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,2.5-15,m,之间,的红外线最易被物体汲取，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,2.5,一,15,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，假设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,克服内阻作盘旋流动产生热量，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,300kHz3000MHz,。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。食物是汲取微波的一种介,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、枯燥、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,各种电热器具的根本结构,=,电热元件,+,操作元件所组成，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、平安和经济性。,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，为防止电热丝变形、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,d1.0mm,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根底上开展起来,热源：红外电热元件发出的波长为,2.5-15m,的远红外线。,根本原理：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、板状和红外线灯等多种，在家电产品中最常见的是管状远红外电热元件。,管状远红外电热元件为乳白色透明石英材料制成,(,简称石英辐射管,),，内壁,1cm,2,有,20008000,个直径为,0.03-0.05mm,的小气泡。可产生出较强的远红外辐射。在石英管内装置有引出端的螺旋合金制成的电热丝，两端用耐热绝缘材料密封，以隔绝外界空气，防止电热丝氧化。其结构如图,2-5,所示。,1.3,温度操作元件,操作元件,-,在家用电热器具中，往往需要对发热功率、加热温度或通电工作时间进行操作、调节和显示，承担操作调节功能的元件称为操作元件分类,-,按其操作的目的可分为温度操作、功率操作和时间操作,3,种类型。,温度操作元件,在家用电热器具中，常用的温度操作元件有热双金属片式温控元件、磁性温控元件、热敏电阻及热电偶。,1,热双金属片式温控元件,结构,-,热双金属片由热膨胀系数不同的两种金属薄片轧制结合而成，其中一片热膨胀系数另一片热膨胀系数小。,原理,-,在常温下，两片金属片保持平直，当温度上升时，热膨胀系的一片伸长较多，使金属片向热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，热双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带动电触点的闭合或断开，使电源接通或关断。,2.,磁性温控元件,结构,-,主要由永久磁钢和感温软磁组成，如图,2-6,所示。,原理,-,在位置固定的感温软磁下有一个永久磁钢，永久磁钢的下面有一弹簧以一定的拉力向下拉它。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重力之和，因而当永久碰钢与软磁贴近，即软磁吸住永久磁钢，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,优点,-,温度操作准确，动作可靠、迅速。,缺点,-,复位时需使用者用手压操作钮使永久磁钢托起，与软磁相吸。,应用,-,磁性温控元件广泛应用于电饭锅,3,热敏电阻,热敏电阻是一种敏感元件，,特点,-,电阻值随温度的变化而显著变化。具有结构简单、体积小、寿命长、温度操作精确、易于实现远距离的测量与操作的特点。,原理,-,利用这一特性将温度的变化转换为电量的变化，然后经放大电路放大，推动执行机构实现对电热元件的操作。,4,、热电偶,结构,-,热电偶是由两根不同成份，但都具有一定热电特性材料构成的热电极所组成。将其一端相互焊接起来，称为热电偶的工作端或热端，插入校测介质中测量其温度。