯,节能应急灯,供应应急灯,水下应急灯,可充电应急灯,太阳能应急灯,多功能应急灯。直流风扇DC-001应急灯,HX-628B充电式应急灯,HX-618C型应急灯,HX-628D型充电式应急灯。控制方式国内使用的应急照明系统以自带电源独立控制型为主,正常电源接自普通照明供电回路中,平时对应急灯蓄电池充电,当正常电源切断时,备用电源〔蓄电池自动供电。这种形式的应急灯每个灯具内部都有变压、稳压、充电、逆变、蓄电池等大量的电子元器件,应急灯在使用、检修、故障时电池均需充放电。另一种是集中电源集中控制型,应急灯具内无独立电源,正常照明电源故障时,由集中供电系统供电。在这种形式的应急照明系统中,所有灯具内部复杂的电子电路被省掉了,应急照明灯具与普通的灯具无异,集中供电系统设置在专用的房间内。与自带电源独立控制型应急灯具相比,集中电源集中控制型应急灯具有便于集中管理、用户自查、消防监督检查、延长灯具寿命、提高应急疏散效能等优点,系统可靠性好、使用寿命长、维护与管理方便、系统价格低。但是集中电源集中控制型应急灯具由于每个应急灯具内没有备用电源〔蓄电池,若供电线路发生故障,则会直接影响到应急照明系统的正常运行,所以对其供电线路敷设有特殊的防火要求。而自带电源独立控制型应急灯具因为在每个应急灯具内都带有备用电源〔蓄电池,所以对供电线路没有特殊的要求,供电线路故障并不会影响到备用电源发生作用。应急灯发生故障时一般也只影响该灯具本身,对整个系统影响不大。在选择应急照明灯时,应根据具体情况合理选择应急照明系统。一般来说,新建工程或设有消防控制室的工程,应尽量在建设过程中统一布线,选用集中电源集中控制型应急照明；对于小型场所、后期整改或二次装潢改造的工程应选用自带电源独立控制型应急照明。接线常用接线方式在日常监督检查中发现,由于接线方式错误导致应急照明灯具不能正常使用的情况很普遍。各应急灯具宜设置专用线路,中途不设置开关。二线制和三线制型应急灯具可统一在专用电源上。各专用电源的设置应和相应的防火规范结合。应急电源与灯具分开旋转的,其电气连接应采用耐高温电线,以满足防火要求。二线制该接法是专用应急灯具常用接法,适用在应急灯平时不作照明使用或24小时持续照明用〔CED标志灯就属于此种类,待断电后,应急灯自动点亮。三线制连接法为应急灯常用的接法,可对应急灯具平时照明状态的开或关进行控制,当电网断电时不论开关处于何种状态,应急灯立即点亮应急。K为平时照明开关。1.对各种接线方式的特点要准确掌握,以免盲目接线,起不了应有作用；2.应急照明如果做为平时照明的一部分,应采用三线式可控接法。3.对于多层公共建筑,如果没有设置消控中心,各个部位的应急照明灯具可以采用加就地开关控制<单灯单控或多灯控制>或配电箱内集中控制的三线式接法。4.有消防控制中心的工程,为了满足当火灾发生时,消控中心能开通火灾层和相关层消防应急照明的要求。第三节声光控制灯声光控制指通过利用声音以及光线的变化来控制电路实现特定功能的一种电子学控制方法。声光控制延时节电灯电路包括声控,光控传感元件,放大器和由555构成的单稳态时电路及降压整流电路。它是一种内无接触点,在特定环境光线下采用声响效果激发拾音器进行声电转换来控制用电器的开启,并经过延时后能自动断开电源的节能电子开关。广泛用于楼道、建筑走廊、洗漱室、厕所、厂房、庭院等场所,是现代极理想的新颖绿色照明开关,并延长灯泡使用寿命。白天或光线较强时,电路为断开状态,灯不亮,当光线黑暗时或晚上来临时,开关进入预备工作状态,此时,当来人有脚步声、说话声、拍手声等声源时,开关自动打开,灯亮,并且触发自动延时电路,延时一段时间后自动熄灭,从而实现了"人来灯亮,人去灯熄",杜绝了长明灯,免去了在黑暗中寻找开关的麻烦,尤其是上下楼道带来不便。