紅外線電熱元件課件

第1章電器維修基本知識

1.1電熱基礎(chǔ)知識1.2電熱元件1.3控制元件1.4小型交、直流電動機1.5識圖常識

第1章電器維修基本知識1

1.1電熱基礎(chǔ)知識利用電流的熱效應(yīng)，將電能轉(zhuǎn)變成熱能而制成的各種器具稱為電熱器具。利用電能轉(zhuǎn)變成熱能與其他獲取熱能的方法比較主要有以下優(yōu)點：1)沒有污染。加熱時不會產(chǎn)生煙塵及有害氣體，有利于環(huán)境保護。2)熱效率高。電熱器具的熱效率可達65%～90%。其他方法由于燃料不能充分燃燒，導(dǎo)致熱效率較低，如煤燃燒時的熱效率只有15%～20%；煤氣燃燒時的熱效率雖然較高，也只有40%～50%。3)安全性好。因使用時無明火，相對來說安全性要比使用燃料好。通過設(shè)置安全裝置，可確保使用者的安全。4)便于控制。電熱器具不僅升溫快，而且可以通過溫度控制器件實現(xiàn)溫度控制。

1.1電熱基礎(chǔ)知2

1.1.1電能與熱能轉(zhuǎn)換的基本理論在物理學(xué)中，熱現(xiàn)象是物質(zhì)中大量分子的無規(guī)則運動的具體表現(xiàn)，熱是能量的一種表現(xiàn)形式。電能和熱能可以互相轉(zhuǎn)換，如電熱器具將電能轉(zhuǎn)換為熱能。電能與熱能的轉(zhuǎn)換關(guān)系可以用焦耳-楞次定律來表述。電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量(Ω)跟電流強度的平方(I2)、導(dǎo)體的電阻(R)以及通電的時間(t)成正比。用公式表示就是：Q＝KI2Rt式中的K是比例恒量，又叫做電熱當(dāng)量，它的數(shù)值由實驗中得到的數(shù)值算出。當(dāng)熱量用cal(卡)、電流強度用A、電阻用Ω、時間用s做單位時，K=0.24cal／J。于是上式可以寫作：

Q＝0.24I2Rt上述公式表達了電能與熱量之間的數(shù)量變換關(guān)系，它是電熱器具工作原理的基本理論。1.1.1電能與熱能轉(zhuǎn)換的基本理論3

在我國法定計量單位制中，熱量的單位為J(焦耳)：1J=1N·m=1W·s=1V·A·s在非法定計量單位制中，熱量單位也可用cal，它是指1g水的溫度升高l℃所需要的熱量。另外，還有kcal(千卡)，俗稱大卡。它們之間的關(guān)系是：1kcal=1000cal把單位J換算成cal時，需要乘以常數(shù)0.24，即1J≈0.24cal。在我國法定計量單位制中，熱4

1.1.2電熱器具的類型與基本結(jié)構(gòu)1.電熱器具的類型按照電熱轉(zhuǎn)換方式來區(qū)分，電熱器具可分為(1)電阻式電熱器具電阻式電熱器具是利用電流的熱效應(yīng)來工作的，當(dāng)電流通過高電阻率導(dǎo)體時，要克服電阻而消耗功率，其消耗的功率以熱的形式釋放出來，從而起到加熱作用。電阻加熱可分成兩大類：直接加熱(例如對水加熱的熱水器)和間接加熱(電流使電熱器具中的電熱元件產(chǎn)生熱量，再通過輻射、對流或傳導(dǎo)將熱量傳送到被加熱物體)。在家用電熱器具中，間接加熱的典型產(chǎn)品有電飯鍋、電熱毯、電烤箱和電熨斗等。1.1.2電熱器具的類型與基本結(jié)構(gòu)5(2)紅外式電熱器具遠紅外線加熱法是先使電阻發(fā)熱元件通電發(fā)熱，利用此熱能來激發(fā)紅外線發(fā)射物質(zhì)，使其輻射出紅外線來取暖人體和烘烤食物。紅外線是電磁波，其和可見光一樣，以輻射的形式向外傳播。波長為2.5～15μm之間的紅外線最易被物體吸收，起到加熱的作用。因此，在家用紅外線輻射電熱器中，遠紅外線的波長一般集中在2.5～15μm之間，其典型應(yīng)用有遠紅外線取暖器、電烤箱和消毒碗柜。(3)感應(yīng)式電熱器具根據(jù)電磁感應(yīng)定律，若將導(dǎo)體置于交變磁場中，導(dǎo)體內(nèi)部會產(chǎn)生感應(yīng)電流(渦流)，渦流在導(dǎo)體內(nèi)部會克服內(nèi)阻作回旋流動產(chǎn)生熱量，這就是電磁感應(yīng)加熱。采用電磁感應(yīng)加熱法的典型產(chǎn)品是電磁灶。在電磁灶中，因工頻電磁灶(頻率為50～60Hz)易產(chǎn)生振動和噪聲，所以家用電磁灶采用感應(yīng)電流為1500Hz以上的高頻電磁灶。(2)紅外式電熱器具6

