家用电器基础与维修技术.ppt

家用电器基础与维修技术,第一讲 127 第二讲 2845 第三讲 4671 第四讲 72130,第1章 家用电热器具,本章要点 家用电热器具的种类及加热方式 电热水器的结构与工作原理 高频电磁灶的工作原理（与故障检修实训） 自动保温式电饭锅的结构、工作原理（与维修实训） 微电脑控制电饭锅的电路分析（与故障检修） 微波炉的结构、工作原理（与故障检修实训）,1.1 家用电热器具的基础知识,1.1.1 家用电热器具的类型,1.按电加热方式的原理分类 1）电阻加热、 2）远红外线加热、 3）电磁感应加热 4）微波加热。,2.按用途分类 1）电炊具； 2）取暖用具； 3）卫生洁具及其他,1.1.2 家用电热器具的基本结构,1.发热部件 常见的电热元件：电阻式、红外线式、 PTC式。 2.温控部件 常用的温控部件： 3.安全装置,1.1.3 电热元件,家用电器中很重要的一类是电热器具,它是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加热等4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。 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、安全性和经济性。 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PTC电热元件。,1. 电阻式电热元件,常用的几种电阻式电热元件 开启式螺旋形电热元件 云母片式电热元件 金属管状电热元件 电热板 绳状电热元件,2. 远红外线电热元件,远红外线电热元件有管状、板状和红外线灯等。,远红外线：波长为2.515m。 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：升温迅速， 穿透能力强，节省 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，红外线灯的结构见图b所示。,管状远红外电热元件为乳白色透明石英材料制成，内壁每1cm2就有20008000个直径为0.030.05mm的小气泡。可产生出较强的远红外辐射。其结构如图a所示。,“居里点”是一个特殊的温度值，由材料的配合比例与生产工艺决定。常见产品的居里点从几十度到几百度都有，可以按照实际需要选用。,PTC器件是一种正温度系数的热敏电阻。当温度低于居里点时，近似为一个阻值较小的电阻，可以小到十几欧姆，但当温度高于居里点时，PTC阻值随温度升高而急剧增大，增加量可达103105倍，这时可以认为是处于开路状态，如图所示。,3. PTC电热元件,1.1.4 温控器件 1.温度控制器件 1）双金属片 2）磁性温控元件 3）热电偶 2.功率控制器件 3.时间控制器件,1）双金属片式温控元件 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大，另一片热膨胀系数小。,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所示。,1.温度控制器件,2）磁性温控元件,磁性温控元件主 要由永久磁钢和 感温软磁组成， 如图所示。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,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。,以一定的拉力向下拉它。,3）热敏电阻,热敏电阻是一种敏感元件，其特点是电阻值随温度的变化而显著变化。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控制。它具有易于实现远距离测量与控制的特点。 一般按温度系数可分为负温度系数热敏电阻(NTC)、正温度系数热敏电阻(PTC)和临界温度系数热敏电阻(CTR)。这三种热敏电阻的电阻率与温度的变化曲线如图所示。,4）热电偶 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“热电极”。热电偶所产生的电动势称为“热电动势”。热电偶的两个结点中,置于温度为T的被测对象中的结点称为测量端,又称工作端或热端,而置于参考温度为TO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。 5) 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在0 .1mA，对温度检测后的输出值是以热敏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，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,功率控制的方法主要有： 1.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。 2.二极管整流控制 利用二极管的整流作用，实现半功率加热。 3.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自动控制。