1、第1章 家用电热器具 【教学目标】了解家用电热器具的类型及基本结构。掌握电热水器的结构、工作原理与检修方法。掌握自动保温式电饭锅、微电脑控制电饭锅的结构、工作原理与检修方法。掌握高频电磁灶的结构、工作原理与检修方法。掌握微波炉的结构、工作原理与检修方法。1.1 家用电热器具的基础知识 电热器具是将电能转换为热能的器具1.1.1 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、电磁感应加热和微波加热。2.按用途分类 家用电热器具按产品的用途来分类有以下各种：1)电炊具:如电饭锅、电烤箱、电磁灶、微波炉、电热饮水机等;2)取暖用具:如电暖气、电热毯等；3)卫生洁具类及其它:
2、如电热水器(电淋浴器)、家用消毒器、洗碗机、电熨斗、电烙铁等。1.1.2 家用电热器具的基本结构 1.发热部件 主要功能是将电能转换为热能。常见的电热元件有电热丝、电阻发热体、红外线灯、管状红外线辐射元件、PTC电热元件等。2.温控部件 主要功能是控制发热部件的发热程度，使电热器具所发出的热量符合要求。常用的温控部件有双金属式恒温控制器和磁控式温度调节器。近年来PTC温控部件、电子温控以及微电脑温控部件逐渐被广泛采用。3.安全装置 安全装置(温度保险器)的功能是当电热器具发热温度超过正常范围时，自动切断电源，防止器具过热，确保安全。常用的安全装置有温度熔丝等。1.1.3 电热元件 电热器具中能
3、将电能转换成热能的部件 1.电阻式电热元件 （1）电阻式电热元件常用材料 1)电热材料。电阻式电热元件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。2)绝缘材料。绝缘材料即不导电的材料，又称电介质。如云母、玻璃、瓷器等。3)绝热材料。为了提高电热元件的热效率，在电热器具中往往还要采用适当的绝热材料，同时起到减少电热元件烫伤人体及防止火灾的作用。常用的绝热材料有软木、毛毡、石棉、硅藻土和泡沫塑料等。（2）常用的几种电阻式电热元件 1）开启式螺旋形电热元件。这种电热元件是将合金电热丝绕制成螺旋状，直接裸露在空气
4、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1-1所示，为避免电热丝变形、断裂，增加使用寿命，D、d、h符合如下要求：当d1.0mm时，选D=（35）d，h=（24）d；当d1.0mm时，选D（57）d，h=（24）d。2）云母片式电热元件。将合金电热丝缠绕在云母片上，在外面覆盖一层云母作绝缘，主要应用在电熨斗等电热器具中,如图1-2所示。电热丝电热丝 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，主要由电热丝、金属护套管、绝缘填充料、封口材料和引出棒等组成，如图1-3所示。4）电热板。电热板的形状有圆形、方形等，主要采用铸板式和管状元件铸板
5、式两种结构形式，一般应用于电饭锅等电热产品中。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（铜、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1-4所示。2.红外线电热元件 远红外线加热的热源是红外电热元件发出的波长为2.515m的远红外线。其基本原理是：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。它具有升温迅速，穿透能力强，节省能源和加热时间的特点。在电取暖器、电烤箱和消毒柜等家电产品中广泛应用。远红外线电热元件有管状、板状和红外线灯等多种，在家电产品中
6、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。在石英管内装置螺旋合金制成的电热丝，引出端的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1-5a所示。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。红外线灯属热辐射光源，分为透明的石英近红外线灯和半透明的石英远红外线灯。红外线灯的结构和普通照明用的白炽灯大致相同，二者的区别是前者既可发出红外线，又可发出可见光，而后者发出的是可见光，红外线灯的结构
