家用电器基础与维修技术

0.2 检测控制元件
0.2.1 温度控制元件
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。
其特点是交、直流两用，体积小，重量轻， 转矩大，转速高。而且通过调节电源电压，可方 便地调速，但不允许在额定电压下空载运转。
单相串激式电动机主要应用于吸尘器、小型 手电钻、电动缝纫机、多功能食品加工机等。
0.1.3 永磁式直流电动机
定子为永久磁铁，无定子绕组，结构简单、体积小、 重量轻，转速随负载增大稍有降低，基本稳定。适用于 恒转速、恒转矩下工作。广泛用于小功率、低电压的直 流电动器具，如电吹风、电动剃须刀、电动玩具等。
0.2.2 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。
电风扇、洗衣 机等 中小型电冰箱
类型 单相串激式
永磁式
特点
用途
交、直流两用，体积小，重 量轻，转矩大，转速高。而 且通过调节电源电压，可方 便地调速，但不允许在额定 电压下空载运转。
吸尘器、小 型手电钻、 电动缝纫机、 多功能食品 加工机等。
结构简单、体积小、重量轻， 小功率、低
转速基本稳定。适用于恒转 电压的直流
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
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。
(3)电容启动电容运转型（CSR）
使电动机在启动和运行时都 能得到比较好的性能。 在启动绕组电路中有两个电 容器： 电容量较小的电容器为运转 电容； 容量较大的电容器为启动电 容。启动结束，该电容器断 开。
电动机既有较大的启动转矩又能承受较大的运转负载，是 较理想的单相交流电动机。 适用于大容量的电冰箱、空调器等。其接线图如图0-2（c） 所示。
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。
定子、转子、机座、端盖、轴承和启动元件等。
定子组成：定子铁心、定子绕组。转子的转速总是低于旋 转磁场的转速，所以把这种电动机称为异步电动机。
启动绕组：单相交流电通过一个绕组只能产生一个脉动而 不旋转的磁场。为了获得旋转磁场，得到启动转矩，通 常在定子上另加一个辅助绕组，它与主绕组（运转绕组） 相隔等空间角度，并采用种种办法使两绕组中电流的相 位尽可能接近90º，这样两绕组的电流将产生一个旋转 磁场，如图0-1所示。
0.2.3 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0～ 5min、0～30min、 0～60min及0～12h 等多种。按定时器的
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。
速、恒转矩下工作。
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电动器具，
如电吹风、
电动剃须刀、
电动玩具等。
2.检测控制元件
（1）检测元件 温度、湿度、气体。 （2）控制元件 功率、时间
作业：
1.画出电容运转型异步电动机接线图。 2.画出PTC电阻启动型异步电动机接线图。 3.家用电器常用功率控制元件有哪些？ 4.家用电器常用时间控制元件有哪些？
当单相串激电动机接入如图a所示电源时，根据右手定则， 定子磁场为下方N极，上方S极，由于靠近N极的电枢绕组电 流方向是垂直纸面向里的，靠近S极的电枢绕组电流方向是 垂直纸面向外的。根据左手定则，电枢作逆时针方向转动。 改变电源方向，如图b所示，同样方法可判断出转子仍为逆 时针方向旋转。
当串激电动机接入交流电时，转子的转向也不变， 如图c所示。
(2)电容运转型（PSC）
在电容器与启动绕组的串联 电路上不设启动开关，即构 成电容运转型。电动机不论 是启动还是运转，电容器均 接在电路中而不断开。但因 设计时主要考虑它在额定运 行时应具有最佳性能，不能 兼顾启动性能，故启动转矩 较小，广泛应用于电风扇、 洗衣机等。其接线图如图1-2 （b）所示。
电流波形图
单相异步电动机的转动原理
电动机定子截面图
定子绕组A-X和B-
Y电流ia、ib。用右 手螺旋法则可得合
成磁场的方向
图中所示为三个不
同时刻的定子电流
磁场，可以直观看