,3.时间控制元件,时间控制元件俗称定时器。利用时控元件对电热元件的工作时间进行控制。其控制的时间范围有05min、030min、060min及012h等多种。按定时器的结构原理可分为机械式、电动式和电子式。,1.机械式定时器 机械式定时器主要由发条，齿轮传动系统、机械开关组件及电触点等部分组成，其中机械开关组件是完成定时过程的关键。,2.电动式定时器 电动式定时器主要由微型同步电机、减速机构、机械开关组件及电触点等部分组成,其工作原理与发条式定时器基本一致，只是用微型同步电机代替了发条机构作为动力源，提高了定时的精度。,3.电子式定时器 电子式定时器一般采用555集成电路构成，通过充电电容电压上升所用的时间来实现电路的定时，控制电位器可使定时时间在某一范围内连续可调,电子式定时器定时更为准确、方便。,1.1.5 温度保险器件 1.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。其优点是可以多次重复使用。 2.温度熔丝,1.1.6 漏电保护器,1.2 电热水器,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式两种。 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。而贮水式热水器一般功率在2kW以下，安全可靠。,1.2.1 贮水式电热水器的基本结构,贮水式电热水器的结构图,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。,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。,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多种。,（1）镁阳极 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。,（2）保温层 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。,2.制热系统,陶瓷发热器,陶瓷间接加热简图,3.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。,1）温控器：除用于控制水温外，还兼有自动保温的功能。,温控器有双金属片温控器、蒸汽压力式温控器和电子温控器。,2）漏电保护器：在电热水器的漏电保护器中，将15mA确定为危险电流，正常的动作范围为1530mA。,4.进出水系统,进出水系统由进、出水管，混合阀，安全阀和沐浴喷头等组成。,1)混合阀外形图,2）安全阀 自动排压，保护内胆,1.2.2 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,温度检测与控制原理： 水位检测控制原理： 指示器工作原理：,（1）温度检测与控制原理： 传感器RT，温度设定RP，电压比较器LM339d，温度低于设定值输出高电平，温度达到设定值输出低电平。 （2）水位检测控制原理： 水位传感器通过反相器（IC1MC14069）驱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2/6水位时才能接通加热器，保证在2/6水位以下不加热。由4069（4）脚输出经LM339db控制。 （3）工作指示： 加热红灯亮， LM339a输出高电平。 停止加热绿灯亮， LM339c输出高电平。,2. 储水式电热水器控制电路分析,由单片机控制定时加热，6位共阳极LED数码管显示时、分、秒。 单片机AT89C2051，内含2kB FLASH E2PROM，比MCS-51少两个并行接口（P0、P2），其余兼容。 P3.0输出控制信号。P3.7检测按键状态。 P1.4P1.7输出段码经74LS47译码为7段LED驱动信号，P3.4P3.6输出位码经74HC138 译码为6位显示器驱动信号。 RST复位。,74HC138功能表 输出低电平有效,74LS47BCD-7段数码管译码器/驱动器。低电平有效,小结：,1.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、电磁感应加热、微波加热。 （2）按用途分类：电炊具、取暖用具、卫生洁具及其他。 2.常用电热元件 电阻式，远红外式，PTC 3.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TA感应电压信号使IC输出高电平，VT导通、VTH导通，脱扣器L线圈得电，铁心吸入带动电源开关QF断开、复位按钮SA自动弹起。电路通过试验按钮SB模拟漏电状态，调整R2将漏电电流整定为22.5mA。图中RV为压敏电阻，起到过电压保护作用。,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。 5.电热水器典型电气电路 6.电热水器实用控制电路 （1）水位开关控制电路原理：水位开关通过反相器IC1驱动LED指示水位高度。控制只有水位达到2/6高度时才能通电加热。