2773993727电风扇详细电路图.ppt
第2章 电 风 扇,【教学目标】了解电风扇的类型、结构与工作原理。学会拆装电风扇。掌握电风扇常见故障现象及检修方法。掌握微电脑程控电风扇的的基本控制原理。,2.1 概述2.1.1 电动器具,电动器具是指将电能转化为机械能，并用机械能来做功的用电器具。家用电动器具常用的有电风扇，洗衣机，吸尘器，以及厨房用的电动器具如：抽油烟机、食品加工机、全自动豆浆机，还有一些用于美容保健的电动器具如：电吹风、电动剃须刀、电动按摩器等。电动器具的动力是电动机，用电动机完成电能向机械能的转化，再配以控制装置和制动装置，以达到不同的使用目的。,2.1.2 电风扇的类型、规格和型号,1.电风扇的分类 1）按自动化程度分类。可分为普通电风扇和高档电风扇。普通电风扇控制系统简单，高档电风扇应用大量电子与微电脑技术，实现了程序控制。2）按使用电源分类。可分为交流电风扇、直流电风扇和交直流电风扇。3）按电动机的形式分类。可分为单相交流罩极式、单相交流电容式及交直流两用串励式电风扇。4）按结构特征及用途分类。可分为台扇、吊扇、落地扇、排气扇、箱式电风扇（又称转页扇）。,2.电风扇的规格和型号 电风扇的规格大小是以扇叶直径尺寸大小表示的。扇叶直径即指扇叶最大旋转轨迹的直径，以“mm”为单位，也有以英寸（in）计，一般台扇和落地扇的扇叶直径分为200,250,300,350,400，600（落地扇）等几种。电风扇型号统一编排方法如下:第一个字母为组别代号，如F表示电风扇，第二个字母为系列代号，第三个字母为形式代号，其后的数字分别为生产序号和规格代号。例如：型号FHS 3-35，表示350mm罩极电动机系列落地式电风扇。,2.1.2 电风扇的结构,在电风扇中，台扇与落地扇是最基本的结构形式。台扇的结构主要分成五个部分：扇叶、扇罩、扇头、底座和控制部分。台扇的基本结构如图2-1所示。,1.扇头 扇头主要由单相交流电动机、摇头机构及前后端盖组成，如图2-2所示。,1)电动机。电风扇所使用的电动机大多数采用电容式单相交流异步电动机，主要由定子、转子、轴承、端盖等组成。如图2-3所示。定子包括定子铁心与定子绕组。,转子是电动机的旋转部分，电动机的工作转矩就是从转子输出的，单相电容式电动机的转子由转子铁心、转子绕组和转轴三部分组成。,转轴,转子铁心,转子绕组,2)摇头机构。普通电风扇扇头的摇头动作是由电动机驱动的。扇头的摇摆角度，国家标准规定:扇叶直径为250mm以下的电风扇摇头角度不小于600,300mm以上的不大于800,摇头机构由减速机构、四连杆机构和控制机构三部分组成。,2.扇叶 扇叶（也称风叶）由叶片、叶架和叶片罩三部分组成。扇叶通过叶片适当的装置角及圆弧度，使叶片在旋转时对空气产生一定的压力，形成气流。扇叶是电风扇的重要部分，它的大小与形状对电风扇的风速、风量、功率消耗、噪声及振动等性能都有很大影响。目前，国内生产的台扇或落地扇大都采用三片扇叶,扇叶多呈阔掌形、阔刀形或狭掌形。叶面阔大，降低了叶片对空气的压强，有利于降低空气振动频率,减小噪声强度。扇叶所用材料主要有金属和塑料两种。制造扇叶的材料应具有良好的弹性和一定刚度，多采用11.5mm薄钢板或铝合金板整体或分片冲制而成，分片成型后铆合在叶架上，金属扇叶机械强度和钢性较好，运转性能稳定；塑料扇叶多采用工程塑料一次成型，它具有易加工，耐腐蚀及重量轻等优点。