7、见图1-5b所示，从图中可以看出管形红外线灯是普通玻璃灯管上再罩以石英管，因而热膨胀系数小，遇水不易破裂。图图1-5 远红外电热元件远红外电热元件 3.PTC电热元件 PTC器件是一种正温度系数的热敏电阻。在家用电器中，是一种应用广泛的电热元件或控温元件。它有着十分重要的电阻温度特性：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。“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元件的恒温原理
8、1.1.4 温控器件 在家用电器中，往往需要对电热器具发热功率、加热温度或通电工作时间进行控制、调节和显示，承担控制调节功能的元件称为温控器件。按其控制的目的可分为温度控制、功率控制和时间控制三种类型。1.温度控制器件 在家用电热器具中，常用的温度控制器件有双金属片式温控器、磁性温控器、热电偶以及电子温控器等。1）双金属片式温控器件。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
9、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1-7所示。图图1-7 双金属片式温控器双金属片式温控器 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1-8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，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
10、，永久磁钢落下，两触点脱离，电热元件断电。3）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。由两种不同材料的导体组成一个闭合回路,得到了两个结合面，称为两个结点。当两个结点的温度不同时，回路中将产生电动势，这种现象称为热电效应。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T0的另一结点称为参比端，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,如图1-9所示。热电偶是一种特殊的温度控
11、制元件，它工作时相当于电源，并且具有一定的带负载能力。因此，有足够大的温差时，它能驱动某些制造精密的电动部件。热电偶温控元件常用于较大型电热器具中，如储水量在100L以上的电热水器、大型电烤炉等产品中。2.功率控制器件 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。二极管整流控制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，可使平均发热功率降低一半。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
12、件得到不同的工作电压，从而使电热元件产生不同的功率。3时间控制器件 时间控制器件俗称定时器。其作用是对电热元件的工作时间进行控制，从而达到控温的目的。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，机械开关组件由一个带凹槽的圆形转盘和一个有固定支点的杠杆组成，如图l-10所示。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。3）电子式定时器。电子式定时器一般采用555集成电路构成，通过电容器充电或放电所用的
13、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 温度保险器件的主要作用是当电热器件温度异常而超过极限值时，能立即切断电源，以确保安全，故又称它为安全装置。1.双金属式安全装置 只要把双金属式温控器的温度调整在比正常使用的温度更高的位置上，它就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，该双金属式温控器便会动作，切断电源，保证安全。双金属式温控器用作安全装置的主要优点是可以多次重复使用。它分为自动复位和手动复位两种。前一种是在动作后待温度下降时自动复位，电热器又可工作；后一种需要人工复位。2.温度熔丝 温度熔