IC1脚输出高电平，IC2（b）脚输出高电平，VT导通、KA吸合，通电加热。 （2）温度控制电路原理：温度低于设定温度，IC2（d）脚输出高电平，VT导通、KA吸合，通电加热。温度达到设定温度，IC2（d）脚输出低电平，VT截止、KA释放，不加热。 （3）状态指示电路原理：加热时，IC2（a）13脚输出高电平，红灯亮。加热完毕，IC2（c）14脚输出高电平，绿灯亮。,作业题： 教材：1.2、1.3（图1-12 ）。 补充：1.说明图1-18水位控制原理和水温控制原理。,（4）温度设定电路原理：通过RP调节改变IC2（d）的反相端比较电压。 7.单片机定时开关原理 由单片机控制定时加热，6位共阳极LED数码管显示时、分、秒。 P1.4P1.7输出段码经74LS47译码为7段LED驱动信号，P3.4P3.6输出位码经74HC138 译码为6位显示器驱动信号。 P3.7检测按键状态。 P3.0输出控制信号。 RST复位。,1.3.1 自动保温式电饭锅,1.基本结构,1）外壳,2）内锅,3）电热板,4）磁性温控器与双金属片温控器,磁性温控器,电热板,1.3.2 电子自动保温电饭锅,1.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。,2.控制原理,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。,煮饭时按下煮饭按键，微动开关的触点C-NC接通，煮饭灯亮，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72C左右时，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103C左右时，磁钢限温器动作，使微动开关触点C-NC断开，加热板断电，煮饭指示灯熄灭，与此同时，触点C-NO被接通，保温灯亮。由于此时锅内温度较高（高于72C），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态，锅体和锅盖加热器仍不能工作。当锅内温度降至72C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72C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72C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,1.性能特点与煮饭程序,1）大米吸水膨胀过程,2）大功率加热蒸煮过程,3）维持沸腾过程,4）二次加热,5）焖饭过程,6）保温过程,2.结构与工作原理,微电脑电饭锅增加了控制电路、操作面板与温度传感器等,电饭锅煮饭程序,微电脑电饭锅控制电路,MH8841是CMOS 4位单片机，内部固化电饭锅煮米饭的最佳程序(包括吸水、保持、沸腾、焖饭、再加热和保温六道工序)。煮米饭程序分为正常程序和非正常程序。 正常程序：工作时，MH8841通电复位，接通煮饭开关SAl，自动记录从40升到50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序。 非正常程序：当SAl接通，若温度高于40，则在60s内不停地测温，直至在60s内测到温度低于40时，才开始正常煮饭程序。,煮饭：SA1接通，单片机 的K2端为高电平，执行内部ROM中的正常煮饭程序。R0端输出高电平，VTl导通，继电器吸合，煮饭加热器通电。 保温：SA2接通，单片机的K1端为高电平，R1端输出高电平，射随器VT2触发晶闸管导通，保温加热器通电。 锅底温度检测：煮饭开始后传感器检测内锅温度。当锅内沸腾后，R0端输出低电平，VTl截止，继电器释放，煮饭加热器断电，保温加热器以半功率工作保持锅内沸腾，直至锅底水干。,结束：当饭煮熟时，单片机的Q6端输出高电平，晶体管VT3导通，相当于切断了SAl和SA2，两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。若不用餐，电饭锅进入保温工序，使内锅温度保持在70左右。,电饭锅的测温电路，是由LM393电压比较器及电阻电桥(由Rt、及Rf、R17、R18和RC)组成。当温度传感器检测到的温度与执行程序中的设定温度不同时，电桥不平衡，LM393的7脚输出高电平经VDl7、VDl6加到SA3，决定再加热的时间；当电桥平衡时，LM393的7脚输出低电平，加热器停止工作，电饭锅转入下一个工序工作。,按照固化的煮饭程序，测温电路相应设定了5个测温点，各个工序的设定温度取决于MH8841输出端Q0Q4的电平。当Q0Q4端中的某一端输出(如Q0)为高电平时，与此对应的二极管VDl8VD22中的一只(VDl8)导通，把电阻R40R95中的一只(R40)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4050所用的时间超过1000s时，煮饭程序会自动终止，转入非正常程序，R9端长时间输出高电平，晶体管VT5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。