(4)微波式電熱器具微波也是一種電磁波，波長在1mm～lm，頻率相應(yīng)為300kHz～300MHz。使用微波加熱的典型產(chǎn)品是微波爐。微波加熱實質(zhì)上是介質(zhì)加熱。食物是吸收微波的一種介質(zhì)，在微波輻射之下，食物中水分子隨微波頻率的變化，在1s內(nèi)作二十幾億次(2.450GHz)擺動，食物中水分子之間的摩擦十分劇烈，從而產(chǎn)生足夠的熱量，這就是微波加熱的原理。目前微波爐使用的頻率有915MHz和2.450GHz兩種，前者用于烘烤、干燥、消毒，后者用于家用微波爐中。(4)微波式電熱器具7

2.電熱器具的基本結(jié)構(gòu)各種電熱器具的基本結(jié)構(gòu)主要由電熱元件、控制元件及安全保護裝置所組成。(1)電熱元件電熱元件的主要作用是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋３Ｓ玫碾姛嵩须娮枋诫姛嵩?、紅外線電熱元件、電熱合金發(fā)熱板、管狀電加熱器、PTC加熱器等。(2)控制元件控制元件的主要作用是對發(fā)熱元件的溫度、電功率、通電時間等參數(shù)進行控制，以滿足使用者的需要。常用的控制元件有雙金屬片式溫控器、磁性溫控器、熱敏電阻溫控器、PTC溫控器等。2.電熱器具的基本結(jié)構(gòu)8

(3)安全裝置安全裝置的主要作用是在電熱器具發(fā)熱溫度超過正常范圍時，能自動切斷電源，防止器具過熱而損壞，甚至釀成事故。常用的安全裝置有熔斷器、熱繼電器、漏電保護器等。

1.2電熱元件電熱器具中，常用的電熱元件有如下幾種：

1.2.1電阻式電熱元件電阻式電熱元件的品種很多，在家用電熱器具中，電阻式電熱元件的材質(zhì)一般采用合金電熱材料。在實際應(yīng)用中，合金電熱材料被制成電熱絲，在電熱絲的基礎(chǔ)上，再經(jīng)過二次加工制成各種電熱元件。(3)安全裝置9

1.開啟式螺旋形電熱元件這種電熱元件是將合金電熱絲繞制成螺旋狀，直接裸露在空氣中，在電吹風(fēng)和家用開啟式電爐中應(yīng)用較廣。螺旋式電熱元件繞制尺寸如圖1.2.1所示，圖1.2.1圖1.2.2圖1.2.1圖1.2.210

2.云母片式電熱元件將合金電熱絲纏繞在云母心上，再在外面覆一層云母作絕緣，如圖1.2.2所示，就組成了云母片式電熱元件。3.金屬管狀電熱元件金屬管狀電熱元件是電熱器具中最常用的封閉式電熱元件，主要由電熱絲、金屬護套管、絕緣填充料、封口材料、引出棒等組成，如圖1.2.3所示。