14、丝也称热熔断器或温度保险丝，能提供可靠的过热保护，主要应用于各种电热器具和其它高电流负载的设备中。温度熔丝由铅、锡、铋等受热易熔化的合金制成。将它串联在电热器件电路中，当电热器件温度过高时，电源由于温度熔丝受热熔化而被切断。1.1.6 1.1.6 漏电保护器漏电保护器 漏电保护器的基本功能是当人体触电时，在电流强度和时间尚未达到伤害程度前而自动切断电源，保护人身或设备安全。1.工作原理 图1-12是一种特别适合家庭使用的漏电保护器电原理图。该漏电保护器由脱扣电路、过载保护器装置和漏电触发电路三部分组成，其主要特点是具有过载和过流双重保护功能，工作电压范围宽，电流容量大，在极苛刻的条件下仍能准确
15、可靠的动作。图1-12 漏电保护器电原理图1.2 电热水器电热水器分贮水式和速热式两种，但速热电热水器分贮水式和速热式两种，但速热式的容易漏电式的容易漏电1.2.1 贮水式电热水器的基本结构 贮水式电热水器主要由箱体系统、制热系统、控制系统和进出水系统组成。图1-13所示是常见的两种结构。1.箱体系统 1）外壳。外壳是电热水器的基本框架，一般为筒状或长方体状。2）内胆。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。3）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。镁阳极被长年累月的酸性水腐蚀，属消耗材料，一般
16、每2年更换1次。更换和储存镁阳极要注意安全，不要用明火焊接或点燃。4）保温层。外壳与内胆之间的保温层起减少热损失的作用，现多采用高密度聚氨酯发泡材料充填工艺。2.制热系统 电热水器的电热元件多采用管状结构，为提高热效率、将电热元件直接放在水中加热，形状可根据内胆结构弯成U形或其他形状，金属护套管常见为不锈钢管或铜管。电加热管在通电后其内部合金丝发热，通过金属管内的绝缘填充料导热至金属套管，起加热作用。电加热管使用时间一长，在电加热管表面容易结垢，不仅影响发热效果，而且会产生漏电现象。为此有些厂家将热水器的电热元件改为高压耐热的陶瓷发热器，如图1-14所示。为有效防止漏电，常采用间接加热法，这种
17、方法间接加热内胆中的水（通电后，首先预热周围的空气，然后通过钢板对水加热），使水电分离，不仅无漏电之忧，且可快速加热。图1-14 陶瓷加热器结构图 3.控制系统 1）温控器。贮水式电热水器均设有温控元件，这些元件除用于控制水温外，还兼有自动保温的功能。当水温升至预置温度时，它会自动切断电源，防止输出的热水温度过高而烫伤人的皮肤；当水温下降到某预定温度时，它又会自动接通电源，继续把水加热保温。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，超过这一数值时漏电保护器动作，切断电源以保护人身安全，正常的动作范围为1530mA。3)防干烧保护和超温保护 4.进出水系统 进出水系统由
18、进、出水管、混合阀、安全阀和沐浴喷头等组成。1）混合阀。单独打开热水旋阀（红点），自来水经出水管、混合阀、喷头流出热水，出水压力由热水阀控制；单独打开冷水旋阀（蓝点），自来水直接经混合阀由喷头流出冷水，出水压力由冷水阀控制。当同时打开冷、热水阀门时，冷水和热水在混合阀出水口处混合，适当调节冷热水阀门大小，可得到所需水温。2）安全阀。在自来水压力突然增高或加热水温过热，造成内胆压力超过规定耐压值时，安全阀会自动排压，以保护内胆。1.2.2 贮水式电热水器的工作原理 在未接通电源之前，需先向胆内注水，打开自来水阀，冷水进入内胆，随内胆水位上升，胆内的空气经出水管排出，当喷头有水源源不断地流出时，表