,3.网罩 电风扇网罩的主要作用是保证安全，防止人体触及扇叶发生事故，其次起到一定的装饰美观作用。一般网罩分前后两部分。后网罩由4个螺栓紧固安装在扇头的前盖上，前网罩与后网罩由6个扣夹夹在一起。目前采用的网罩大部分是通过焊接而成的射线型结构，射线型网罩一般采用72根射线。网罩一般都镀亮铬或镀锌，也有的网罩采用静电喷涂工艺，使整个网罩显得牢固、光亮和美观。,4.升降机构与底座 台扇立柱与底座有两种，一种是立柱与底座为独立体，使用时用螺钉将立柱与底座接成一体；另一种是立柱底座直接制成一体。台扇的立柱与底座一般采用铝合金压铸成型或用塑料成型。底座上装有装饰面板及各种控制开关等。底盘或底座通过地脚螺钉连接。如图2-6a所示。落地扇的立柱装有升降机构,升降机构主要由内管、外管、调节头和弹簧组成。内管与开关箱连接,外管则固定在底座上,外管内设有长弹簧,用来支撑开关箱与扇头的重力。底座一般做成圆形或长方形的金属体,以构成一定的重量,来维持落地扇的稳定性。,5.控制部分 台扇的控制操作器件大都安装在底座的面板上，如调速开关，定时开关等。1）调速开关。普通台扇的调速开关一般采用琴键开关，用来调节电机的转速。琴键开关一般为四档或五档两种。琴键开关主要由键架、键杆、键功能滑块与键触点、开关等构成。琴键的自锁、互锁、复位功能通过键杆与不同功能滑块面的相互作用而完成。,2）定时器。一般风扇大都采用机械式定时器，主要由发条、减速轮系、摆轮等构成。机械式定时器常用的有60min和120min两种，定时器工作时有以下几种状态。,常闭,常开,置时,定时,结束,3）电容器。电风扇电动机大多采用电容式单相交流异步电动机，启动绕组与电容器串联，启动与运行中，电容器都接在电路中，称此电容为运行电容器。电风扇电动机所用的电容器主要为金属纸介质电容器和油浸纸介质，采用无极性电容器。电容量为1F、1.2F、1.5F、2F、2.5F等。4）电抗器。电抗器由线圈、支架、铁心三部分组成，线圈绕在支架上，中间按调速比的要求抽几个头。线圈绕好后，将铁心插入支架内，并经烘干、浸漆处理。铁心用厚0.5mm的硅钢片冲压成斜E字型，然后交叉插入支架内叠合而成。线圈本身对交流有降压作用。,2.1.3 电风扇的主要技术指标,1.输出风量 输出风量是指电风扇在额定电压、额定频率与最高转速挡运转的条件下，每分钟输出的最小风量，单位是m3min。2.使用值 使用值是指电风扇在额定电压、额定频率与最高转速挡的条件下，每分钟每瓦输出的最小风量，单位是m3(min.w)，它的大小是衡量电风扇性能的重要指标。3.启动性能 电风扇在额定电压、额定频率的条件下，应启动灵敏，在35s内达到全速运转，且运转平稳，风压均匀。,4.调速比 调速比是指在额定电压下运转时，最低挡转速与最高挡转速的比值，以百分数表示：调速比=(最低挡转速最高挡转速)100 5.温升 温升指电风扇在额定电压、额定频率的条件下运转，各部位允许的最高温度与环境温度(规定取40)的差值。6.电功率 电功率指电风扇在额定电压、额定频率的条件下以最高转速挡运转所消耗的电功率，即此时输入的电功率。,7.噪声 合格的电风扇允许噪声应在60dB以下。8.摇头角度与仰俯角 电风扇的摇头机构每分钟摇头不少于4次，不大于8次，且有摇和停的操作控制装置。250mm规格的电风扇摇摆角度不应小于60。仰俯角指扇头上仰与下俯的角度，台扇的仰角应不小于15。9.