,电源变压器二次侧为50Hz、9V，经晶体管VT4整形后加至MH8841的K3端作为时基信号，使R9端输出高电平，将VDl4接通。当频率为60Hz时，不接VDl4。 二极管VD30、VD31是用来选择显示方式的，可使发光二极管VD24VD29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。,小结：,1.自动保温式电饭锅 （1）基本结构 外壳、内锅、电热板、磁性温控器、双金属片温控器。 （2）控制电路 按下磁性温控器，温度低于70时，磁性温控器和双金属片温控器触点都闭合；温度高于70时，双金属片温控器触点断开，温度达到103时，磁性温控器触点断开，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。 2.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。,（2）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。 3.微电脑控制电饭锅 （1）煮饭程序 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 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1-28所示。 煮饭控制，保温控制，温度检测控制电路，报警电路。 作业：1.7、1.8、1.13（说明图1-28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） 补充：画出用电压比较器构成的施密特触发器电路。,1.4 电磁灶,按电磁感应加热的电流频率分类：使用15kHz以上高频电流的为高频电磁灶；使用50Hz或60Hz工频电流的为低频电磁灶。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 。,电磁灶是利用电磁感应加热方法烹调食物的，具有热效率高，安全性好，控温准确以及清洁卫生等优点，烹调食物时无明火和热辐射，使食物虽然不具有焦黄色泽及特殊香味，但可以最大限度地保留食物中的营养成份。,高频电磁灶的基本结构如图所示，灶台台面是一块高强度、耐冲击的陶瓷平板(结晶玻璃)，台面下边装有高频感应加热线圈(即励磁线圈)、高频电力转换装置及相应的控制系统，台面的上面放着平底烹调锅。,0.4.1 高频电磁灶加热原理,高频电磁灶一般为厚度小于80mm的薄形台式结构。 图1-29是其内部结构示意图。 主要由灶面板、加热线圈、印制电路板、大功率输出管及散热器、排气扇等组成。,1.高频电磁灶的基本结构,电感线圈,工作过程 交流电源整流逆变高频交流线圈金属烹调锅电涡流锅体的内阻热能,2.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17kHz。 不能用铜和铝锅。在20kHz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下，有效电流截面较50Hz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于电磁灶。,铁锅：普通铁磁性锅导磁性大，在20kHz时仍有较大的表面电阻(约为铜锅或铝锅的2050倍)，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，也可以使用复合板的锅体(如不锈钢与碳素钢的复合板)。,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。 表0 烹饪锅材料的电气性能(低频时参数),1.4.2 高频电磁灶的工作原理,高频电磁灶的频率变换主电路,1.谐振型 交流220V电源经整流， L2是扼流圈， C2是滤波电容。 VT是功率控制管。由VD， L1与 C1组成串联谐振电路。控制与保护电路实现功率因数校正与保护。,VT导通时，L1中电流迅速增加， VT截止时，L1与C1发生串联谐振，谐振频率为,控制VT导通时间，使加热功率在150-1500W可调，功率组件VT（IGBT）用34只耐高压（1500V），大电流（5A）的高频大功率晶体管并联组成，并强制通风。,采用微电脑控制的电磁灶电路框图,2.强迫振荡式 如图示，它由外部电路对其进行控制，其输入电路采用Boost升压式变换电路并进行输入功率因数校正，使电网侧的输入电流与输入电压同相位。该电路由三大部分组成，,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VTlVT4组成高频桥式逆变电路；L为电磁灶换能线圈；由TMP87PH46N构成控制电路。,了解,1.4.3 高频电磁灶控制与保护电路实例分析,高频电磁灶均有完善的控制与保护电路，现简要介绍图1-32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荡器（IC3d）触发大环路振荡器起振，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。 