19、示胆内已注满水。此时关上水龙头，接通电源加热。图1-17所示为电热水器的典型电气线路图。当内胆水温达到预定温度时，温控器动作，切断电源停止加热；当水温下降到某一温度时，又自动接通电源进行加热。使用时，打开混合阀，一部分冷水不经内胆即可流至出口，与热水混合使用，水流量大小决定于阀门开启大小。热水流出的同时，冷水会自动流入内胆补充（流入、流出水的流量流速完全相等）。1.2.3 贮水式电热水器控制电路分析1.2.4 基于单片机的电热水器定时控制电路1.2.5 贮水式电热水器的使用与维护 1.电热水器使用方法 1）装水。热水器首次使用（或维修、清洗后）时，应打开进水阀和一个出水龙头，以排出热水器内的空
20、气，将热水器装满水。当出水龙头连续出水时，即表示热水器已注满水。2）启动。关上水龙头接通电源，热水器便开始正常工作。3）调温。当设置温度需要改变时，可直接调整塑料保护罩上的调温旋钮。顺时针旋转调温旋钮，水的温度就会升高，反之则降低。4）排空。切断电源，关闭进水阀，打开一个出水龙头，向外扳动安全阀手柄，水就会从手柄旁的孔中流出，等到排空后，关闭安全阀即可。电热水器在正常使用时，进水阀门应处于开启状态。2.电热水器的维护 1）电热水器应安装在通风干燥处。2）每次使用完毕，应拨掉电源插头。在冬季结冰地区，热水器长时间不用时，应排空水，以防结冰胀坏内胆。3）电热水器内的水是逐渐升温的，安全阀略有渗水，
21、是正常现象。1.2.6 电热水器的检修 1.电源检查 用万用表250V电压挡测量插座零线和火线之间的电压，正常为220V左右。若插座前接有空气开关或闸刀开关,在开关断开时用万用表“”挡测零线和地线是否接通，若不通为正常。2.故障检修程序 1)接通电源，可能出现两种情况：指示灯亮或指示灯不亮。指示灯亮：待半小时左右，水温若升高10C，说明热水器正常；若水温不升高，由灯亮可知，漏电保护器、超温管均正常，故障在加热器。指示灯不亮：若灯坏应更换；灯好时，应检查温控器、加热器和漏电保护器部位，以确定故障所在。温控器在未动作时，触点为闭合状态，电阻近似为0，否则说明温控器损坏，应更换。2)用万用表检测加热
22、器，电阻应为2448，若为无穷大时，则应更换加热元件。3)检查漏电保护器，应将漏电保护器放到合闸位置。若指示灯亮且水温升高为正常；若指示灯不亮，则可能是漏电保护器误动作。若漏电保护器合不上闸，应用万用表R100档依次检测温控器、加热器的对地电阻，表针指向位置为正常，表针指向0为漏电。若无漏电元件，说明漏电保护器已损坏。3.安全性能测试 1)漏电测试：合闸后按“试验”按钮应跳闸，漏电保护器为正常，再按“合闸”灯亮。若热水器无漏电保护器，用万用表电阻挡测量插头的火线与地线、零线和地线，若指示为无穷大，说明无漏电现象。2)绝缘电阻：用绝缘电阻测试仪测量应大于50M。1.3 电饭锅 电饭锅的种类很多，
23、按其加热方式的不同，可分为直接式(发热元件发出的热量直接传递给内锅)和间接加热式(将外锅水加热产生蒸汽，再利用蒸汽蒸饭)两种;按其结构形式的不同，可分为整体式(分为单层、双层与三层)和组合式；若按控制方式的不同，可分为自动保温式、定时启动保温式和微电脑控制式。1.3.1 电饭锅的主要技术指标 1.电气绝缘性能 要求在冷态1 500 V、热态1 000V 50 Hz交流电情况下，历时1 min耐压实验，电饭锅的带电部分与金属壳间不发生击穿，其热态绝缘电阻大于1 M。要求在温度(402)、相对湿度95土3的恒温恒湿箱内，在不凝露的条件下，48 h后其潮态绝缘电阻不低于0.5 M，潮态耐压1 000
24、 Vmin不发生击穿(泄漏电流小于1 mA)。接地端至金属壳间的电阻应小于0.2。2.温控准确性 一般要求温度在(1032)时，温控元件使电路断电；而温度降至(655)时，温控元件起保温作用。3.热效率 要求在其周围环境温度为(235)时，电饭锅的热效率一般不低于70。4.使用寿命 要求电饭锅在额定电压条件下，其一般使用寿命应当大于1 000 h。1.3.2 自动保温式电饭锅 1.自动保温式电饭锅的基本结构 1)外壳。外壳一般用0.61.2mm薄钢板拉伸成型，为了防锈、美化和耐用等要求，外表面常采用静电喷漆、电镀、烧瓷等工艺方法进行处理。外壳除起到装饰保护作用外，还是安装电热板、温控器、内锅的