使用寿命 电风扇在正常条件下，经过5000h连续运转后，应仍能运转。10.安全性能 各种电风扇的绝缘性能一般为A级或E级绝缘，并且具有良好的防潮、耐压和接地特性。在高温、高湿状态下，绕组对机壳的绝缘电阻应不低于2M，泄漏电流不得大于0.3mA。,2.2 电风扇的调速,电风扇一般都有调速功能，电风扇调速的基本原理都是通过降低电动机绕组电压，减弱磁场强度，从而达到降低电动机转速的目的。常见的调速方法有 电抗器法 抽头法 无级调速法,2.2.1 电抗器法,电抗器线圈具有电抗作用，电动机通过线圈后降低了电压，同时降低了电动机的磁场强度，使转速减慢。图2-8为电容式电动机串联电抗器调速原理图。图中电抗器与电动机绕组串联，只作降压作用，接上电源后，调速开关可选择高、中、低三档，这样可以得到不同的转速。在图b与图c中，电抗器除降压外，还做电动机指示灯的电源用。电抗器调速优点为比较简单，可任意选择各档调速。缺点是需要专用的电抗器，成本比较高，同时增加了损耗，降低功率因数。,2.2.2 抽头法,抽头调速是在电动机定子的运转绕组与启动绕组之间串接一个调速绕组，在调速绕组上抽出几个头，接到调速开关。抽头转换，改变运转绕组与启动绕组之间的匝数比，从而改变磁场强度，调节电动机的转速。一般用于四极的电容式电动机。抽头调速电路有L型、T型。1.L 型抽头法 L型调速可分为L型、L型、L型三种接线方式，如图2-9所示。L型是主绕组与运转调速绕组串联，它们是同相位，而它们与副绕组的启动绕组相差90。在调速绕组上抽两个头，可得高、中、低三档。L型是调速绕组与副绕组串联，它们与主绕组相差90。L型是调速绕组与主绕组空间同相位，调速时，调速绕组部分或全部与主绕组串联，而副绕组与电容器串联直接接在电源上，副绕组的端电压是不变的。,L型,L型,L型,2.T型抽头法 T型抽头的调速可分为T型和T型两种，如图2-12所示。在T型接法中，调速绕组接在主副绕组之外，在空间上它与主绕组同相位。在T型接法中，调速绕组与副绕组在空间上同相位。由于T型比T型接法简单，实际应用中多采用T型接法。,T,T,2.2.3 无级调速法,无级调速一般采用双向晶闸管VTH作为风扇电动机的开关,通过改变VTH的控制角，使VTH输出电压发生改变，达到调节电动机转速的目的。图2-11所示为无级调速电原理图。,2.3 电风扇控制电路分析2.3.1 电抗器调速电路,电抗器调速典型电路如图2-12所示，由电风扇电动机、电抗器、调速开关、定时器、电容器、指示灯等组成。,2.3.2 抽头调速电路,典型的L型抽头调速的台扇电路图和接线图如图2-13所示，电路由定时器、调速开关、电容器、电动机、指示灯等组成，定时器和调速开关串接在电路中，只有当两者同时接通时，电风扇才能启动。,2.3.3 模拟自然风电路,利用电子开关控制电风扇电动机的电源，周期性地“导通断开导通断开”，使电风扇扇叶对应地、周期性地“慢速快速慢速停转慢速快速慢速停转”运转，送出间歇阵风，也称模拟自然风。图2-14所示为一例由时基电路NE555组成的模拟自然风电路。,图 2-14 模拟自然风电路,2.3.4 红外线遥控电路,红外线遥控电风扇电路主要由发射器和接收器组成。红外线发射器发出波长l4m的红外光波，接收器的光敏晶体管接收到发射器送来的红外线信号，经过光电转换等电路处理后去控制执行机构的工作。现以长城牌FS19-40红外线遥控电风扇电路为例介绍其工作原理。