圖1.2.3圖1.2.42.云母片式電熱元件圖1.2.3圖1.2.11

4.電熱板電熱板的形狀有圓形，方形等，主要采用鑄板式和管狀元件鑄板式兩種結(jié)構(gòu)形式，主要用于電飯鍋等產(chǎn)品中。5.繩狀電熱元件在一根用玻璃纖維或石棉線制作的芯線上，纏繞柔軟的電熱絲(銅、鎳合金等)，再套一層耐熱尼龍編織層，在編織層上涂敷耐熱聚乙烯樹脂，主要用于電熱毯、電熱衣等柔性電熱織物中，典型結(jié)構(gòu)如圖1.2.4所示。6.薄膜型電熱元件以康銅箔或康鋼絲作為電熱材料，聚酰亞胺薄膜作為絕緣材料的薄膜型新型電熱元件，多制成片狀或帶狀，在電咖啡壺等產(chǎn)品中應(yīng)用。6.薄膜型電熱元件12

1.2.2遠紅外線電熱元件遠紅外線加熱方法是在電阻加熱方法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它的熱源是紅外電熱元件發(fā)出的波長為2.5～15μm的遠紅外線。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)，使其輻射出紅外線再加熱物體。它具有升溫迅速，穿透能力強，節(jié)省能源和時間的特點。在取暖器、電烤箱、消毒柜等家電產(chǎn)品中應(yīng)用較廣。遠紅外線電熱元件有管狀、板狀和紅外線燈等多種，在家電產(chǎn)品中最常見的是管狀遠紅外電熱元件。1.2.2遠紅外線電熱元件13

管狀遠紅外電熱元件的石英管為乳白色透明石英材料制成，內(nèi)壁有2000～8000個／cm2，直徑為0.03～0.05mm的小氣泡。在石英管內(nèi)裝置帶有引出端的螺旋合金制成的電熱絲，兩端用耐熱絕緣材料密封，以隔絕外界空氣，防止電熱絲氧化。其結(jié)構(gòu)如圖1.2.5所示。圖1.2.5圖1.2.6

管狀遠紅外電熱元件的石英管為乳白色透明14

1.2.3PTC電熱元件PTC電熱元件是一種具有正溫度系數(shù)的熱敏電阻，它屬于鈦酸鋇(BaTiO3)系列的化合物，并摻雜微量的稀土元素，采用陶瓷制造工藝燒結(jié)而成。PTC電熱元件的發(fā)熱體是半導(dǎo)體。一般半導(dǎo)體隨溫度升高，電阻降低，呈NTC負溫度特性，而PTC電熱元件當(dāng)溫度達到居里點附近時，電阻值會急劇增加，發(fā)生幾個數(shù)量級的變化。當(dāng)給PTC通電使其升溫時，在開始階段，PTC材料的電阻值隨溫度的升高呈下降的趨勢，為負溫度特性，當(dāng)溫度達到某一范圍時，PTC材料的電阻率才會上升，呈現(xiàn)正溫度特性。PTC電熱元件的電阻-溫度特性如圖1.2.6所示。PTC電熱元件的結(jié)構(gòu)有圓盤式、蜂窩式，口琴式、帶式等多種。主要優(yōu)點是：定溫發(fā)熱，限溫發(fā)熱，能自動進行溫度補償，安全性好，不氧化，使用壽命長，并能適應(yīng)較寬的電壓波動。1.2.3PTC電熱元件15第1章電器維修基本知識

1.1電熱基礎(chǔ)知識1.2電熱元件1.3控制元件1.4小型交、直流電動機1.5識圖常識

第1章電器維修基本知識16

1.1電熱基礎(chǔ)知識利用電流的熱效應(yīng)，將電能轉(zhuǎn)變成熱能而制成的各種器具稱為電熱器具。利用電能轉(zhuǎn)變成熱能與其他獲取熱能的方法比較主要有以下優(yōu)點：1)沒有污染。加熱時不會產(chǎn)生煙塵及有害氣體，有利于環(huán)境保護。2)熱效率高。電熱器具的熱效率可達65%～90%。其他方法由于燃料不能充分燃燒，導(dǎo)致熱效率較低，如煤燃燒時的熱效率只有15%～20%；煤氣燃燒時的熱效率雖然較高，也只有40%～50%。3)安全性好。因使用時無明火，相對來說安全性要比使用燃料好。通過設(shè)置安全裝置，可確保使用者的安全。4)便于控制。電熱器具不僅升溫快，而且可以通過溫度控制器件實現(xiàn)溫度控制。