25、支承机构。2)内锅。内锅又称内胆。一般用厚度为0.81.5mm的铝板一次拉伸成型，表面经过电化处理，形成氧化铝保护膜。内锅底都呈球面状。3)电热板。电热板安装在外壳的底部。它一般由管状电热元件浇铸在铝合金中制成。为保证电气绝缘性能，其端部需用材料密封。加热面多呈球面状，以保证与内锅底面紧密吻合。4)磁性温控器。磁性温控器又称磁钢限温器,它的作用是当内锅底部温度达到（1032）时，断开电源。5）双金属片温控器。双金属片温控器一般与磁性温控器并联，电热板的热量通过支架传递给作为感温元件的双金属片，做为电饭锅的自动保温控制。饭熟后电热板电源断开，一旦温度低于70时，双金属片恢复原状，带动触点闭合，再
26、次接通电源；高于70，双金属片变形使触点断开。在双金属温控器的控制下，使电饭锅内的温度维持在70左右。2.自动保温式电饭锅的控制电路1.3.3 电子自动保温电饭锅 1.电子自动保温电饭锅的结构 电子自动保温电饭锅主要由锅外盖、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元器件组成，如图1-25所示。2.电子自动保温电饭锅的控制原理 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1-26所示。1.3.4 微电脑控制电饭锅 1.微电脑控制电饭锅性能特点与煮饭程序 微电脑控制的电饭锅一般配
27、有检测电路与保护电路，有较强的抗干扰能力，能检测器件的故障，且保温性能好、热效率高。与一般电饭锅相比，微电脑控制电饭锅能以最合理的方式加热煮饭，其煮饭过程如下。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（补炊过程）。5）焖饭过程。6）保温过程。2.微电脑控制的电饭锅结构与工作原理 微电脑电饭锅与一般电饭锅相比增加了控制电路、操作面板与温度传感器等，如图1-27所示。该电饭锅的控制电路如图1-28所示。电路的核心是CMOS四位单片机MH8841，其内部设计编定好了控制电饭锅的做饭程序，即吸水、加热、维持沸腾、补炊、焖饭以及保温等过程。1.4 电磁灶 电磁灶是一种
28、利用电磁感应原理进行电能热能转换的电热炊具。与电炉、煤气灶等相比，它具有安全可靠、无明火、热效率高、清洁卫生、温度控制准确、使用方便等诸多优点。电磁灶按感应电流频率的高低可分为工频(频率50Hz)和高频(频率20kHz)两大类。目前高频电磁灶在电磁灶中占主导地位。1.4.1 高频电磁灶的基本结构 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。加热线圈加热线圈散热器与大功率散热器与大功率输出管输出管散热风扇散热风扇灶面板灶面板高频扼流圈高频扼流圈 1.灶面板 灶面板的作用是支撑烹饪锅。它一般采
29、用4mm厚的结晶陶瓷玻璃（又称微晶玻璃）制成，这种材料具有良好的绝缘性能，较好的机械硬度，良好的耐热性、抗热冲击、抗机械冲击性能。2.加热线圈 由它将高频电流携带的电能转换为磁场能。加热线圈为平板状、碟形，直径为180mm左右，被固定在塑料架上。它由1620股0.5mm的多股漆包线绕制而成，要求有较小的直流电阻和较大的自感系数。为避免加热线圈对电磁灶电路的电磁干扰，并防止灶体自身发热，在加热线圈的底部固定四根按磁感应线方向排列的铁氧体扁磁棒，与锅底一起构成磁路。3.控制系统 高频电磁灶的控制系统包括高频转换电路、输出功率调整电路、功率(状态)显示电路和安全保护电路。高频转换电路的作用是将整流电
30、路输出的直流电转换成高频电流，供给高频感应加热线圈。输出功率调整电路可改变输出功率的大小，并在功率(状态)显示器上显示出来。安全保护电路有负荷检测装置、防止零件发热装置、过热保护装置、安全保险装置、电磁灶面板断裂探测装置。为了便于大功率输出管（IGBT或专用大功率模块）散热，一般都配有散热器。由于电磁灶电路中的整流管、加热线圈、大功率输出管等在工作时耗散功率很大，一般都采用由电动机驱动的排气扇帮助散热。1.4.2高频电磁灶的工作原理 高频电磁灶使用时，加热线圈中通入交变电流，线圈周围便产生一交变磁场。当电磁灶面板上未放上铁磁材料锅底炊具时，此交变磁场的磁路基本是空气磁路，磁阻很大，因此加热线圈