大振荡环路：,当电路接通电源时，由IC3d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C21微分产生一个窄脉冲，经VD19加到IC3a的同相端脚,经IC3a整形放大，再经IC2a进行脉宽调制后从IC2d的脚输出，送至激励级VT1放大，由功放级输出，使加热线圈L1中流过高频脉冲电流，加热线圈上的脉冲信号又反馈到IC2c中进行整形放大后，再送到IC3a的同相端，使大环路振荡器起振。正常工作。,若灶面板上有适配的锅具，电流互感器（电流取样）将从主电路中采样得到一个足够的电压，使比较器IC3c翻转，IC3c的脚输出低电平，VD24导通，使IC3d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。,瞬态保护： 电路中IC1a起瞬态保护作用，当电网电压突变以及锅体挪离灶面板的瞬间，B+的突变分量经C6耦合，IC1a倒相，通过VD9封锁大环路振荡，从而保护输出功率管。IC1b作瞬态保护后的延时触发，又使大环路振荡器起振。,过热保护：IC2a作为锅、功率管的过热保护，热敏电阻Rt检测锅底温度，热继电器KA安装在散热管上检测功率管温度。IC3b和IC2d共同构成大环路振荡器的脉宽控制，即功率调节。,VT6是过电压保护，VT9、VT10为欠电压保护，VT11为过电流保护。,1.4.3 电磁灶的使用与维护 正确使用电磁灶可获得最佳的使用效果和延长其使用寿命，一般应注意以下几点。 1)电磁灶工作时应远离电视机、收录机等家用电器，或错开它们的使用时间，以防电磁干扰。 2)电磁灶为专用锅体，一般不宜交换或借用。严禁使用非导磁材料制成的锅。在确实需要更换锅体时，应在锅底放一块磁性不锈钢板，作为热传导过渡。 3)不得用铁器等硬物削刮灶台面板和锅底，并随时注意灶台是否有裂缝或损伤，以防汤水等漏入灶内而引起电气元件受潮或损坏。 4)灶台上不能放置导磁材料制品，严禁锅体空烧或干烧，以免灶台面板过热干裂损坏。,1.4.4 电磁灶的常见故障与检修 电磁灶的结构和电源较为复杂，容易发生故障的地方很多，因此检测和维修也比较复杂，其常见故障的现象、产生故障的原因及检测和排除故障的措施分述如下。,小结： 1.家用高频电磁灶使用20kHz以上高频电流。 2.高频电磁灶由灶面板、加热线圈、控制系统（印制电路板、大功率输出管（IGBT）及散热器）、排气扇等组成。 3.高频电磁灶的工作过程：交流电源整流逆变高频交流（L1、C1构成谐振）线圈金属烹调锅电涡流锅体的内阻热能。 4.高频电磁灶控制与保护电路分析（图1-32） （1）低频振荡器：当电路接通电源时，由IC3d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C21微分产生一个窄脉冲，经VD19加到IC3a的同相端脚，触发大环路振荡。,（2）大环路反馈振荡：触发脉冲经IC3a整形放大，再经IC2a脉宽调制后从IC2d的脚输出，经激励级VT1VT5放大，由功放级输出，使加热线圈L1中流过高频脉冲电流；加热线圈上的脉冲信号反馈到IC2c进行整形放大后，再送到IC3a的同相端，使大环路振荡器起振。正常工作。 （3）锅具检测：若灶面板上有适配的锅具，电流互感器采样主电路电流，输出足够的电压，使比较器IC3c翻转，IC3c的脚输出低电平，VD24导通，使IC3d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。若无锅或锅径太小时，蜂鸣器产生报警。 （4）瞬态保护：IC1a为瞬态保护电路，当电网电压突变以及锅体挪离灶面板的瞬间，B+的突变分量经C6耦合，IC1a倒相，通过VD9封锁大环路振荡，从而保护输出功率管。IC1b作用是瞬态保护后延时触发大环路振荡器起振。,(5)过热保护：IC2a作为锅、功率管的过热保护，热敏电阻Rt检测锅底温度，热继电器KA安装在散热管上检测功率管温度。信号经IC2b控制激励级。 （6）过欠压保护和过流保护：VT6是过电压保护，检测电源电压，信号经IC3b控制脉宽调制电路；VT9、VT10为欠电压保护，检测电源电压，信号经IC2b控制激励级； VT11为过电流保护，检测线圈电流，信号经VD16控制脉宽调制电路。 IC3b和IC2d共同构成大环路振荡器的脉宽控制，进行功率调节。 作业： 1-16、1-17、1-18。 补充：说明图1-32大环路振荡和过热保护过程。,1.5 微波炉,微波炉又称为微波灶，其用途多样，功能齐全，不仅能煲、蒸、煮、炖、烤食物，而且还具有快速解冻和杀菌消毒等多种功能。微波的炉优良性能、快捷烹饪以及烹饪食物高质量等特点，目前家庭普及率越来越高。,1.5.1 微波炉加热原理及特点 1. 微波及其特性 （1）微波 微波一般是波长为1m1mm，频率为300MHz300GHz范围的电磁波，属于超高频波段。微波在空气中的传播速度与光相同为3105km/s。为避免对通信、雷达导航、广播电视等系统的干扰以及使微波器件统一化和标准化，加热用的微波频率国际统一规定为2450MHz(家用)和915MHz(商用)，其波长为12.25cm和32.8cm，属于厘米波。 （2）微波的特性 微波就是电磁波，它具有一般电磁波的共性。它在传输过程中遇到不同物体时，会发生反射、透射和被吸收等现象。