概念声光控制指通过利用声音以及光线的变化来控制电路实现特定功能的一种电子学控制方法。声光控制延时节电灯电路包括声控,光控传感元件,放大器和由555构成的单稳态时电路及降压整流电路。声光控制延时开关概念它是一种内无接触点,在特定环境光线下采用声响效果激发拾音器进行声电转换来控制用电器的开启,并经过延时后能自动断开电源的节能电子开关。广泛用于楼道、建筑走廊、洗漱室、厕所、厂房、庭院等场所,是现代极理想的新颖绿色照明开关,并延长灯泡使用寿命。发展前景随着科学技术的发展,公共场所照明控制手段也将逐步更新,除现在已有的声光控开关外,还有微波感应开关和热释远红外感应开关．目前,微波感应开关的抗干扰性能尚不理想,红外感应开关在性能上较为理想,但安装复杂,比较娇气,价格也偏高,比较适合在一些管理完善的场所如宾馆、大饭店楼道及居家庭走廊应用,在普通住宅楼、办公楼道等场所的照明控制考虑到价格、管理及安装方便等因素,根据我国国情,可以预计在相当一段时期内,声光控延时开关将是首选的主流产品,但在家庭走廊、宾馆等场所,声光控延时开关并不是很适用。根据有关调查报告：声光控延时开关在出租应用最为广泛,尤其在中小城市.在21世界节能的时代,声光控延时开关能得到广泛的应用,证明其节能效应.方法、结构、原理控制方法白天或光线较强时,电路为断开状态,灯不亮,当光线黑暗时或晚上来临时,开关进入预备工作状态,此时,当来人有脚步声、说话声、拍手声等声源时,开关自动打开,灯亮,并且触发自动延时电路,延时一段时间后自动熄灭,从而实现了"人来灯亮,人去灯熄",杜绝了长明灯,免去了在黑暗中寻找开关的麻烦,尤其是上下楼道带来不便。主要结构及工作原理声光控制延时开关主要由声控开关、光控开关、延时电路几部分组成。声控是通过柱极体话筒采集声音,并产生脉冲信号。光控电路则是由光敏电阻控制,光敏电阻在有光和无光状态下电阻阻值差距很大,能产生高低电平及通过逻辑器件控制电路。延时电路则是由电阻和电容组成的充放电电路组成,通过电容的充放电来实现的。最常用的延时电路是555,靠外接电容和电阻来控制时间,计算容易,缺点是延时时间不能很精确。第四节调光灯具工作原理由电阻R2、电位器RP1、电容C组成阻容移相电路,调节RP1,即可改变双向晶闸管V的导通角,从而改变灯泡EL的亮度。电阻R1为限流电阻。C的充电速度还与并联回路有关。在R1、RP2固定的情况下,分流的大小由光敏电阻RL的阻值来决定。当电网电压上升时,灯光亮度增加,RL阻值变小,分流增大,电容C两端电压上升变慢,晶闸管V导通角减小,输出电压减小,灯光亮度下降；反之,当电网电压下降时,RL阻值增大,分流减小,晶闸管导通角增大,输出电压增加,灯光亮度增加。这样一来,灯光亮度就自动地稳定在设定值〔由RP]决定。②元件选择双向晶闸管、双向触发二极管、电位器和电容的选择；光敏电阻RL可选用MG41、MG42、MG43、MG45等型硫化镉光敏电阻。③调试最好用一台0～250V单相自耦调压器调节。光敏电阻安装在台灯座的适当位置,使灯光能照到它。输入220V电压,调节电位器RP1,使其阻值为零〔电位器RPz调到适当位置,使电灯EL最亮。接着将RP1调到最大值,电灯应发出微光。将RP1调到某一位置,电灯发出一定亮度的光。然后将调压器调到240V．这时灯泡亮度应不变,否则,应调节RP2及光敏电阻RL的光线进入量；再将调压器调到200V,这时电灯的亮度也应不变,否则应适当调节RP2及RL的光线进入量。如此反复调整几次即可。电灯发光亮度最好用照度仪测试。电路如图3-79所示。它是利用光反馈来稳定照度的。第一节常用电动机的结构与原理电动基础知识在家用电器中,电动器具约占60％左右。这些电动器具都是将电能转换为机械能而做功的,如洗衣机、电风扇、搅拌器、真空吸尘器、地板打蜡机等。