31、只消耗空载电流。当炊具放上后，交变磁场的磁力线大部分通过金属锅体形成回路，在锅底中产生感应电流涡流，因锅底本身具有一定的电阻，涡流流过时，便会产生焦耳热，最终实现电能热能之间的转换。电磁灶产生的热量仅在锅体本身，它的面板不发热，即在加热过程中没有明火。高频电磁灶流过加热线圈电流的频率应高达20kHz以上，因此必须具备将50Hz市电变换成高频电流的高频转换电路。1.4.4 电磁灶的使用与维护 1）电磁灶工作时会发出较强的电磁场，故使用时应远离电视机、收录机等家用电器（一般应大于3m），或错开它们的使用时间。2）电磁灶专用锅体是多层金属复合材料制成的，严禁使用非导磁材料制成的锅。3）不得用铁器等硬
32、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。5）使用后要把功率开小后再关机。1.5 微波炉 1.5.1 微波炉加热原理及特点 微波是一种波长在1mm1m范围内、频率在300MHz300GHz之间的超高频电磁波。它的低频端与普通无线电波的“远红外”波段相连接。由于波长与其他电磁波的不同，导致了微波具有区别于其他电磁波的许多显著特点，使其在电热器具中得到了重要的应用。1.微波炉加热原理 微波以直线方式进行传播，在传播过程中遇到金属导体时会发生反射现象，尤如镜子反射可见
33、光一样，因此可以利用金属来传输或者反射微波。在微波炉中，一方面使用铜或铝制成的波导管来传输微波；一方面利用微波炉炉腔内表面的钢板或不锈钢板等对微波的多次反射来加热食物。当微波遇到玻璃、陶瓷、云母、聚四氟乙烯之类的绝缘性物体时，能够直接透射过去。因此，这类材料被微波照射时本身几乎不发热，是制作微波炉中盛装被加热食物器皿的材料。微波能被含有水分的物质吸收而转变成热（内）能。当微波遇到了肉类、蔬菜、水果、面、饭等介质时，能够被吸收而迅速转换成热能，在较短的时间内产生大量的热。微波炉就是利用这种特殊的能量转换方式来加热食物的。2.微波加热的特点 1）加热迅速。微波加热是通过微波电场迫使食物同时被加热，
34、因而加热速度快、效率高、节能、省时。2）易于控制加热过程。微波加热功率即时可控，不存在热惯性，因而极易控制加热时间和过程，使用非常便利。3）烹饪食物质量好。微波加热时，食物内外各部位同时发热，加热迅速，因而能比较好地保持食物的色、香、味，减少食物中维生素、矿物质、氨基酸等营养成分的损失。4）干净卫生。微波加热无明火，无油烟，无灰尘，不污染环境，改善了周围的环境卫生。5）使用安全方便。微波炉具有多种安全措施，确保使用者的安全。烹饪时炉体本身不发热、不辐射热量，操作者不必守候。1.5.2 微波炉的基本结构 微波炉的基本结构是围绕着微波能量的产生、传输、控制以及均匀化、自动化等方面来设置的。微波炉主
35、要由金属外壳、炉腔和炉门、定时器、温控器、磁控管、波导管、漏磁变压器以及电源指示等部分组成，图1-33和图1-34所示分别为普及型和电脑控制型微波炉的外形和基本结构图。1.炉腔 微波炉的炉腔是用涂敷非磁性材料（如防锈烘漆等）的铝板或不锈钢板制成。框架右边1/3处用薄钢板隔出，内置定时器、磁控管、漏磁变压器和风机等部件，右框架正面的控制面板上装有定时旋钮和功率调节旋钮等，如图1-35所示。左框架内为微波加热室，从本质上讲它又是微波炉的谐振腔，经波导送入炉腔的微波在炉壁间来回反射,产生谐振现象，使微波形成均匀分布;同时金属板的炉壁又屏蔽了微波的外漏。为使加热均匀，有些微波炉的腔内还设有搅拌电磁波的
36、金属搅拌器。在炉腔的侧面与顶部开有排湿孔，用来排出加热食物时所产生的水蒸气。炉腔内还设有转动的玻璃托盘，由3W永磁同步电动机驱动，经减速后以（510）rad/min的速度旋转，使食物的各个部位交替处于微波场中的不同位置，保证了食物各部位吸收的微波能量基本一致，以获得最佳的烹饪效果。2.炉门 炉门由金属框架和玻璃观察窗两部分组成。炉门用薄钢（或铝）板冲压成型，观察窗位于正面中心部位，观察窗一般是在双层玻璃之间特别夹装了一层极细的微孔金属丝网后制成。一般在炉门内壁贴有塑料压板，其表面有透明涤纶胶片，以保护炉门免受侵蚀和增加密封性能。炉门上还装有两道微动开关，通过炉门的把手加以控制，以便联锁保险。当