1.发射器电路 长城牌FS19-40电风扇遥控发射器电路如图2-15所示。该电路的核心器件是CMOS数字集成电路2输入端四与非门CD4011。,图 2-15 红外线遥控电风扇发射器电路,工作原理：门A和门B接成反相器，按下发射控制按钮SB，门A输出端（3脚）为高电平，VD1反偏截止。3脚输出经R2对C1充电。因电容器两端电压不会突变，所以此时门B的输入端为0，它的输出端（4脚）为1。这一高电平加至门C的8脚，所以受控振荡器起振，其输出的矩形脉冲经三极管VT电流放大，驱动红外线发光二极管VD3、VD4发射出红外线脉冲。VD3、VD4采用两管串联，可以提高发射脉冲光的总强度，增加遥控距离。同时红色发光二极管VD2亮，作发射指示。随着C1充电过程的进行，门B输入端电位上升。当上升到它的转折电平时，门B输出低电平，迫使振荡电路停振，VD3、VD4停止发射信号，即由于定时电路的作用，每次按下SB后，只能发射零点几秒的红外线脉冲。断电（放开SB）后，C1经VD1、Rl放电，为下一次定时发射作好准备。,2.接收电路 接收电路由时基电路NE555，十进制计数/脉冲分配器CD4017及锁相环音频译码集成电路LM567三块集成电路为核心组成。1）集成锁相环路解码器LM567简介。集成锁相环路解码器LM567是美国国家半导体公司生产的一种高稳定性的低频集成锁相环路解码器，由于其良好的噪声抑制能力和中心频率稳定性而被广泛应用于各种通讯设备中的解码以及AM、FM信号的解调电路中。LM567内部包含了两个鉴相器PD1和PD2、放大器AMP、电压控制振荡器VCO等单元电路。选用适当的定时元件，可使LM567的振荡频率在0.01Hz500kHz范围内连续变化。电路工作时，输入信号在鉴相器PD1中与VCO的输出信号鉴相，相差信号经滤波回路滤波后，成为与相差成一定比例的电压信号，用于控制VOC输出频率f0跟踪输入信号的相位变化。若输入信号频率落在锁相环路的捕获带内，则环路锁定，在振荡器输出频率与输入频率相同时，二者之间只有一定相位差而无频率差。,图2-16 LM567的内部结构与引脚功能,2）红外线信号接收电路原理分析。长城牌FS19-40红外线遥控电风扇接收电路如图2-17所示。红外线接收二极管VD6与VT12直接耦合，电脉冲经VT2、VT3两级电压放大输入IC1（LM567）的3脚。如与IC1的中心频率f0相等，IC1的8脚跳变至低电平。三极管VT4（PNP型）饱和导通，在R15上产生一个正脉冲，输入IC2（CD4017）的14脚（CP端）。按输入一个个正脉冲的时序，IC2依次在各个输出端上输出高电平。刚通电时，IC2的3脚（Y0）为高电平（未接），电风扇停止。,第一个正脉冲输入CP端，2脚（Y1）输出高电平，VT5导通，VTH1导通，电风扇作强风运转；第二、三个正脉冲输入CP端，IC2的4脚（Y2）、7脚（Y3）输出高电平，电风扇作中风或微风运转；第四个正脉冲使IC2的10脚（Y4）为高电平，一方面使VT8饱和，发光二极管VD13（绿色）亮，作模拟自然风运转状态指示，另一方面使IC3（NE555）的4脚（低电平复位端）变为高电平，IC3为核心的自激多谐振荡器起振，输出的矩形波经VD9加到T5的基极，使VT5重复导通、截止，双向晶闸管VTH1重复导通、关断，电风扇输出模拟自然风（强阵风）。其变化规律为：通电运转约14 s，断电停歇约12.5 s。