認(rèn)知家用電器常用設(shè)備與元器件知識分享

現(xiàn)代家電原理與維修第2章家用電器常用設(shè)備與元器件本章要點家用電器中常用交流電動機、直流電動機的類型及結(jié)構(gòu)家用電器中常用電熱元件的類型及應(yīng)用家用電器中常用檢測控制元件的類型及應(yīng)用交流電動機的拆裝與檢修實訓(xùn)2.1常用電動機的類型及結(jié)構(gòu)

冰箱、空調(diào)器以及家用電動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機主要是單相異步電動機、單相串激式電動機和永磁式直流電動機。由于每種家用電器功能不同，對所使用的電動機的具體要求也不同。圖1-1單相異步電動機的轉(zhuǎn)動原理

在圖1-1中上圖為電流波形圖，下圖為電動機定子截面圖，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的方向，圖中所示為三個不同時刻的定子電流磁場，可以直觀看出，合磁場隨時間而旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子因此獲得啟動轉(zhuǎn)矩，一旦啟動，單相電動機就能自行運轉(zhuǎn)。家用電器使用的單相異步電動機,是根據(jù)運轉(zhuǎn)繞組與啟動繞組中電流的相位差產(chǎn)生方法不同來分類的，主要有電容式、電阻啟動式和罩極式。1.電容式單相異步電動機

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

這種電動機也叫電阻分相式（RSIR）電動機，其接線圖如圖1-3所示。定子繞組也分為運轉(zhuǎn)繞組（主繞組）與啟動繞組（副繞組）。啟動繞組采用線徑較細(xì)的導(dǎo)線繞制，匝數(shù)少，電感較小，電阻較大（呈阻性）；而運轉(zhuǎn)繞組采用線徑較粗的導(dǎo)線繞制，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），所形成的合成磁場是一個旋轉(zhuǎn)磁場，此磁場與轉(zhuǎn)子作用形成轉(zhuǎn)矩，致使電動機能啟動運轉(zhuǎn)。啟動繞組由于線徑細(xì)，匝數(shù)少，不能長時間通電。為此啟動繞組中都設(shè)啟動開關(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，啟動開關(guān)斷路，啟動繞組脫離電源，電動機進(jìn)入正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)。此類電動機多用于中小型電冰箱。1.1.2單相串激式電動機

單相串激電動機因?qū)⒍ㄗ予F心上的激磁繞組和轉(zhuǎn)子上的電樞繞組串聯(lián)起來而得名，流過激磁繞組和電樞繞組為同一電流。當(dāng)單相串激電動機接入如圖a所示電源時，根據(jù)右手定則，定子磁場為下方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，電樞作逆時針方向轉(zhuǎn)動。改變電源方向，如圖b所示，同樣方法可判斷出轉(zhuǎn)子仍為逆時針方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)串激電動機接入交流電時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向也不變，如圖c所示。其特點是交、直流兩用，體積小，重量輕，轉(zhuǎn)矩大，轉(zhuǎn)速高。而且通過調(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轉(zhuǎn)。單相串激式電動機主要應(yīng)用于吸塵器、小型手電鉆、電動縫紉機、多功能食品加工機等。2.2電熱元件

家用電器中很重要的一類是電熱器具,它是將電能轉(zhuǎn)換為熱能的電器。按電加熱原理分類有電阻加熱、遠(yuǎn)紅外線加熱、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，常見的電熱元件有電阻式電熱元件、遠(yuǎn)紅外線電熱元件和PTC電熱元件。2.2.1電阻式電熱元件

1.開啟式螺旋形電熱元件這類元件是電熱絲繞制成螺旋狀后嵌在絕緣或絕熱材料制成的盤面凹槽里或?qū)Ｓ弥Ъ苌?，電熱絲直接裸露在空氣中，發(fā)出的熱量主要以輻射和對流的方式傳給欲加熱物件。2.罩蓋式電熱元件該類元件是將電熱絲放置在罩蓋中，常見的形式有下圖所示的兩種，其中（a）多用于電灶中，而（b）則多用于普通型電熨斗。3.封閉式管狀電熱元件這類元件是將電熱絲置于絕緣導(dǎo)熱材料的封閉系統(tǒng)內(nèi)，圖1-2是常見的外形不同的幾種密閉式管狀電熱元件（簡稱電熱管）。