电动类器具为适应不同的使用要求,往往采用各种调速装置以控制电动机的转速。因此,电动机及其调速装置,是家用电动器具的核心部件。

功率：家用电动器具所使用的电动机,一般不需很大功率,90％以上是微型电机,其输出功率一般都在750W以下,而更多的是在20～600W之间。这些电动机体积较小,机壳外径大都在160mm以下。

家用电动器具所使用的电动机种类很多。

如洗衣机、电风扇上常用有单相交流电容式电动机、罩极式电动机；吸尘器则常用通用电动机<交直流两用电动机>或永磁式直流电动机等

按照国家标准和我国现行的标准,小功率电动机指折算至1500r／min<转／分>时连续额定功率不超过1kw的电动机,曾称为驱动微电机或分马力电动机。这类电动机在工业生产现代化、办公室自动化和家庭中应用极广,如小型机床、电动工具、农业器械、园艺工具、医疗器械、车辆电器、办公器具、音傍设备、计时及定时器、计算机外围设备、军享装备、轻工机械及其它工农业、商业、交通乃至人们日常生活的各个领域,几乎无处不用到小功率电动机。在图02-23中列出的部分办公自动化和家庭用的器具和设备都有小功率电动机驱动的身影。

单相异步电动机按起动方式分为电容运转式电动机、罩极式电动机和分相起动电动机,而分相起动电动机又分为电阻分相电动机和电容分相电动机。

对于电容运转式和罩极式电机,由于副绕组回路不需装置起动开关,所以起动过程最为简单；对于电阻起动式和电容起动式、电容起动电容运转式电动机,副绕组回路中都串联丁一个起动开关,起动时起动开关闭合,待转速上升到75—80％同步转速时,起动开关自动断开,将起动绕组或起动元件从电源切除。但无论是哪种型式的单相异步电动机,起动时都是两相绕组同时工作的。

