漫談“電熱電器”中的應用技術

摘 要:本文主要闡述了家用電熱電器發展簡史，論述了加熱技術和家用電熱電器的中的應用技術要點。

關鍵詞:電熱 加熱 應用技術 電器

中圖分類號:TM925文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)01(a)-0169-01

1882年美國亨利發明了電熨斗，1931年德國卡爾費沙先生發明了第一臺電爐用于烹飪，由此電熱電器開始成為家用電器又一重要成員。電熱電器是利用電能轉化為熱能的原理制成各種電熱器具的總稱，在家用電器中是個龐大家族，占有25%～35%的比例。電熱方式可分為:電阻式加熱、電磁感應式加熱及微波加熱等。

1 加熱應用技術

1.1 電阻加熱技術

物理基本常識:電流流過電阻就會產生熱。通過大電流時，電阻絲會變紅產生高溫，這便是電阻加熱技術的主要原理。電阻絲一般為鎳鎢鐵合金絲，因為電阻值很大，所以通電就會迅速發熱，而電阻小的銅導線部分則不會發熱(其實是發熱量很小，散失很快，不易被人感知，故而忽略)。

電阻絲應用時，可制成螺旋狀后嵌在絕緣或絕熱材料制成的凹槽或專用支架上，發出的熱量以輻射和對流方式傳給欲加熱的物件。但電阻絲裸露在空氣中，極易被氧化，使用壽命短;再加上電阻絲本身帶電，不慎觸及會造成電擊事故，所以應用這種開啟式電熱器件的產品現在在市場上已經很少見了。于是，人們想到了將電阻絲放置在罩蓋中，耐熱罩蓋材料主要是云母、陶瓷等，熱罩式電熱器件多用于電灶、普通電熨斗生產中。另外，遠紅外線電熱器件也是在電阻加熱方法的基礎上發展起來的，具有升溫快、穿透能力強和節能節時等特點。在取暖器、電烤箱和消毒柜等家電產品中應用較廣。

PTC陶瓷電熱元件是一種新穎的電阻型發熱元件，其特點是電阻值會隨溫度的變化而變化，當溫度升高到燒制的居里點時阻值急劇上升，從而使電流減小，溫度不再上升，可見它具有恒溫特性，也是制作溫控器好材料。

1.2 電磁感應式加熱技術

電、磁互生現象被稱為電磁感應，是物理學一項重要發現。電磁感應式加熱技術就是讓導磁材料處在交變磁場中產生渦流，渦流生熱使導磁材料溫度得以升高。該技術打破了傳統明火加熱方式，較早應用于金屬冶煉、精密加工等工業生產。

20世紀80年代經過日本廠商的努力才讓電磁爐成為成熟的家用電器，采用了超音頻感應加熱方式。因為是鐵制容器自身發熱，所以熱轉化率高，最高可達到95%。另外，由于鐵對磁場的吸收充分、屏蔽效果也非常好，減少了很多磁輻射，所以電磁爐上的鐵鍋比其他任何材質的炊具使用更加安全。又由于空氣磁阻大，所以一旦鍋具離開電磁爐就會造成電磁爐負荷異常而停止工作，因而電磁爐具有了安全、節能的特點。

1.3 微波式加熱技術

微波是一種頻率極高的電磁波，微波式加熱技術是一項比電磁感應式加熱技術更具創新性的加熱技術方案。它是將微波能量直接傳遞給物質分子，讓物質分子高速運動產生熱能的加熱方式。由于微波加熱排除了中間傳導物質和過程，以及微波具有的穿透能力強的特點，使食物內外同時得到微波能量來進行加熱，加熱更迅速和高效。

家用微波爐采用2450MHz頻段的微波，其能量能較好地被食物中的水分子吸收加熱食物。家用微波爐主要由變壓器、磁控管、波導管、爐腔、爐門、外殼等組成。其中磁控管為其核心部件，是一種能產生和發射微波的真空電子管，其制造技術一度被國外專利所掌控，造成家用微波爐價格居高不下，成為家用電器的貴族。但經過我國技術人員多年技術攻關并國產化后，專利壁壘被打破，磁控管得以大批量生產，價格下降，家用微波爐已成為普通家用電器走入了千家萬戶。