圖1-3為管狀電熱元件的結(jié)構(gòu)示意圖。

除上述三類主要的電熱元件外，還有電熱板、繩狀電熱元件和薄膜型電熱元件等。2.2.2遠(yuǎn)紅外線電熱元件

遠(yuǎn)紅外線加熱方法的熱源是紅外電熱元件發(fā)出的波長為2.5～15μm的遠(yuǎn)紅外線。其基本原理是：先使電阻發(fā)熱元件通電發(fā)熱，靠此熱能來激發(fā)紅外線輻射物質(zhì)，使其輻射出紅外線對物體加熱。它具有升溫迅速，穿透能力強，節(jié)省能源和時間的特點。遠(yuǎn)紅外線電熱元件有管狀、板狀和紅外線燈等多種。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個直徑為0.03～0.05mm的小氣泡?？僧a(chǎn)生出較強的遠(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。紅外線燈的結(jié)構(gòu)和普通照明用的白熾燈大致相同，紅外線燈的結(jié)構(gòu)見圖b所示。2.2.3PTC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)溫度低于居里點時，近似為一個阻值較小的電阻，可以小到十幾歐姆，但當(dāng)溫度高于居里點時，PTC阻值隨溫度升高而急劇增大，增加量可達(dá)103～105倍，這時可以認(rèn)為是處于開路狀態(tài)，如圖所示。“居里點”是一個特殊的溫度值，由材料的配合比例與生產(chǎn)工藝決定。常見產(chǎn)品的居里點從幾十度到幾百度都有，可以按照實際需要選用。2.3檢測控制元件

2.3.1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，熱膨脹系數(shù)大的一片伸長較多，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，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動，帶動電觸點的閉合或斷開，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，軟磁吸住永久磁鋼，使得它們所帶動的兩個觸點閉合，電熱元件通電發(fā)熱。一旦電熱元件發(fā)熱超過預(yù)定值，溫度上升到感溫軟磁的居里點時，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，推動執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)對電熱元件的控制。它具有易于實現(xiàn)遠(yuǎn)距離測量與控制的特點。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如圖所示。

（4）熱電偶熱電偶是一種能將溫度轉(zhuǎn)換成電勢的傳感器。它的工作原理是物體的熱電效應(yīng)。組成熱電偶的導(dǎo)體稱為“熱電極”。熱電偶所產(chǎn)生的電動勢稱為“熱電動勢”。熱電偶的兩個結(jié)點中,置于溫度為T的被測對象中的結(jié)點稱為測量端,又稱工作端或熱端,而置于參考溫度為TO的另一結(jié)點稱為參考端，又稱自由端或冷端。使用時，當(dāng)熱端溫度大于冷端溫度時，在電路中產(chǎn)生電動勢即產(chǎn)生電信號，此電信號經(jīng)放大后控制執(zhí)行機構(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)射極之間的電壓來檢測溫度，可用于電冰箱、空調(diào)器、電飯鍋、洗碗機等家用電器中。它們在電路中工作時，集電極電流一般穩(wěn)定在0.1mA，對溫度檢測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反映的。被檢測的溫度增大時，熱敏三極管的基極與發(fā)射極之間的電壓隨之變小。2.3.2功率控制元件

功率控制的方法主要有：（1）開關(guān)換接控制對裝置數(shù)支電熱元件的電熱器具，在工作時利用開關(guān)改變元件之間的通斷以及串并聯(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的單相半波電壓。對純電阻性負(fù)載，在二極管截止期間，電路中沒有電流，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元件相結(jié)合，則能實現(xiàn)對電熱器具的自動控制。2.3.3時間控制元件

時間控制元件俗稱定時器。利用時控元件對電熱元件的工作時間進(jìn)行控制。其控制的時間范圍有0～5min、0～30min、0～60min及0～12h等多種。按定時器的結(jié)構(gòu)原理可分為機械式、電動式和電子式。1.機械式定時器機械式定時器主要由發(fā)條，齒輪傳動系統(tǒng)、機械開關(guān)組件及電觸點等部分組成，其中機械開關(guān)組件是完成定時過程的關(guān)鍵。

2.電動式定時器電動式定時器主要由微型同步電機、減速機構(gòu)、機械開關(guān)組件及電觸點等部分組成,其工作原理與發(fā)條式定時器基本一致，只是用微型同步電機代替了發(fā)條機構(gòu)作為動力源，提高了定時的精度。3.電子式定時器電子式定時器一般采用555集成電路構(gòu)成，通過充電電容電壓上升所用的時間來實現(xiàn)電路的定時，控制電位器可使定時時間在某一范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào),電子式定時器定時更為準(zhǔn)確、方便。2.3.4氣體檢測元件與濕度檢測元件

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