第一节常用电动机的结构与原理单相异步电动机是靠220V单相交流电源供电的一类电动机,它适用于只有单相电源的小型工业设备和家用电器中。单相异步电动机由定子、转子、轴承、机壳、端盖等构成。工作原理在交流电机中,当定子绕组通过交流电流时,建立了电枢磁动势,它对电机能量转换和运行性能都有很大影响。所以单相交流绕组通入单相交流产生脉振磁动势,该磁动势可分解为两个幅值相等、转速相反的旋转磁动势和,从而在气隙中建立正转和反转磁场和。这两个旋转磁场切割转子导体,并分别在转子导体中产生感应电动势和感应电流。该电流与磁场相互作用产生正、反电磁转矩。正向电磁转矩企图使转子正转；反向电磁转矩企图使转子反转。这两个转矩叠加起来就是推动电动机转动的合成转矩。不论是正转磁场还是反转磁场,他们的大小与转差率的关系和三相异步电动机的情况是一样的。若电动机的转速是,则对正转磁场而言,转差率为：对反转磁场而言,转差率为：单相异步电动机的T-s曲线见左图由图可知单相异步电动机的主要特点有：〔1n=0,s=1,T=T++T-=0,说明单相异步电动机无启动转矩,如不采取其他措施,电动机不能启动。〔2当s≠1时,T≠0,T无固定方向,它取决于s的正、负。〔3由于反向转矩存在,使合成转矩也随之减小,故单相异步电动机的过载能力较低。电容分相式起动工作原理启动时开关K闭合,使两绕组电流I1,I2相位差约为90°,从而产生旋转磁场,电机转起来；转动正常以后离心开关被甩开,启动绕组被切断。罩极式单相电机的工作原理定子通入电流以后,部分磁通穿过短路环,并在其中产生感应电流。短路环中的电流阻碍磁通的变化,致使有短路环部分和没有短路环部分产生的磁通有了相位差,从而形成旋转磁场,使转子转起来。上图中电机的转动方向：瞬时针旋转。因为没有短路环部分的磁通比有短路环部分的磁通领先。3使用单相异步电动机功率小,主要制成小型电机。它的应用非常广泛,如家用电器〔洗衣机、电冰箱、电风扇、电动工具〔如手电钻、医用器械、自动化仪表等。第一节常用电动机的结构与原理永磁直流电机永磁直流电机按照有无电刷可分为永磁无刷直流电机和永磁有刷直流电机。永磁无刷直流电机永磁无刷直流电动机是由一块或多块永磁体建立磁场的直流电动机,其性能与恒定励磁电流的他励直流电动机相似,可以由改变电枢电压来方便地调速。与他励式直流电动机相比,具有体积小、效率高、结构简单、用铜量少等优点,是小功率直流电动机的主要类型。基本原理永磁无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成,是一种典型的机电一体化产品。1.电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法,同三相异步电动机十分相似。电动机的转子上粘有已充磁的永磁体,为了检测电动机转子的极性,在电动机内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成,其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号,以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号,用来控制逆变桥各功率管的通断,产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号,用来控制和调整转速；提供保护和显示等等主电路是一个典型的电压型交-直-交电路,逆变器提供等幅等频5-26KHZ调制波的对称交变矩形波。永磁体N-S交替交换,使位置传感器产生相位差120°的U、V、W方波,结合正/反转信号产生有效的六状态编码信号：101、100、110、010、011、001,通过逻辑组件处理产生T1-T4导通、T1-T6导通、T3-T6导通、T3-T2导通、T5-T2导通、T5-T4导通,也就是说将直流母线电压依次加在A+B-、A+C-、B+C-、B+A-、C+A-、C+B-上,这样转子每转过一对N-S极,T1-T6功率管即按固定组合成六种状态的依次导通。每种状态下,仅有两相绕组通电,依次改变一种状态,定子绕组产生的磁场轴线在空间转动60°电角度,转子跟随定子磁场转动相当于60°电角度空间位置,转子在新位置上,使位置传感器U、V、W按约定产生一组新编码,新的编码又改变了功率管的导通组合,使定子绕组产生的磁场轴再前进60°电角度,如此循环,永磁直流电机将产生连续转矩,拖动负载作连续旋转。