,发射器发出的第五次红外线脉冲使IC2的1脚（Y5）为高电平，经二极管VD7加到IC2的清零端（15脚），电路清零，又只有Y0为高电平，电风扇停歇。当需要改变电风扇风速时，只要重复按动遥控器发射开关，电风扇就会按强中弱自然风停，依次反复变换。也可以直接按动图中的SB2（面板按键）来改变风速。,2.电风扇常见故障检修,2.4.1 检修的基本步骤 1.询问用户，了解故障情况 询问用户使用情况：如电压是否正常，电风扇是否长期停用，如何保存放置，工作环境如何等等，除此以外，还应询问用户电风扇出现故障前后的情况，包括故障现象、发生故障后的后果、发生故障时是否冒烟、有无异常响声或气味等。,2.分析判断是电气故障还是机械故障 电风扇不通电，用手旋转扇叶看扇叶能否转动灵活，这是判断电气故障或机械故障的关键。如果扇叶不能转动，或者转动吃力，则故障可能出在机械方面；如果扇叶转动灵活，则说明电风扇电气部分发生故障。接通调速开关，观察电风扇是否能够正常运转。如果电风扇不动，则首先判断电动机是否有电。如果电动机没有通电，说明故障发生在电源输入到电动机之间的电器零部件及连接导线上；如果电动机有电，则说明电动机本身存在故障。,3.机械故障的检修 经过检查、分析判断出电风扇是机械故障后，应断开电源，检查各部分传动、转动部分。首先给各传动、转动部分的轴承或齿轮处加注适量润滑油试一试，拨动扇叶看能否转动自如。第二步检查各转动部位有无污物杂质阻塞的现象，润滑油脂是否变质，必要时可用汽油或煤油清洗各转动部位(如轴承、齿轮等)，然后再加注润滑油脂。第三步检查主轴与轴承，看是否损坏或异常，看是否过紧、过松或错位。通过校正或更换，达到拨动扇叶时，转动灵活自如。,4.电气故障的检查 经过检查，分析判断电风扇是电气故障后，通电检测判断，如果故障发生在电源输入到电动机之间的电器零部件及其连接导线上，可能出现的情况有：调速开关接触不良或损坏；定时器接触不良或损坏；连接导线中间断线，焊点松脱等。检修时，可以根据上述顺序逐步检查，找出原因进行维修或更换。如果通电后风扇不转，但发生“嗡嗡”响声，在排除输入电压偏低的情况下，可能是主绕组或副绕组存在匝间短路、电容器损坏等原因，在查明原因的情况下进行修复或更换。,5.检修完毕,通电试运转 检修完毕，应进行必要的检测，着重检测被修理部件。例如，电动机检修完毕，应该用兆欧表检测其绝缘电阻，用万用表检测其绕组的直流电阻，用手转动转子，检查转动是否灵活等。经检测，一切正常后，通电试运转，此时应注意观察、倾听运转是否平稳，有无异常响声等。,2.5 微电脑程控电风扇,电风扇采用微电脑控制，既可以使电风扇具有多种功能，又使控制电路变得简单可靠，使用者只需按动外接的各个功能键，电风扇将按预先编制好的程序运转。电风扇的程控控制主要有自然风功能、睡眠风功能、定时功能、摇控功能、过电流保护功能等几个方面。2.5.1 结构与特点 微电脑程控电风扇的结构与普通电风扇的结构大同小异，主要区别在面板控制机构的控制方式不同，有的豪华型电风扇的摇头控制机构采用微型同步电机传动方式。,1.程控电风扇的面板布置 程控电风扇都采用轻触式微型开关来控制电风扇的各动作，图2-18所示为程控电风扇的控制面板图。SB1SB5为5只轻触型控制开关,当电风扇打开、停止或改变工作方式时,只需轻触一下相应的控制开关即可。,2.