热电偶的另一端称为自由端或冷端，与仪器仪表相连接形成电路，如图,27,所示。,原理,-,使用时，当热端温度大于冷端温度时，在电路中产生电动势即产生电信号，此电信号经放大后操作执行机构，到达调节和操作温度的目的。,特点,-,热电偶温控元件结构简单，精确可靠，温度调节范围广，但系统复杂、价格高,应用,-,常用于较大型电热器具中，如储水量在,100L,以上的热水器、大型电烤炉等产品中。,1,4,功率操作元件,对电热器具中的电热元件进行功率操作、也可到达对温度的调节功能。功率操作的方法主要有以下几种：,(1),开关换接操作,对装置数支电热元件的电热器具，在工作时利用开关使元件之间的通断，以及串并联等不同的组合，改变电热元件与电源的连接方法，从而得到不同大小的功率。,特点,-,这种操作方法其结构及线路系统简单、多档调节、可靠性高、价格低且适用于控温精度要求不太高的器具中。,(2),二极管整流操作,二极管整流操作是利用转换开关将二极管接入电路中，利用二极管的整流作用，将单相正弦波电压变成脉动的单相半波电压。对纯电阻性负载，在二极管截止期间，电路中没有电流，从而使平均发热功率降低了一半。,(3),晶闸管调功操作,晶闸管调功操作是通过改变晶间管的导通角，操作电路使电,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。晶闸管操作电路假设与热敏电阻等俭测元件相结合，则能,实现对电热器具的自动操作。,1.5,时间操作元件,时间操作元件俗称定时器。利用时控元件对电热元件的工作时间进行操作。,其时间范围有,0,5min,、,0,30,、,0,60 min,及,0,12h,等多种,.,分类：机械式和电子式。,目前两种定时器在实际中都行广泛的应用,.,2.1,电暖器,用途,-,电暖器可供家庭、医院等室内空间取暖使用,.,分类,-,裸露式、罩壳式、辐射式及散热式等多种型式。,1,散热式电暖器,定义,-,散热式电暖器又称为电热水汀是以自然对流传热为,主要热交换形式的一种电暖器。,结构,-,两种形式,散热片式,-,以金属薄板散热片套压在电热管上，如图,2-8,所示,腔体式,-,将电热元件安装在带有散热筋的腔体中，腔内注有水,或油以提高其热传导性，如图,2-9,所示。,2.,家用电热器具,特点,-,两种结构电暖器因有大面积的散热片，使电热元件的散热效果显著提高（自然对流的换热效率）。,散热式电暖器，都装有可调节热双金属控温器，以便操作室内的取暖温度，或操作腔体内的介质温度。有的散热式电暖器还带有,4,只小轮便于改变安放位置。,优点：平安可靠、散热面大、外表温度低,(85,以下,),、热平安性好。,缺点是热惯性较大，升温较馒。,2.,辐射式电暖器,辐射式电暖器又称为红外线电暖器。,结构：由石英辐射管式电热元件作发热体，安装于反射板前以加强热辐射，以辐射传热为主要热交换方式，其结构如图,2-10,所示。辐射式电暖器一般装行,1-3,支石英辐射管电热元件，利用功率调节开关，使这些元件以不同的组合投入工作。,近年来市场供给的这类电暖器型式较多，样式有卧式、立式以及带转动摇摆机构等不同型式，但其根本原理相同。,电暖器的常见故障与检修,电暖器的常见故障及检修方法见表,2-2,2.2,电热水器,用途：电热水器主要用来加热水供给人们淋浴或洗涤,提供热水。,分类：其结构原理可分为贮水式和速热式两种。,特点：,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、加热速度快、使用方便等优点，但功率较大、易发生漏电现象，目前家庭很少使用它。,贮水式热水器,一般功率在,2kw,以下平安可靠，受到消费者广泛应用，本节主要介绍贮水式电热水器的结构及根本原理,一、贮水式电热水器的根本结构,箱体系统,+,制热系统,+,操作系统,+,进出水系统所组成,.,结构如图,2-11,所示。,1,、箱体系统,-,外壳、起贮水保温的作用。,外壳是根本框架，一般为筒状,所用材料有塑料、冷轧板和彩板等：,筒身穿孔用于安装挂架和指示仪表等，,下面的大孔用于安装更换加热器部件。,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、不锈钢板和钢板内搪瓷等几种；,镀锌板使用的时间一长便易生锈、腐蚀、易漏、寿命短；,不锈钢材料的内胆使用寿命较长，目前广泛使用，但时间长久,以后焊缝易产生漏水现象，内服易结污垢，影响水质：,优质钢板采用先进内搪瓷工艺构成的内胆不易结垢、水质卫生,也较理想，但喷涂工艺要求高，产品价格高，目前被广泛使用。,1,、箱体系统,箱体系统由外壳、内胆和保温层等构成，起到贮水保温的作用。,(1),镁阳极,