正因为永磁直流电机的换向是自身产生的,而不是由逆变器强制换向的,所以也称作自控式同步电动机。2.永磁无刷直流电机的位置传感器编码使通电的两相绕组合成磁场轴线位置超前转子磁场轴线位置,所以不论转子的起始位置处在何处,电动机在启动瞬间就会产生足够大的启动转矩,因此转子上不需另设启动绕组。由于定子磁场轴线可视作同转子轴线垂直,在铁芯不饱和的情况下,产生的平均电磁转矩与绕组电流成正比,与他励直流电动机的电流-转矩特性一样。电动机的转矩正比于绕组平均电流：Tm=KtIav〔N·m电动机两相绕组反电势的差正比于电动机的角速度：ELL=Keω〔V所以电动机绕组中的平均电流为：Iav=〔Vm-ELL/2Ra〔A其中,Vm=δ·VDC是加在电动机线间电压平均值,VDC是直流母线电压,δ是调制波的占空比,Ra为每相绕组电阻。由此可以得到直流电动机的电磁转矩：Tm=δ·〔VDC·Kt/2Ra-Kt·〔Keω/2RaKt、Ke是电动机的结构常数,ω为电动机的角速度〔rad/s,所以,在一定的ω时,改变占空比δ,就可以线性地改变电动机的电磁转矩,得到与他励直流电动机电枢电压控制相同的控制特性和机械特性。永磁无刷直流电机的转速设定,取决于速度指令Vc的高低,如果速度指令最大值为+5V对应的最高转速：Vc〔maxónmax,那么,+5V以下任何电平即对应相当的转速n,这就实现了变速设定。当Vc设定以后,无论是负载变化、电源电压变化,还是环境温度变化,当转速低于指令转速时,反馈电压Vfb变小,调制波的占空比δ就会变大,电枢电流变大,使电动机产生的电磁转矩增大而产生加速度,直到电动机的实际转速与指令转速相等为止；反之,如果电动机实际转速比指令转速高时,δ减小,Tm减小,发生减速度,直至实际转速与指令转速相等为止。可以说,永磁直流电机在允许的电网波动范围内,在允许的过载能力以下,其稳态转速与指令转速相差在1%左右,并可以实现在调速范围内恒转矩运行。由于永磁无刷直流电机的励磁来源于永磁体,所以不象异步机那样需要从电网吸取励磁电流；由于转子中无交变磁通,其转子上既无铜耗又无铁耗,所以效率比同容量异步电动机高10%左右,一般来说,永磁直流电机的力能指针〔ηcosθ比同容量三相异步电动机高12%-20%。3.由于永磁无刷直流电机是以自控式运行的,所以不会象变频调速下重载启动的同步电动机那样在转子上另加启动绕组,也不会在负载突变时产生振荡和失步。中小容量的永磁无刷直流电机的永磁体,多采用高磁能积的稀土钕铁硼〔Nd-Fe-B材料。因此,稀土永磁无刷电动机的体积比同容量三相异步电动机缩小了一个机座号。第一节常用电动机的结构与原理单相串励电动机单相串励电动机具有电刷和换向器,属于直流电动机中的一种,其励磁绕组和电枢绕组串联,因既可使用直流电源又可使用交流电源,又称为交直流两用电动机〔或称通用电动机。单相串励电动机具有起动转矩大、过载能力强、转速高、体积小、重量轻等优点,因而广泛用于各种电动工具和日用电器中,在一些小型机床、医疗器械中也有使用。一、单相串励电动机的基本结构单相串励式电动机的结构与电磁式直流电动机相似,也是由定子、电枢〔转子和结构件〔机座、端盖等组成,如图３１所示。定子由凸极形状的硅钢片叠压而成,嵌有励磁绕组。励磁绕组与电枢绕组的串联方式有两种：一种是电枢绕组串接在两个励磁绕组中间,如图３２〔a所示；另一种是两个励磁绕组串联后再与电枢绕组串联,如图３２〔b所示。两种方式原理相同,即两个励磁绕组所形成的磁极极性必须相反。在实际应用中,以第一种方式使用较多。图３１单相串励电动机结构示意图二、单相串励电动机的运转原理通过在第二章讨论直流电动机的反转原理中知道,只要励磁绕组和电枢绕组其中之一改变电流方向,就能使电动机反转；但如果两个绕组的电流同时反向,则电动机的转向不变。单相串励电动机的工作原理就是建立在直流串励电动机工作原理基础上的,当用直流电源供电时,电动机的工作情况与直流串励电动机相同；当用交流电源供电时,虽然电枢电流和励磁电流交变,所产生的磁通也交变,但只要磁通Φ和电枢电流Ia同相,则所产生的电磁转矩总是正值,如图３３所示,即电磁转矩的方向是恒定不变的。由图３３可见,单相串励电动机在交流电源上所产生的电磁转矩平均值Tcp等于最大转矩Tm的１／２。第二节电风扇电风扇是一种利用电动机带动扇叶旋转来加速空气流动,从而达到改变周围环境温度,实现通风换气、降温散热目的的电器。