出，合磁场随时间
而旋转，转子因此
获得启动转矩，一
旦启动，单相电动
机就能自行运转。
家用电器使用的单相异步电动机,是根据运转绕组与启动绕
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。
小结：
1.电动机
类型
单行 异步 电动 机
特点
电 电容启 容 动式 式 电容启
动运转 式
既有较大的启动转矩又能承受较 大的运转负载
电容运 故启动转矩较小 转式
电阻启动式
启动绕组线径细，匝数少，不能 长时间通电。
启动绕组中都设启动开关，常用 的是电流继电器、PTC热敏继电 器等。
用途
大容量的电冰 箱、空调器等
组中电流的相位差产生方法不同来分类的，主要有电容式、电
阻启动式和罩极式。
1.电容式单相异步电动机
启动绕组回路中串联适当电容器，可以使 两绕组电流相位差达90º，产生旋转磁场。
(1)电容启动型（CSIR）
在启动绕组回路中串联1只电容 器，以提高启动转矩，并设有 离心式开关（电流继电器或 PTC热敏继电器等控制器件）。 当电动机转速达到额定转速的 70%～80%时，启动电容器与 启动绕组断开，只有运转绕组 通电。其接线图如图0-2（a） 所示。
由于启动绕组线径细，匝数少，不能长时间 通电。
（2）启动绕组中都设启动开关，常用的是电流 继电器、PTC热敏继电器等。当转子转速达到某 预定值时，启动开关断路，启动绕组脱离电源， 电动机进入正常运转状态。此类电动机多用于中 小型电冰箱。
0.1.2 单相串激式电动机
单相串激电动 机因将定子铁 心上的激磁绕 组和转子上的 电枢绕组串联 起来而得名， 流过激磁绕组 和电枢绕组为 同一电流。
结构原理可分为机械
式、电动式和电子式。
2.电动式定时器
3.电子式定时器
电动式定时器主要由微 电子式定时器一般采用 型同步电机、减速机构、 555集成电路构成，通过
机械开关组件及电触点
充电电容电压上升所用的
等部分组成,其工作原理
时间来实现电路的定时，
与发条式定时器基本一
控制电位器可使定时时间
如图所示是SM-1型湿 敏传感器的结构图。 感湿陶瓷由多孔质烧 结体构成，它是一种 体内有细孔的金属氧 化物陶瓷材料，在陶 瓷片的周围有一个加 热用的清洗线圈。多 孔陶瓷的两端和加热 清洗线圈均用金属导 线引出，加热线圈对 陶瓷片进行加热处理， 用来保证检测的初始 状态统一，使测量准 确。
2. 湿度传感器
家用电器基础 与维修技术
绪论 智能家电基础 第1章 家用电热器具 第2章 电风扇 第3章 洗衣机 第4章 吸尘器与吸油烟机 第5章 电冰箱 第6章 家用空调器
绪论 智能家电基础 本章要点
家用电器中常用电动机的类型及结构 家用电器中常用检测控制元件 单片机基本知识 输入输出接口电路
0.1 常用电动机的类型及结构
使用电动机的家用电器： 冰箱、空调器以及家用电动电热器、清洁器具。
使用电动机的类型： 单相异步电动机， 单相串激式电动机， 永磁式直流电动机。
每种家用电器功能不同，对所使用的电动 机的具体要求也不同。
0.1.1 单相异步电动机
应用单相异步电动机的家用电器
电风扇、洗衣机、抽油烟机、冰箱、空调器。
单相异步电动机的组成
致，只是用微型同步电
在某一范围内连续可调,
机代替了发条机构作为
电子式定时器定时更为准
动力源，提高了定时的
确、方便。
精度。
0.2.4 气体检测元件与湿度检测元件
1.气体传感器
气体传感器是—种把某种气体的成份、浓度等参数转 换成电气量变化值的传感器。它的传感元件是气敏电 阻。气敏传感器材料按构成可分为半导体和非半导体 两类。目前实际使用最多的是半导体气敏传感器。其 中SnO2是目前应用最多的敏感材料。SnO2气敏传感器 在自动吸排油烟机中有着广泛的应用。
(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.电阻启动式电动机
这种电动机也叫电阻分相式 （ RSIR ） 电 动 机 ， 其 接 线 图如图0-3所示。
（1）启动绕组采用线径较细 的导线绕制，匝数少，电感 较小，电阻较大（呈阻性）； 而运转绕组采用线径较粗的 导线绕制，匝数多，电感大 而电阻小（呈感性）。两绕 组并联于单相交流电源中， 根 据 RL 并 联 交 流 电 路 的 基 本性质可知，两绕组中的电 流有一定的相位差（不一定 为 90º） ， 所 形 成 的 合 成 磁 场是一个旋转磁场。