2 三種加熱技術比較

電阻加熱技術是一種沿襲傳統的加熱方式，采用的是對流、輻射、紅外傳播等常規傳熱方式進行。在電能轉化為熱能加熱目標物體的過程中，電阻加熱技術存在著與空氣接觸造成熱能散失、光能散失、輻射阻擋、傳導阻擋損耗等能量損失，所以效率較低，通常在50%～60%左右。但因其加工技術簡單，成本低廉，所以電熱產品最為廣泛，幾乎覆蓋了所有電熱電器。

電磁感應加熱是一種較為環保、安全系數相對較高的加熱方式，在加熱導磁物體后再加熱目標物體，而目標物體可根據需要加工成各種形狀，所以可最大限度地減少對流、輻射、傳導方面的損失，提高了熱效率，最高可達95%左右。但當前市場上這類家用產品種類不多，主要產品有電磁爐灶具、茶具等。

微波加熱的加熱方式最為獨到，不需要對流，也沒有傳導，而是直接加熱于目標物體，且由于微波穿透作用，目標物體從里到外可以同時加熱，從而可以縮短加熱時間，食物中的營養物質可以更多得以保留下來，所以微波爐是一種健康的廚房家用電器。家用微波爐的熱效率受到磁控管制造精密度、真空度的影響，通常在70%～80%左右。

3 家用電熱產品的種類

家用電熱電器是個龐大家族，可分為取暖電器、廚房電器、健康保潔電器等。

(1)取暖電熱電器。有電阻式取暖器、遠紅外取暖器、陶瓷取暖器、電熱膜取暖器、等。

(2)廚房電熱電器。有電飯鍋、電烤箱、電磁灶、微波爐、電熱水壺、電熱杯、飲水機、豆漿機、多士爐等。

(3)健康保潔電熱電器。有電熱水器、電熨斗、電吹風、蒸汽掛燙機等。

總之，家用電熱產品種類繁多，舉不勝舉。所以在課程教學中要不惜時機地灌輸相關發明知識和案例，引導和建立學生創新發明意識，

4 家用電熱產品中的應用技術

4.1 絕緣技術

是指采用絕緣材料使帶電體與其他部分隔離的技術。絕緣材料對電流有非常大的阻力，可很好地避免電流對使用人的傷害。在家用電熱電器中常用的是固體絕緣材料，包括:絕緣漆、絕緣膠、絕緣紙、絕緣纖維制品、塑料、橡膠、粘帶、云母、玻璃、陶瓷及其制品，產品設計時要根據他們不同的物理特性進行選用。

4.2 絕熱技術

是指用絕熱材料使發熱部件與其他部分隔離的技術。絕熱材料都采用木材、塑料、礦物棉、玻璃纖維、泡沫塑料、泡沫橡膠等。絕熱材料在產品設計中要綜合考慮以下兩方面作用:一是保溫，二是隔熱。特別是電熱電器的外殼和手柄等與人體接觸部位要采取穩妥的絕熱技術，防止燙傷。

4.3 安全技術

泛指為產品安全運行設計的技術。在家用電熱電器中除了在要在絕緣和絕熱上加強安全外，主要還要采取以下安全技術來確保用戶的使用安全。

(1)溫控技術，常用磁鋼限溫器、雙金屬片恒溫器、PTC元件或溫度電子傳感器件來實現電熱電器的溫度運行在恰當的范圍內。

(2)斷電技術，常見有電源開關、功率選擇開關、跌倒開關、定時器等來共同組成運行控制系統，確保電熱電器正常運行或停止工作。

(3)屏蔽技術，是指采用金屬板、網隔離電磁波的技術。這里主要是指對微波爐的微波要進行有效屏蔽，其他產品中有電磁輻射的器件也要考慮電磁屏蔽問題，以免傷害用戶或影響其他家用電器的正常使用。

參考文獻

[1]蔣治國.現代家電原理與維修[M].北京:北京理工大學出版社，2010.

[2]崔金輝.家用電器與維修技術[M].北京:機械工業出版社，2009.