,微波的反射特性 微波在传输中，遇到铜、铁、银等金属良导体时会发生反射。因此常用金属材料来隔离微波。微波炉中用金属板材制作壳体、内腔和波导等部件，用金属网栅外加钢化玻璃制作炉门观察窗。 微波的透射特性 微波在传输中，遇到玻璃、陶瓷、云母、塑料等绝缘体时会发生透射，微波能很少被吸收。因此常用玻璃、陶瓷、塑料等非金属材料制作微波专用器皿。 微波的致热特性 微波在传输中，遇到含水和脂肪的物质时，会发生致热现象。是因为这些物质吸收微波能后，转化为热能。,2.微波加热原理 能够吸收微波能转化为热能的物质，通常称为微波介质。微波介质的分子都是极性分子，又称为电偶极子或偶极子，在无外加电场作用时，极性分子的热运动使其杂乱排列，物质整体对外呈现电中性。如果将极性分子物质置于电场中，极性分子就会按电场的方向排列，这种现象称为极性分子的转向极化。电场越强极化作用越强，当电场消失后，极性分子又恢复为常态；当电场方向改变时，极性分子也随之改变方向；微波炉中，电场方向变化频率为2450MHz，极性分子则以每秒钟24.5亿次的速度摆动，产生大量的运动热和碰撞摩擦热，实现了将微波的电场能转化为热能。这就是介质吸收微波能进行加热的机理。 可见，微波加热，介质所产生的热量与介质本身的性质、微波的电场强度以及微波的频率等因素有关。,3.微波加热特点 (1) 食物内、外同时发热，故加热迅速，省时省电。 (2)加热均匀 不会出现传统加热外焦、内生的现象。 (3)加热过程清洁卫生 无烟尘等二次污染，且不影响环境温度。 (4)烹饪的食品质量好 由于微波加热时间短，可以最大限度保留食品中的维生素等营养成分，能较好保持食品的色、香、味、质。 另外，微波加热过程容易控制，操作方便，安全可靠。 4.微波炉的主要技术指标 微波炉的主要技术指标包括安全性能指标和技术性能指标两类。安全性能指标：如防触电、防起火燃烧、防微波泄漏等。它是由国家标准(GB4706.1和GB4706.21)规定的，属于强制性标准，生产厂商必须严格遵照执行。技术性能指标：如微波效率、微波输入输出功率、微波泄漏等。,现在，国产微波炉执行的是原机械工业部行业标准QBll98-91标准规定技术性能指标。主要有： (1)电源电压 额定电源电压为单相220V 1050Hz。 (2)微波输出功率 在额定电源电压下工作，其微波输出功率应在额定值的90115以内。 (3)额定输入功率 在额定电源电压下工作，其输人功率应在额定值的115以内。 (4)微波效率 在额定电源电压下工作，其微波输出功率与微波炉的输入功率之比取百分数为微波炉的微波效率，一般不应低于50。 (5)微波泄漏 国际和国家标准都严格规定，即在距微波炉5cm处测量微波功率密度应低于5mW/cm2(IEC335-2-25或GB4706.21)。目前，国产微波炉，实际微波泄露量一般均为W级，比二标准低数百倍。国家最新标准为lmWcm2。,其实，人体受微波辐射伤害的可能性和程度，是取决于微波泄漏量以及人体接受微波辐射时间的长短两个因素。也就是人体接受微波辐射积累的剂量，即微波辐射强度与接受辐射时间的乘积，其单位为Mw.h/cm2。国际和国家有关标准规定，人体在短时间、间断接受微波辐射的情况下，每日剂量不得超过400mW.h/cm2。如果微波炉每天平均工作1h，按国际标准规定微波炉的微波泄漏量为5mW/cm2时，其每日剂量也只有5mW.h/cm2远低于400mW.h/cm2。另外，人体除具体操作的手会与微波炉的炉门直接接触或近到5cm以内，其他部位均远大于此距离，况且微波能量在空气中的衰减很大，所以，人们使用微波炉是不存在什么安全问题的。,1.5.2 微波炉基本结构,图示为普通控制型微波炉的基本结构示意图。普通控制型微波炉主要是由磁控管、炉腔、炉门、定时和功率分配器等主要元器件组成。,普及型,电脑控制型,微波炉的基本组成部分,1.炉腔：食物加热场所。 2.炉门：由金属框架和 玻璃观察窗组成 3.磁控管 4.波导,5.搅拌器 6.漏磁变压器和整流器 7.定时器 8.功率调节器 9.过热保护器,1.炉腔 微波炉的炉腔又称为谐振腔，它是微波炉对食物进行加热烹饪的地方。一般要求它对微波能量具有良好的密封防泄露性能、微波能量在炉腔内分布要均匀以及要与磁控管匹配良好。,微波炉的炉腔是一个多模谐振腔，它的几何尺寸设计有利于增加谐振模式的数量、保证炉腔与磁控管的良好匹配、使微波在炉腔内分布均匀以及改善微波的传输特性。另外，一般都在炉腔的底部安装有转盘、在炉腔的顶部安装有搅拌器，以利于更加均匀加热食物。 当微波由波导传入炉腔时，若二者的谐振频率相同，就会在炉腔内产生共振现象。微波能量在炉腔内空间连续反射，对食物进行加热烹饪。,2.炉门 微波炉的炉门是炉腔的一个重要组成部分，除了与炉腔要求相同外，还要求它能保证微波能量通过门缝的泄露量不能超标，以确保使用安全。微波炉经过长时间使用，即使外表层受到沾污、氧化、甚至有一定程度的损伤，,炉门仍能保持良好的电气密封性能。在炉门附近也不应出现放电打火、过热现象。一般要求炉门经过10万次以上的开、关，仍能正常工作。 在微波炉工作过程中，在保证微波能量不泄露和良好保温性能条件下，还要便于观察食物的烹饪程度(还要)，一般都在炉门上设有特殊结构的玻璃观察窗。