1.1電熱基礎(chǔ)知17

1.1.1電能與熱能轉(zhuǎn)換的基本理論在物理學(xué)中，熱現(xiàn)象是物質(zhì)中大量分子的無規(guī)則運動的具體表現(xiàn)，熱是能量的一種表現(xiàn)形式。電能和熱能可以互相轉(zhuǎn)換，如電熱器具將電能轉(zhuǎn)換為熱能。電能與熱能的轉(zhuǎn)換關(guān)系可以用焦耳-楞次定律來表述。電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量(Ω)跟電流強度的平方(I2)、導(dǎo)體的電阻(R)以及通電的時間(t)成正比。用公式表示就是：Q＝KI2Rt式中的K是比例恒量，又叫做電熱當(dāng)量，它的數(shù)值由實驗中得到的數(shù)值算出。當(dāng)熱量用cal(卡)、電流強度用A、電阻用Ω、時間用s做單位時，K=0.24cal／J。于是上式可以寫作：

Q＝0.24I2Rt上述公式表達了電能與熱量之間的數(shù)量變換關(guān)系，它是電熱器具工作原理的基本理論。1.1.1電能與熱能轉(zhuǎn)換的基本理論18

在我國法定計量單位制中，熱量的單位為J(焦耳)：1J=1N·m=1W·s=1V·A·s在非法定計量單位制中，熱量單位也可用cal，它是指1g水的溫度升高l℃所需要的熱量。另外，還有kcal(千卡)，俗稱大卡。它們之間的關(guān)系是：1kcal=1000cal把單位J換算成cal時，需要乘以常數(shù)0.24，即1J≈0.24cal。在我國法定計量單位制中，熱19

1.1.2電熱器具的類型與基本結(jié)構(gòu)1.電熱器具的類型按照電熱轉(zhuǎn)換方式來區(qū)分，電熱器具可分為(1)電阻式電熱器具電阻式電熱器具是利用電流的熱效應(yīng)來工作的，當(dāng)電流通過高電阻率導(dǎo)體時，要克服電阻而消耗功率，其消耗的功率以熱的形式釋放出來，從而起到加熱作用。電阻加熱可分成兩大類：直接加熱(例如對水加熱的熱水器)和間接加熱(電流使電熱器具中的電熱元件產(chǎn)生熱量，再通過輻射、對流或傳導(dǎo)將熱量傳送到被加熱物體)。在家用電熱器具中，間接加熱的典型產(chǎn)品有電飯鍋、電熱毯、電烤箱和電熨斗等。1.1.2電熱器具的類型與基本結(jié)構(gòu)20(2)紅外式電熱器具遠紅外線加熱法是先使電阻發(fā)熱元件通電發(fā)熱，利用此熱能來激發(fā)紅外線發(fā)射物質(zhì)，使其輻射出紅外線來取暖人體和烘烤食物。紅外線是電磁波，其和可見光一樣，以輻射的形式向外傳播。波長為2.5～15μm之間的紅外線最易被物體吸收，起到加熱的作用。因此，在家用紅外線輻射電熱器中，遠紅外線的波長一般集中在2.5～15μm之間，其典型應(yīng)用有遠紅外線取暖器、電烤箱和消毒碗柜。(3)感應(yīng)式電熱器具根據(jù)電磁感應(yīng)定律，若將導(dǎo)體置于交變磁場中，導(dǎo)體內(nèi)部會產(chǎn)生感應(yīng)電流(渦流)，渦流在導(dǎo)體內(nèi)部會克服內(nèi)阻作回旋流動產(chǎn)生熱量，這就是電磁感應(yīng)加熱。采用電磁感應(yīng)加熱法的典型產(chǎn)品是電磁灶。在電磁灶中，因工頻電磁灶(頻率為50～60Hz)易產(chǎn)生振動和噪聲，所以家用電磁灶采用感應(yīng)電流為1500Hz以上的高頻電磁灶。(2)紅外式電熱器具21

