电热水器的工作原理及主要零部件介绍（硬件部分）

小稿 • 2024年8月12日下午12:43 • 投稿

一、工作原理

1、贮水式：

电热水器贮满水通电后，电热水器内的电热管将电热水器内胆内的水加热，当加热到所设定的温度时电路自动断开，电热管停止加热，整机处于保温状态。当内胆内水温降低到某一温度时，电热管再次通电加热,这种状态循环往复，以便电热水器始终有热水可用。

上述是机械式电热水器控制原理图：

其中温控器是主要的控制部件,加热器能够自动通断,循环加热,就是温控器来控制；当旋转旋转轴时，则就相调节了触动片与动触片之间的距离，相当于调节了温度;限温器在此主要起保护作用，当内胆无水或是温控器出现故障等，加热器一直加热，超过限温器的动作温度，则限温器就立即切断电源：

温控器有两种：一种是液涨式，一种是金属片式。液涨式有一探头和毛细管，毛细管内充有热胀冷缩幅度适宜的液体。当达到设定温度后，感温组内液体膨胀推动膜盒产生一位移，从而使动触头脱离静触头，达到切断加热器电源的目的。当温度下降，毛细管内液体收缩，膜盒内位移清除复位，而使动触头与静触头闭合，接通电源，从而达到恒温控制的目的。

（双）金属片式的温控器是靠双金属片来感温，它也是一个随温度变化而会发生位移变化的特殊金属片。当温度达到设定温度后，金属片产生位移，而将动、静触点断开，从而切断电源。

限温器也有两种：同温控器一样，目前也是有液涨式和双金属片式。它与温控器的主要不同点就是不能自动复位。

2、快热式

它主要是有一个水流开关，当有水流流过时，则接通电源，加热器通电开始加热。当没水时或水流过小，不足以使开关接通，则断开电源，加热器停止加热。这就是通水通电，断水断电的基本原理。

二、电子控制式：

1、定义：

是利用单片机自动控制温度，当温度达到设定的温度后，能够自动切断加热器的电源。当温度下降后，又能自动接通加热器的电源

2、控制系统的组成：

3、硬件控制部分的基本组成

4、电源电路

将市电经变压器变压，再经过整流二极管进行整流，将交流电变为直流电，然后经过电容滤波成比较平滑的直流电，供给CPU及其它所需电路。

目前，电热水器的电源电路都是一样的。

5、漏保部分电路（专用芯片）

它主要是利用漏电保护器专用芯片(VG54123)对漏电信号进行放大处理。其组成如下图。互感器检测漏电，其次级与差分放大器的输入相连。在输入电压达到规定值之前，闩锁电路一直输出低电平。当漏电流大于规定值，输出变高，则触发可控硅可通，从而切断主回路电源。

6、输出机构（继电器控制）

其控制驱动电路如下图。当从CPU管脚输出一高电平时，则三极管导通，从而使继电器线圈通电，触点吸合，接通电源。反之，若输出一低电平，则三极管截止，继电器线圈失电。达到切断电源的目的。

7、软件部分

通俗地讲：就是利用计算机语言或汇编语言（也就是常说的指令），按照一定的流程编写出来的一串程序，然后通过仿真调试无误后，再将此程序写进单片机中。

要完成此软件功能，它必须借助于硬件才能完成。所以说硬件与软件是不可分割的！

不同的单片机，其指令也不一样，指令的数量也有多有少。现在通常用的单片机是8位。当然也有4位的，16位，32位的。

现在所用的单片机，基本上都是十六进制。单片机的位数，也就是说一个字节是8位。

三、主要零部件的介绍

1、漏电保护电源线

其漏保原理同前面所讲的漏电保护芯片一样，当可控硅触发时，带动漏保插头里面的执行机构，从而断开电源。

2 、液涨式温控器和限温器

外形见下面图片,第一张为温控器,第二张为限温器.

温控器是单极,可手调温度,能够自动恢复;而限温器是双极,没有手柄,不可以调节温度,且在断开时,不能自动复位,必须手动复位.

3、突跳式限温器和温控器

两者的主要区别：限温器不可自动复位，而温控器可以自动复位

两者均是靠金属片来感测温度，不同点是温控器的金属片在温度降低到设定的时候，可以自动恢复；而限温器则不行。

4、继电器（我们常用的是电磁式继电器）

1）定义：继电器是一种当输入量（电、磁、声、光、热）达到一定值时，输出量将发生跳跃式变化的自动控制器件

继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。

2）电磁继电器的工作原理和特性

电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。

5、变压器

1）、变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。

2）、技术参数：

对不同类型的变压器都有相应的技术要求，可用相应的技术参数表示。如电源变压器的主要技术参数有：额定功率、额定电压和电压比、额定频率、工作温度等级、温升、电压调整率、绝缘性能和防潮性能，对于一般低频变压器的主要技术参数是：变压比、频率特性、非线性失真、磁屏蔽和静电屏蔽、效率等。

a 、电压比：

变压器两组线圈圈数分别为N1 和N2 ，N1 为初级，N2 为次级。在初级线圈上加一交流电压，在次级线圈两端就会产生感应电动势。当N2>N1 时，其感应电动势要比初级所加的电压还要高，这种变压器称为升压变压器：反之，为降压变压器

b 、变压器的效率：在额定功率时，变压器的输出功率和输入功率的比值，叫做变压器的效率，即 η= P2/ P1

式中η 为变压器的效率；P1 为输入功率，P2 为输出功率。

当变压器的输出功率P2 等于输入功率P1 时，效率η 等于100%，变压器将不产生任何损耗。但实际上这种变压器是没有的。变压器传输电能时总要产生损耗，这种损耗主要有铜损和铁损。

铜损是指变压器线圈电阻所引起的损耗。当电流通过线圈电阻发热时，一部分电能就转变为热能而损耗。由于线圈一般都由带绝缘的铜线缠绕而成，因此称为铜损。

变压器的铁损包括两个方面。一是磁滞损耗，当交流电流通过变压器时，通过变压器硅钢片的磁力线其方向和大小随之变化，使得硅钢片内部分子相互摩擦，放出热能，从而损耗了一部分电能，这便是磁滞损耗。另一是涡流损耗，当变压器工作时。铁芯中有磁力线穿过，在与磁力线垂直的平面上就会产生感应电流，由于此电流自成闭合回路形成环流，且成旋涡状，故称为涡流。涡流的存在使铁芯发热，消耗能量，这种损耗称为涡流损耗。

变压器的效率与变压器的功率等级有密切关系，通常功率越大，损耗与输出功率比就越小，效率也就越高。反之，功率越小，效率也就越低。