㈠种类

家用电风扇的种类很多,规格品种齐全,都已形成系列产品,归纳起来可分为如下几类：

1、按使用电源分类可分为交流<单相和三相>、直流和交直流两用电风扇三种。

2、按电动机的型式分类可分为单相交流罩极式、单相交流电容运转式、直流和交流两用的串激整流式等三种。

㈡家用电风扇的规格

各类电风扇的规格是按电风扇的扇叶直径来划分的,如表02-05所示。

㈢电风扇的主要技术性能指标

1、风量与输入功率

风量是指在单位时间内电风扇所送出的空气流量,单位是m3/min。它与电动机输入功率及扇叶的形状有关。

2、使用值

电风扇的使用值表示风量与输入功率的关系。其含义是指：风扇在额定电压、额定频率和最高转速挡运转时,实测的输出风量<m3/min>与实测的电动机输入功率<W>之比。

它表征了在单位电功率消耗时电风扇所输出的风量。电风扇的使用值越大,它把电能转变为风能的效率就越高。3、调速比

带调速的电风扇,在额定电压、额定频率下,其最低挡转速与最高档转速之比,称作调速比。它一般用百分数来表示。调速比反映了电风扇高、低挡转速差别程度。

4、启动性能

电风扇启动性能合格是指,有调速的电容运转式台扇在额定频率和85％的额定电压下,罩极式台扇在额定频率和90％的额定电压下,调速器处于最低挡位,摇头机构处于工作范围内的任一位置上,电动机轴线成水平时,均能由静止状态顺利启动；无调速器的电风扇按上述工作状态,在80％的额定电压下也能由静止状态顺利启动。

5、安全性能

在有关标准中,对各类风扇电动机的绝缘电阻、泄漏电流、湿热试验、温升限值、机械强度、耐久性、阻燃、接地等22项检测项目都做了明确的规定。在这里,我们简要介绍其中的几项。

<1>绝缘性能电风扇的带电部分与其金属壳体之间的绝缘电阻热态下和潮湿条件下都不应低于2MΩ。

<2>温升限值电风扇电动机在运转时,由于涡流等损耗会使电动机温度升高。根据使用的绝缘材料,电风扇电动机不同部位的允许温升应不高于表02-06中的允许值。

表02-06电风扇各部分的允许温升

<3>泄漏电流。电风扇达到稳定温升时的电流,一般不允许超过0.3mA。

<4>电气强度。电风扇的带电部分与其金属壳体之间的绝缘,应能经受1.5kV正弦交流电压历时1min的电气强度试验,而不发生击穿。调速原理和方法

电风扇电动机常用的调速方法有抽头法、串接电抗法、串接电容法、晶闸管调压法。

①抽头调速法

抽头法是通过变换接线的抽头,改变定子绕组的匝数,从而改变定子的主磁通,达到调速的目的。这是一种最简单的调速方法,其特点是用料省、成本低、耗电少、效率高。这种方法也有明显的不足：由于绕组抽头接线较多,使电动机制造工艺复杂；调速级数受到限制,一般为三级；这种方法广泛用于使用二极或四极电容运转式电动机和罩极式电动机的台扇,而不宜用于多极电动机风扇。

②串联电抗和串接电容调速法

该方法是将风扇电动机的绕组串接适当的电抗器件<电抗器或电容器组>,以达到降压调速的目的。这种调速方法的优点是,电动机不需要特殊加工,接线简单,工艺性好,调速性能较好。而且调速的档数也不受限制；其缺点是,增加了电抗器的费用,同时也使风扇的体积和重量增加。这种方法多用于吊扇调速,台扇也有用。

吸排油烟机抽油烟机主要有机壳、风道、风机、止回阀、集排油装置、照明装置、电源开关和电源线等构成。机壳有壳体和面板两部分组成,采用冷轧薄钢板表面喷塑处理而成,不仅外形光洁,美观不生锈,而且耐用度高和易于清洁。电机电机是抽油烟机的核心部分,采用全封闭的单相电容运转式异步电动机；铁壳全封闭,电机轴承为双列滚珠轴承,绝缘等级为E极绝缘,启动电容的容量为4微法左右。风轮采用离心式风轮。其直径为220mm/240mm。有硅合金铝片冲压而成,经久耐用不变型,动平衡性能好。风道为烟气的通道,由冷轧薄钢板表面喷塑处理而成,风道结构的合理性决定了整个抽油烟机的排风量和噪音。止回阀采用塑料而成,作用是防止烟气倒灌。排烟装置由集油盒、排烟管、集油杯和导油环构成。照明装置普通中世纪采用15~40W白炽螺口灯泡：欧式机、近吸式采用冷光源灯,外有一块可拆式的透明有机玻璃片,将灯具封闭起来,避免烹饪时油烟沾污和腐蚀灯具,保证电器安全。电源开关采用轻触式开关或机械开关控制工作状态。工作原理抽油烟机安装于炉灶上部,接通吸油烟机电源,驱动电机,使得风轮作高速旋转,使炉灶上方一定的空间范围内形成负压区,将室内的油烟气体吸入吸油烟机内部,油烟气体经过油网过滤,进行第一次油烟分离,然后进入烟机风道内部,通过叶轮的旋转对油烟气体进行第二次的油烟分离,风柜中的油烟受到离心力的作用,油雾凝集成油滴,通过油路收集到油杯,净化后的烟气最后沿固定的通路排出。第四节吸尘器家用真空吸尘器家用吸尘器是用来代替人工进行清洁工作的一种器具,它不但适用于清洁地板、天花板、墙壁、家具等硬质表面,也可以清洁地毯、帐帘、服装等软质表面,甚至对于缝隙、凹凸不平的表面上的灰尘也能很方便地清除。使用吸尘器进行清洁工作时,突出的优点是能有效地将灰尘吸聚起来,不会使尘埃飞扬,能保持室内空气的洁净,因此清洁程度和工作效率很高。