观察窗的玻璃夹层中设有金属微孔网栅(其网孔的直径经过精密计算)，通过观察窗(炉腔内还设有炉灯)即可观察到食物，又可防止微波的泄露。微波炉的微波泄露量主要取决于炉门，因此一般都采用一些特殊的防微波泄露措施。如在炉门上设有多重安全联锁开关系统，若炉门未关好，微波炉就不能通电工作；为了有效防止微波从炉门与腔体之间的缝隙泄露出来，现在多采用扼流槽结构的门体。,图示为扼流槽结构炉门示意图。它是在炉门的四周设置扼流槽，扼流槽的几何尺寸是根据1/4波长阻抗变换器的原理设计而成。采用这种炉门，即使炉门与炉腔之间存有缝隙，但从,微波电性能来看仍处于短路状态，微波能量不能外泄。另外，扼流槽还具有引导微波反向的作用，在扼流槽口处微波会与逆向的反射波相互抵消。所以，扼流槽结构的炉门，即使不使用微波吸收材料，也能达到很好的防微波泄露效果。当然，一般还是在扼流槽与门框之间设有吸收微波的密封圈，可以有效吸收掉少量的泄露微波。,炉门联锁开关 为了确保使用者的安全，防止微波的泄露，在炉门上设置了联锁开关。图示为炉门联锁开关结构示意图。它是由门开关按扭、初级门锁开关(第1门锁开关)、次级门锁开关(第门锁开关)、监控短路开关、门钩以及启动联锁机构等部件组成。炉门联锁开关与门钩相互配合联动，确保微波炉在炉门未关好或处于开启状态时，磁控管断电而不能工作。,3.磁控管 磁控管是一种真空电子器件，有脉冲型和连续波型两种。脉冲型主要应用于雷达发射机。连续波型磁控管是微波炉的心脏。对连续波型磁控管的频率稳定性要求不高，但效率要求却较高，并且要求过载能力强。,(1)磁控管结构与工作原理 连续波型磁控管主要包括管芯、磁路和散热器三部分。 管芯主要由阴极、阳极和微波能输出(天线)三部分组成。磁路是由永久磁铁、轭铁、极靴组成。散热器就是压箍在管芯阳极筒上的一组散热片。,管芯的阳极采用高纯度的无氧铜材料制成。阳极内腔是由偶数个扇形(或孔槽形)腔口连接而圆形腔体，即微波谐振腔，谐振频率为2450MHz50MHz。管芯的阴极是采用发射电子能力很强的钍钨丝(或纯钨丝)材料绕成螺旋状，再经碳化工艺处理而成碳化钍钨丝直热式阴极(灯丝)，同心安装在阳极筒内轴线位置。这种直热式阴极(灯丝与阴极合二为一)的最大特点是延时短(一般为1020s)。,磁控管工作时，在阳极和阴极之间加上4kV左右的电压(为使用安全通常把阳极接地，阴极加负高压)，灯丝(阴极)两端加34V的交流电压。阴极受热发射电子，在电场力和轴向磁场力的共同作用，形成频率为2450MHz的高频振荡，并由发射天线引至微波输出口，通过波导管传输到炉腔。为保证磁控管正常工作，阳极必须外加散热装置，家用微波炉磁控管的散热装置主要有散热片和冷却风扇。,常用磁控管的主要技术参数,4.波导管 磁控管产生的微波能量是通过波导管传输到炉腔的，微波炉采用较多的是矩形波导管。波导管的一端与磁控管天线相接，另一端与炉腔相通。,波导管是采用金属钢板制成，其内壁镀有金属良导体银。微波炉工作波长必须小于波导管的临界波长，其尺寸/2a，家用微波炉按2450MHz，一般选用ab=86.35mm43.18mm的波导管。,5.微波搅拌器 电场模式搅拌器。由专用小电动机带动导电性能好的金属叶片，安装在波导的输出口处，以每分钟几十转的低速旋转，不断被改变微波的反射角度，将微波反射到炉腔内各个点上。 也可依靠承托食物的转盘旋转改变微波场的分布，而不设搅拌器。 6.漏磁变压器 由于磁控管功率大、电压高，为减小体积和重量、降低生产成本，家用微波炉采用漏磁变压器。漏磁变压器又称高压变压器或稳压变压器。漏磁变压器为磁控管提供4000V的阳极高压和3.3V的灯丝电压，并实现自动功率调节。,(1)漏磁变压器的结构 漏磁变压器它主要由铁心和绕组两部分组成。 漏磁变压器的一次线圈和二次线圈之间的窗口装有漏磁铁心，提供磁分路。工作时，磁分路产生一定量的漏磁通，以使磁控管的阳极工作电流稳定，也就是使磁控管的输出功率稳定。,(2)漏磁变压器的稳压原理 漏磁变压器的一次侧工作在磁非饱和区，二次侧工作在磁饱和区。在磁控管工作时，漏磁变压器高压绕组中电流使铁心产生磁饱和。无论何种原因引起变压器输出高压升高时，高压绕组的电流随之增大，造成磁饱和程度的加深，通过磁分路的漏磁通量也随之增多，使变压器的二次输出电压下降；相反，如果阳极电流要下降时，磁分路的漏磁通也要减小，同样会限制阳极电流的下降。达到了稳压的目的。 当漏磁变压器的一次输入电压在10范围变化时，其二次输出电压仅有3的变化。漏磁变压器可以为磁控管提供稳定的阳极电压(一般为2100V)和灯丝电压(34V)。,(3)漏磁变压器的主要特性 漏磁变压器具有体积小、重量轻、功率容量大、稳压范围宽、绕组电流密度高(一般一次绕组为7.6A/mm2左右、二次高压绕组6.8A/mm2左右、灯丝绕组为10A/mm2左右)、允许温升高(可达160K)、耐压高(可达ACl0kV)、短路特性好等特点。因此，对漏磁变压器所选用的材料和制造工艺要求都很高，它的造价也比较高，它与磁控管一样为微波炉的核心元件之一。,高压电容和高压整流二极管 高压电容和高压整流二极管组成一个半波倍压整流电路，为磁控管提供一个直流高压。高压电容的容量一般为1F左右，耐压为2100V，并在其两极并有一个10M的放电电阻(在电容的壳体内)。高压整流二极管的耐压在10kV以上，额定电流为lA，通常用高压硅堆来代替。