(4)微波式電熱器具微波也是一種電磁波，波長在1mm～lm，頻率相應(yīng)為300kHz～300MHz。使用微波加熱的典型產(chǎn)品是微波爐。微波加熱實質(zhì)上是介質(zhì)加熱。食物是吸收微波的一種介質(zhì)，在微波輻射之下，食物中水分子隨微波頻率的變化，在1s內(nèi)作二十幾億次(2.450GHz)擺動，食物中水分子之間的摩擦十分劇烈，從而產(chǎn)生足夠的熱量，這就是微波加熱的原理。目前微波爐使用的頻率有915MHz和2.450GHz兩種，前者用于烘烤、干燥、消毒，后者用于家用微波爐中。(4)微波式電熱器具22

2.電熱器具的基本結(jié)構(gòu)各種電熱器具的基本結(jié)構(gòu)主要由電熱元件、控制元件及安全保護裝置所組成。(1)電熱元件電熱元件的主要作用是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。常用的電熱元件有電阻式電熱元件、紅外線電熱元件、電熱合金發(fā)熱板、管狀電加熱器、PTC加熱器等。(2)控制元件控制元件的主要作用是對發(fā)熱元件的溫度、電功率、通電時間等參數(shù)進行控制，以滿足使用者的需要。常用的控制元件有雙金屬片式溫控器、磁性溫控器、熱敏電阻溫控器、PTC溫控器等。2.電熱器具的基本結(jié)構(gòu)23

(3)安全裝置安全裝置的主要作用是在電熱器具發(fā)熱溫度超過正常范圍時，能自動切斷電源，防止器具過熱而損壞，甚至釀成事故。常用的安全裝置有熔斷器、熱繼電器、漏電保護器等。

1.2電熱元件電熱器具中，常用的電熱元件有如下幾種：

1.2.1電阻式電熱元件電阻式電熱元件的品種很多，在家用電熱器具中，電阻式電熱元件的材質(zhì)一般采用合金電熱材料。在實際應(yīng)用中，合金電熱材料被制成電熱絲，在電熱絲的基礎(chǔ)上，再經(jīng)過二次加工制成各種電熱元件。(3)安全裝置24

1.開啟式螺旋形電熱元件這種電熱元件是將合金電熱絲繞制成螺旋狀，直接裸露在空氣中，在電吹風(fēng)和家用開啟式電爐中應(yīng)用較廣。螺旋式電熱元件繞制尺寸如圖1.2.1所示，圖1.2.1圖1.2.2圖1.2.1圖1.2.225

2.云母片式電熱元件將合金電熱絲纏繞在云母心上，再在外面覆一層云母作絕緣，如圖1.2.2所示，就組成了云母片式電熱元件。3.金屬管狀電熱元件金屬管狀電熱元件是電熱器具中最常用的封閉式電熱元件，主要由電熱絲、金屬護套管、絕緣填充料、封口材料、引出棒等組成，如圖1.2.3所示。

圖1.2.3圖1.2.42.云母片式電熱元件圖1.2.3圖1.2.26

4.電熱板電熱板的形狀有圓形，方形等，主要采用鑄板式和管狀元件鑄板式兩種結(jié)構(gòu)形式，主要用于電飯鍋等產(chǎn)品中。5.繩狀電熱元件在一根用玻璃纖維或石棉線制作的芯線上，纏繞柔軟的電熱絲(銅、鎳合金等)，再套一層耐熱尼龍編織層，在編織層上涂敷耐熱聚乙烯樹脂，主要用于電熱毯、電熱衣等柔性電熱織物中，典型結(jié)構(gòu)如圖1.2.4所示。6.薄膜型電熱元件以康銅箔或康鋼絲作為電熱材料，聚酰亞胺薄膜作為絕緣材料的薄膜型新型電熱元件，多制成片狀或帶狀，在電咖啡壺等產(chǎn)品中應(yīng)用。6.薄膜型電熱元件27