1、吸尘器的类型

⑴按使用功能分类

器用于清除干状灰尘和碎杂物。湿式吸尘器可用来吸除地面上的污水按使用功能,可分为干式、湿式和干湿两用式、吸尘打蜡式。干式吸尘、洗涤液<吸水型>或吸除废油、油污等<吸油型>。干湿两用式除具有干式吸尘器的性能外．还可以用来吸除污水或泡沫污物。吸尘打蜡式兼有吸尘和打蜡两种功能,但吸力较差,以打蜡为主。

⑵按外形结构分类

根据吸尘器的外形及结构,可分为立式、卧式、便携式三类。

2、吸尘器的结构

无论哪种吸尘器,其基本结构大致相同,主要有外壳、电动机、风机、滤尘器、吸尘附件、控制电路等组成。

⑴外壳吸尘器的外壳起支承各零部件及保护内部结构的作用,一般由工程塑料制成。立式吸尘器分为上下两部分,上面部分内部安装有电动机、风机、消音装置、灰尘指示器、外部有提把,电源开关。下面部分装有吸尘部分,桶壁上有吸入口,桶底装有脚轮。

⑵电动机吸尘器采用单相串激式电动机。这种电动机体积小、转速高,电源频率为50Hz时,每分钟旋转2万转～4万转,并且起动转矩大,机械特性软,负载重时转速下降,负载轻时转速上升,特别适合于吸尘器的工作情况,其结构主要由定子、转子、机壳、轴承、电刷等部件组成。

风机是吸尘器产生负压的组件,由动叶轮和静叶轮组成。电动机驱动叶轮高速旋转,动叶轮间的空气受离心力作用向外运动。从静叶轮边缘旋入。由中心处排出,形成一定的风压与风量,在叶轮的前端形成—定的负压。为了提高吸尘效率及缩小风机体积,风机往往做成多级叶轮结构。

⑶过滤部件由过滤器与集尘室组成,主要作用是过滤带尘的空气,经过滤后灰尘留在集尘室内,较干净的空气进人风机后从出风口排出。

⑷阻塞保护阀由阀壳、阻塞片、弹簧组成。当过滤器上灰尘过多滤孔被阻塞时,风机入口处真空度增大,阻塞片在外界大气压力下,克服弹簧张力向下移动,将阻塞保护阀打开,外界空气不经过滤网直接经保护阀流入风机,并冷却电动机,起到保护作用。

3、吸尘器的工作原理

各类吸尘器的工作原理大致相同,都是由起尘、吸尘、滤尘来清除灰尘的。

工作时,通过吸尘器前端的吸刷把灰尘打搅起来,由于吸尘器内电动机驱动风机高速旋转,使其中的空气不断得到能量,并以极高的速度排出风机,结果在风机前端的吸尘部产生负压,形成瞬时真空,在这个负压作用下被过滤器通常用滤网绒布、过滤纸等材料嵌装在骨架上,以便增大滤尘面积及清除滤网上的灰尘,集尘室是集存灰尘的地方,立式吸尘器,其下桶就是集尘室