电动式摇头控制机构 程控电风扇一般采用微型同步电动机驱动连杆来实现摇头；同步电动机安装在电风扇电动机后端尾部的机架上，如图2-19所示。为使同步电动机的转速降至需要的速度,同步电动机一般都带有不同速比的减速机构。同步电动机的偏心轴直接驱动连杆与角度盘一起运动，从而使扇头作低速摆动，偏心轴每旋转一周，扇头轴线往复摆动一次,同步电动机的转速约5rrain，即电风扇扇头每分钟来回往复摆动5次。,图2-19 电动式摇头机构与同步电动机,3.电风扇程控控制的特点 电风扇程控控制的特点主要有以下几个方面：1)风速可调，一般为强、中、弱三档控制。2)仿自然风功能，自然风为三档风速间歇随机变化。3)睡眠风功能，采用间歇控制方式，以适合人体生理要求。4)定时功能，普通风和睡眠风均能进行定时控制。5)LED显示功能，显示当前的操作方式。6)设有手动轻触开关和遥控器。7)电路中设有过流保护元件，以防电风扇过流损坏。,2.5.2 基本原理分析,专为电风扇控制电路设计的电脑芯片种类繁多，下面仅以MH8822单片机为例做简单介绍。以MH8822为核心的微电脑程控电风扇电原理图如图2-20所示。该电风扇设有强、中、弱3挡风速控制。定时器选择分60 min、120 min、240min；或30 min、60 min、120min。仿自然风分为强、弱、睡眠周期3档。另外还具有风扇扇头摇头和照明、遥控输入等其他功能。每项操作皆有对应LED显示，按键时有音响。,2.5.3 常见故障与检修,程控电风扇的整机电路中，除去主电路外，其余的部分都属于控制电路，控制电路一般由集成电路及其外围元器件组成。这里主要讨论集成电路及其外围元器件的检修。程控电风扇其他电器部分与机械部分的检修与普通电风扇基本相同。,1.检修步骤与注意事项 1)先应熟悉集成电路的基本原理、各管脚的作用及各管脚的正常电压参考值。2)检修故障时，应先查IC的外围元器件，如某个管脚的实测电压与正常值相差很多，则应首先检查与该管脚相连的外围元器件，在确认外围元器件、外围电路正常后，再检查、拆卸、更换集成电路。3)集成电路各管脚的排列紧凑，检测各管脚的电压时，注意不要使两管脚之间造成短路，以免造成新的故障。4)拆卸集成电路时要用专门的拆卸工具，以免印制电路板上焊盘损坏。不允许带电拆卸。,2.电脑芯片故障的常见原因 电脑芯片为大规模集成电路，管脚比较多。电脑芯片的工作电压通常为5V，由于工作电压低，损坏率也比较低，直接导致电脑芯片损坏或不能正常工作的常见原因，是电脑芯片的外围电路出现故障。1)晶闸管输出脚。通常经电阻或二极管等与晶闸管的控制极相连，当晶闸管击穿时，可能通过控制输出脚使电脑芯片损坏。2)红外遥控信输入脚。该脚外围电路出现故障，电脑芯片得不到遥控指令信号，而不能正常遥控工作。3)主时钟脉冲输入脚。主时钟脉冲输入脚般外接电容器和晶振,当主时钟脉冲输入脚的外围元器件出现故障时，振荡停止。电脑芯片内部的中央处理系统无法运转，这样,电风扇所有功能都不能工作。,4)50Hz基频脉冲输入脚。该脚输入的基频脉冲一般直接取自市电，经降压、整流、限幅后得到50Hz的脉冲信号。当其外围电路发生故障，无基频脉冲输入，电脑芯片中的计时电路停止工作，这样电风扇的定时、程控风、仿自然风等功能不能工作。5)复位脚。电脑芯片工作正常时，该脚无复位电平输入，如因该脚所接外围电路出现故障而出现复位电平，则电脑芯片处于复位状态，导致电风扇所有功能都不能工作。,谢谢使用，欢迎批评指正！,