由于高压电容的补偿作用，使微波炉整机功率因数高达95以上。,7.定时器 普通微波炉采用电动式定时器，由微型永磁同步电动机驱动，其开关与功率控制开关组合在一起。当设定时间到，切断微波炉工作电源。高档微波炉采用电子数显式定时器。,8.功率调节器 微波炉的功率调节不是调节电压，而是调功，即调节磁控管的通电间歇时间（PWM），由定时器电动机带动凸轮控制触点通断时间。其他有晶闸管控制方式、变压器抽头切换方式。控制通电时间占设定时间的百分率：,9.热继电器 热继电器一般安装在磁控管的外壳上，串接在漏磁变压器的一次电路中。正常情况下热继电器触点处于闭合状态，异常高温时热继电器动作，触点断开，切断电源，保护磁控管，一般动作温度为120。热继电器的恢复温度通常比动作温度低30左右。,10.微电机 微波炉中使用的微电机有风扇电机、功率分配定时器电机、搅拌器电机和转盘电机。在微电脑控制的微波炉中，只有风扇电机、搅拌器电机和转盘电机。风扇电机一般采用单相罩极式微电机，定子绕组正常直流电阻为200300；功率分配定时器电机一般采用微型永磁同步电机；转盘电机一般采用3W永磁同步电机，转盘在电机的驱动下，以58r/min的速度旋转，转盘电机定子绕组正常直流电阻为68k。 此外，微波炉还设有烧烤加热器、压敏电阻等元器件。,1.5.3 工作原理,1.普通型微波炉的工作原理,普通型微波炉的控制电路如图1-38所示。图中SA1为电源开关，SA2，SA3为门联锁开关，SA4为定时开关，SA5为功率调节开关，ST为碟形双金属片构成的磁控管过热保护开关。 微波炉工作时，关上炉门，主联锁开关SA3闭合，联锁监控开关SA2断开。当设定烹饪时间后，定时器开关SA4闭合，炉灯H亮，若功率调节器设定在最高挡位时，则功率调节开关SA5也是闭合的，这时只须按下启动按钮，SA1闭合，微波炉开始工作。,220V，50Hz电源接通初级回路，转盘电动机、风机、定时电动机和功率调节电动机均转动，定时器开始计时，此时，漏磁变压器次级高压绕组输出2100V的高压，经高压二极管（或高压硅堆）和高压电容C半波倍压整流后，转换为4kV左右的直流电压加在磁控管的两极，使磁控管的阳极与阴极之间形成一个高压电场区。漏磁变压器灯丝绕组输出3.15V的电压直接供给磁控管的阴极（灯丝），使其被加热而发射电子。在电场和磁场的共同作用下，电子在谐振腔内形成振荡，产生2450MHz的微波能，微波能经波导管传输耦合进入微波炉腔，经过炉腔内壁多次反射，对腔内放置的食物加热，放在转盘上的食物不断旋转，使食物被均匀加热。设定时间终了时，定时器复位铃响，SA4断开，加热结束。断开电源开关SA1，按下开门按钮，联锁开关动作，SA3断开，SA2闭合，炉门打开后，即可取出烹饪好的食物。,磁控管供电电路 如图所示，它主要包括灯丝(阴极)电源和阳极高压电源两部分电路。磁控管供电电路主要由漏磁变压器、高压电容和高压二极管等元件组成。由漏磁变压器稳压，电路结构十分简单。灯丝(阴极)由漏磁变压器灯丝专用绕组提供3.3V左右10A的电源；阳极高压电源由漏磁变压器的二次高压绕组和半波倍压整流电路组成。为了使用者的安全，一般将阳极接地，阴极加负高压。漏磁变压器的一次绕组加有AC220V，二次高压绕组输出AC2100V电压，倍压整流后可达4000V左右。,保护电路 主要由过热熔断器、热继电器和炉门联锁开关等元器件组成。过热熔断器和热继电器除起过热保护作用外，还与炉门联锁开关一起组成防止微波泄漏保护电路。,炉门开关由第1门锁开关 (上)、短路监控开关(中)和第门锁开关(下)组成。三个开关与炉门联锁钩相配合，在炉门未关好或处于开启状态时，炉门上、下两个微动开关常开触点处于常开状态，磁控管不能工作；当出现门锁开关发生触点粘连而断不开的异常故障时，在炉门开启瞬间，炉门中间的微动开关(短路监控开关)常闭触点处于常闭状态，使电源短路，熔断器熔断切断电源。由此可见，在任何情况下，都不能在微波炉炉门未关好或处于开启状态而产生微波。,2.微电脑控制微波炉的工作原理,微电脑控制微波炉是利用微电脑来对炉内食物的加热时间和加热功率进行自动调节，从而扩大了使用范围，使其对不同类食物进行解冻、保温和烹饪均能达到有效、准确的控制。微电脑把预定的烹饪程序存储在IC芯片中，微波炉工作时就按存储的程序自动对食物进行烹饪。 图1-39所示的微电脑控制微波炉电路框图清楚地表明了其工作过程。,（1）微电脑控制微波炉的特有功能: 1)定时选择功能 一般可在99min99s范围内任意选择烹饪时间，采用逐减计数方法，计数减至零时烹饪结束。 2)功率选择功能 一般分为59挡，最小功率为整机功率的10。 3)定时启动微波炉功能 可在9h99min范围内选择延时启动微波炉，到达选定的时刻，微波炉自动开始烹饪。 4)温度控制与两种烹饪操作程序兼容的功能 当微波炉按某一种烹饪功率与时间程序操作结束后，可以立即自动转入另一种烹饪功率与时间程序操作。 5)音响报警功能 当烹饪时间或温度达到预定值时或发生故障时，能自动发出声响报知使用者。,电脑控制微波炉电气原理如图,（2）控制原理分析 1）输入装置：电容触摸式键盘 2）微处理器：TMS1000，2kB ROM,128B RAM。温度检测控制。 3）输出显示装置：荧光数码管，IR1403动态