电热水器的结构和工作原理

第二章家用电热器具的原理与维修,第五节电热水器的结构及工作原理,第二章家用电热器具的原理与维修,电热水器是利用电热元件通电时产生的热能将凉水加热至所需温度的家用电器。,第五节电热水器的结构及工作原理,一、电热水器的种类1、按水流的方式分为流水式和贮水式两种。流水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。贮水式是利用电热元件将贮水罐中的水加热，凉水陆续由水罐底部流入，经过电热元件升温而上升，在水罐内靠重力循环使温度趋于均匀。当水罐上面的水达到适宜温度时，便可由上部出水口引出使用。贮水式热水器一般体积较大，功率在2kW以下，安全可靠。,电热水器是利用电热元件通电时产生的热能将凉水加热至所需温度的家用电器。,第五节电热水器的结构及工作原理,一、电热水器的种类2、按提供热水的温度分可分为浴用热水器、饮用热水器、通用热水器。浴用热水器300C600C饮用热水器1000C3、按电热元件的工作状态来分可分为内插加热式电热水器和外敷加热式电热水器。,一）、类型1）、按出水温度分：冷热型和温热型2）、按制冷方式的不同分：半导体直冷饮水机和压缩机制冷饮水机3）、按外形结构分：台式和立式4）、按水的来源方式分：自来水供水的全自动饮水机和罐装水供水方式的饮水机。二）、温热型饮水机的结构,二、电热饮水机,第五节电热水器的结构及工作原理,二）、温热型饮水机的结构,二、电热饮水机,第五节电热水器的结构及工作原理,二）、温热型饮水机的结构,二、电热饮水机,第五节电热水器的结构及工作原理,二）、温热型饮水机的结构热罐：,二、电热饮水机,第五节电热水器的结构及工作原理,三）、温热型饮水机的工作原理,二、电热饮水机,第五节电热水器的结构及工作原理,三）、温热型饮水机的工作原理,二、电热饮水机,第五节电热水器的结构及工作原理,三）、温热型饮水机的工作原理温热饮水机电路中为双重保护元件，当饮水机超温或发生短路故障时，超温保险器自动熔断或手动复位温控器自动断开加热回路电源，起到保护作用。超温保险器是一次性热保护元件，不可复位，等排除故障后按原型号规格更换新的超温保险器，再用手按手动复位温控器的复位按钮，触点闭合便可重新工作。,二、电热饮水机,第五节电热水器的结构及工作原理,四）、具有制冷功能的饮水机1、半导体直冷式冷热饮水机2、压缩式制冷饮水机,二、电热饮水机,第五节电热水器的结构及工作原理,温热饮水机电路中为双重保护元件，当饮水机超温或发生短路故障时，超温保险器自动熔或手动复位温控器自动断开加热回路电源，起到保护作用。超温保险器是一次性热保护元件，不可复位，等排除故障后按原型号规格更换新的超温保险器，再用手按手动复位温控器的复位按钮，触点闭合便可重新工作。,温热饮水机电路中为双重保护元件，当饮水机超温或发生短路故障时，超温保险器自动熔或手动复位温控器自动断开加热回路电源，起到保护作用。超温保险器是一次性热保护元件，不可复位，等排除故障后按原型号规格更换新的超温保险器，再用手按手动复位温控器的复位按钮，触点闭合便可重新工作。,四）、具有制冷功能的饮水机1、半导体直冷式冷热饮水机半导体直冷式冷热饮水机的工作原理和温热型饮水机的工作原理不太一样，半导体直冷式冷热饮水机在使用时，直冷式冷热饮水机由水箱提供常温水，进水分两路：一路进入冷胆容器，经制冷出冷水;另一路进入热罐，经加热出热水。,二、电热饮水机,第五节电热水器的结构及工作原理,四）、具有制冷功能的饮水机1、半导体直冷式冷热饮水机半导体制冷片的工作运转是用直流电流，它既可制冷又可加热，通过改变直流电流的极性来决定在同一制冷片上实现制冷或加热，这个效果的产生就是通过热电的原理。一个单片的制冷片，它由两片陶瓷片组成，其中间有N型和P型的半导体材料（碲化铋），这个半导体元件在电路上是用串联形式连结组成。半导体制冷片的工作原理是：当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成电偶对时，在这个电路中接通直流电流后，就能产生能量的转移，电流由N型元件流向P型元件的接头吸收热量，成为冷端。由P型元件流向N型元件的接头释放热量，成为热端。吸热和放热的大小是通过电流的大小以及半导体材料N、P的元件对数来决定,二、电热饮水机,第五节电热水器的结构及工作原理,四）、具有制冷功能的饮水机1、半导体直冷式冷热饮水机按下制冷开关后，交流电压经电源变压器降压、整流二极管作全波整流以及电容滤波后，输出直流电压供半导体致冷组件制冷和风机排风，同时，制冷指示灯点亮，由于直冷式冷热饮水机不设自动控温，因此开机后制冷指示灯常亮。按下加热开关，加热指示灯亮，电热管发热，热罐内的水升温。当水温达到设定温度时，温控器触点断开，自动切断加热电源，加热指示灯熄灭，电热管停止加热。当水温下降到设定温度时，温控器触点闭合，自动接通加热电源，加热指示灯亮，电热管发热。尔后重复上述过程，使水温在85-95之间保持恒温。,二、电热饮水机,第五节电热水器的结构及工作原理,四）、具有制冷功能的饮水机1、压缩式制冷饮水机压缩机式制冷饮水机的制冷原理其实是利用沸点很低的制冷剂相态变化过程所发生的吸放热现象，借助于压缩机的抽吸压缩、冷凝器的放热冷凝、节流阀的节流降压、蒸发器的吸热汽化的不停循环过程，达到使被冷对象温度下降目的。压缩机启动运行，将蒸发器中已吸热气化的制冷剂蒸汽吸回，并随之压缩成高温、高压气体，送至冷凝器，经冷凝器向外界空气中散热冷凝成高压液体，再经毛细管节流降压流入蒸发器内，吸收冷胆热量而使水温下降，然后被压缩机吸回。如此循环，达到降温的目的。,二、电热饮水机,第五节电热水器的结构及工作原理,一）、电热淋浴器类型1）、按加热方式分：贮水式和流水式流水式电热淋浴器没有储水箱，直接加热流动中的水。当自来水流经电热元件时，水即被加热。具有体积小、加热速度快（10几s）、使用方便等优点，但功率较大（大于3kw）、易发生漏电现象。贮水式电热淋浴器有一个储水箱，利用电热元件将水箱中的水加热到一定温度后使用。加热时间一般1030min，功率小（在2kw一下）,二、电热电热淋浴器电热水器主要用来对自来水加热，供给人们沐浴或洗涤。,第五节电热水器的结构及工作原理,二）、电热淋浴器的结构及工作原理,二、电热电热淋浴器电热水器主要用来对自来水加热，供给人们沐浴或洗涤。,第五节电热水器的结构及工作原理,二）、电热淋浴器的结构及工作原理,二、电热电热淋浴器电热水器主要用来对自来水加热，供给人们沐浴或洗涤。,第五节电热水器的结构及工作原理,二）、电热淋浴器的结构及工作原理,第五节电热水器的结构及工作原理,电热水器主要部件有加热元件、内胆、温度控制器、限压阀（泄压阀）、漏电保护器和混水阀等。,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。,二）、电热淋浴器的结构及工作原理,二）、电热淋浴器的结构及工作原理,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,二）、电热淋浴器的结构及工作原理,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,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。,贮水式电热水器的工作原理,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。,（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2kBFLASHE2PROM，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，PTC3.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