37、炉门打开或关闭不严时，联锁开关断开电源，磁控管不工作。3.磁控管 磁控管是一种真空器件，由管芯和磁铁两部分组成，管芯由阴极与灯丝、阳极、天线等构成，而永久磁铁则在阳极与阴极之间的空间形成恒定的竖直方向的强磁场。阴极被加热时能发射电子，阳极用来接收发自阴极的电子。在阳极上一般有偶数个空腔，称为谐振腔，腔口对着阴极，每个谐振腔就是一个微波谐振器，其谐振频率取决于谐振腔的尺寸。当阴极发射的电子受电场力作用加速向阳极流动时，还受到垂直方向的磁场作用。在这两个力的共同作用下，电子围绕着阴极的中轴线作高速旋转，同时沿着圆周轨迹飞向阳极。这些电子在通过扇形谐振腔时会发生振荡，且振荡频率不断升高，当频率达到2
38、450MHz时，便形成微波由天线耦合至射频输出口，通过波导管传输到加热室内。磁控管的灯丝电压一般为3.2V左右，工作电流约为14A，阳极峰值电压在4000V以上，电流约为300mA。磁控管平均寿命为10003000h。由于漏磁变压器和磁控管工作时发热量很大，因此除安装散热片外，还用转速为2500rad/min左右，功率为3W的罩极式电动机带动的风扇进行强制性风冷。磁控管表面还装有碟形双金属片温控器，当磁控管温度过高时，温控器自动切断电源，进行超温保护，以免磁控管因温度过高而烧毁。4.波导 磁控管产生的微波只有被传输到炉腔，才能实现对食物加热的目的。用高导电金属做成的波导（管）就是用来定向传输微
39、波的管状元件。它可以将被传输的微波限定在管子内部，使能量沿着管轴的方向传播，而不能向其他方向散射。家用微波炉所使用的波导一般用截面呈矩形的空心高导电金属管（如黄铜管）制成，为降低微波在传输过程中的损耗，通常还在管子内壁镀一层导电率更高的金属。波导的几何尺寸对微波的传输有着直接的影响，如果尺寸设计不当，在传输过程中微波能量的损耗会很大，甚至传不出去。实用中，当微波炉工作频率为2450MHz时，波导管的横截面尺寸大多设计为86.35mm43.18mm。5.微波搅拌器 搅拌器的主要作用是打乱炉腔内部的电磁场，使其分布均匀，以改善微波炉的加热效果。搅拌器形如一只电风扇，但叶片的形状不太规则，一般用导电
40、性能好、强度高的金属（如镁铝合金等）制成。6.漏磁变压器和整流器 漏磁变压器又称稳压变压器，它为磁控管提供2100V左右的阳极高压（阴极负高压）和3.3V左右的灯丝电压。整流器是由高压电容和整流二极管组成一个半波倍压整流电路。高压整流二极管通常用高压硅堆来代替，其耐压在10kV以上，额定电流为1A。高压电容容量为1F左右，其内部（铝壳内）并联一个10M的放电电阻，电容耐压要求在2100V以上。7.定时器 普通型微波炉一般采用电动式定时器。定时器开关与功率控制开关组合在一起，用一个微型永磁同步电动机驱动。设定时间后只有当主、副联锁开关接通，微型同步电动机才带动小模数齿轮传动机构运转，起计时作用。
41、当设定时间结束时定时器触点自动断开，切断微波炉的工作电源。在较高档的微波炉中，如今大多已改用电子数显式定时器。8.功率调节器 普通型微波炉的功率调节不是调节磁控管供电电压的大小，而是通过控制磁控管的工作与间歇时间比来改变微波输出功率的，即调节磁控管的平均功率大小。比较先进的微波炉把功率调节器与定时器共一个电动机驱动，在定时器工作的同时，由传动机构带动凸轮转动，使功率调节器开关在不同的功率挡位产生不同的通断时间比。功率调节采用“百分率定时”的方式，即在某一设定的时间内，控制电源接通的时间占设定时间的百分率，例如保温、解冻、中温、中高温和高温时其百分率分别为15，30，50，70和100。9.过热
42、保护器 微波炉中的过热保护器是一种热敏保护器件，它通常安装在磁控管上以防止磁控管因过热而损坏。1.5.3 微波炉的工作原理 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1-37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。当需要微波炉工作时，关上炉门，炉门联锁机构动作，主联锁开关SA3闭合，联锁监控开关SA2断开，微波炉处于准备工作状态。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。2.微电脑控制微波炉的工作原理 微电脑（单片机）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1-38所示是微电脑控制微波炉电路框图。
