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电饭锅原理及其拆装

高二《劳技》电饭锅原理及其拆装(教案)

[教学目的]:
1、了解电饭锅的种类和结构;
2、掌握电饭锅限温原理;
3、掌握电饭锅保温原理;
4、知道电饭锅的发展方向;
5、培养分析解决问题能力和动手实践能力。
[教学重、难点]:
1、分析磁钢限温器工作原理
2、分析保温器的保温原理
[主要教具]:
电饭锅、软黑板、投影器、保温器、限温器、螺丝刀、万用表等。
[主要教学方法]:
启发探索、分析讨论、动手实践
[教学过程]:
一、引入课题
今天给大家讲有关煮饭的问题，你们在家有没有煮过饭?(回答不一)不管你们是否煮过饭或者会不会煮饭，我们今天关心的是用什么东西来煮饭，大家说用什么东西?(电饭锅)
电饭锅的种类非常多，我家是“三角牌”，你家是“西施堡”，他是“田螺姑娘”，它们是否一样呢?从外表上看是不同的:“西施堡”比“三角”想得周到些，而“田螺姑娘”显然对你体贴些，但它们的内心——基本原理是一样的，所以我就把目前家庭普遍使用的“三角牌”自动保温电饭锅介绍给大家。(板书课题)
二、介绍结构
首先，我们看一下这种电饭锅有哪些主要结构，电饭锅主要由内锅(胆)、外壳、发热板和温控器构成。(用己拆开的电饭锅介绍)
三、分析原理
其次，我们重点看看它是根据什么原理来煮饭的，其实电饭锅来源于这种最简单的电炉，如图(一)，电热丝在电流作用下产生热。
在电炉的基础上人们把电热丝加工制成管状的电热管，再把它埋铸在铝合金板内，形成这样的发热板，如图示
这样，就形成了最原始的电饭锅。如图(二) (补充图(一))
但是，这种电饭锅存在很多缺点，比如饭煮熟后，它能不能自动断开?(不能)，饭熟后发热板继续发热，这不仅会把饭烧焦，而且可能会造成危险，那怎么办?
1、分析限温器
于是，人们为了克服这一缺点，在电路中接一个限温器，饭煮熟时，它会自动断开，发热盘停止发热，起到限温作用。如图(三):(补充图(二))
这种限温器也叫磁钢限温器(出示实物)，它的工作过程如图(四):
它主要由感温软磁铁和永久磁铁构成。感温软磁铁与受热面固定在一起，内锅底部的热量直接通过受热面传递给它，当温度低于103℃时，感温软磁铁和永久磁铁一样具有磁性，当温度高于103℃时，感温软磁铁会突然失去磁性。
煮饭时用手按动启动开关，通过传动杆使永久磁铁和软磁铁吸合，其吸力大于弹簧的弹力和永久磁铁的自身重力，所以(对软黑板上原理图进行分析)永久磁铁不会落下，触点闭合，电路接通，发热板开始发热。
当饭煮熟后，温度继续上升，当达到103℃时，软磁铁突然失去磁性，永久磁铁在自身重力及弹簧的弹力作用下落下，通过传动杆使触点分开， 电路断开，发热板停止发热。这样就起到限温作用。(用实物演示其工作过程)
那么，为什么我们煮稀饭或汤时，它不会自动断开?(思考、提问)
随着温度的降低，软磁铁又会恢复磁性，但它们不会再次吸合，除非再次启动按键开关，这样，如果没有及时食用，饭就会冷掉，如何解决这一问题呢?
人们为克服这一缺点，在电路中再接一个保温器，如图(五)，它实际是一热双金属温控器:(补充图(三))
2、分析保温原理
下面是保温器的工作原理图，我们看它是如何实现保温的。(课前画于软黑板)
图(六)中(b)、(c)是浮动支承板和动片，安装时，动片的榫头插入浮动支承板的榫孔中，构成贮能弹片的支点。
随着温度的上升，热双金属片向上弯曲，带动瓷柱把动片往上顶，当温度达到保温温度(比如70℃)时，动片的位置高于支点的位置，在贮能弹片作用下触点分开，电路断开，如图示:
当温度下降时，双金属片逐渐恢复，当温度低于保温温度时，动片的位置低于支点的位置，在贮能弹片的作用下触点闭合，电路接通。如图示:
这样尽管限温器已断开，但保温器的不断动作可以实现保温目的。
(用投影器投影保温器实物并模拟实际过程)
现在有了限温器，又有了保温器，完善了吗?(完善了)。没有!万一限温器和保温器都失控怎么办?还有可能把饭烧焦，造成危险，为了克服这一缺点，于是人们又在电路中接入超温熔断器以预防之，同时加入红黄指示灯以指示煮饭和保温状态，还把外壳接地以防止漏电危险。如图(七)示:(进一步完善图(五))
这就是完整的“三角牌”电饭锅工作原理，其它品牌的电饭锅基本原理也是如此。
四、介绍电饭锅的发展
随着新技术、新材料的发展，电饭锅的品种层出不穷，但无论怎么发展都是围绕着两方面进行的，一方面是发热部分;另一方面是控制部分。
1、在发热部分，这种电阻式温控器已统治了一百多年，现在发现了一种PTC元件，它是一种半导体，但它又不同于一般半导体，它的电阻温度特性有如图示曲线关系
在温度较低阶段，随着温度的上升阻值下降，这与一般半导体相同，但当温度高于居里温度Tc时，其阻值会以几个数量级形式急居上升，功率也降低，即它的发热功率可以自动控制，目前大家普遍使用的电蚊香器就是利用PTC制成的。原理如图(九)示:
2、在控制部分的发展显得更为突出，现在有一种形状记忆温控器，它由形状记忆合金制成，这种合金是对形状有记忆效应的新型材料。例如，用这种材料制成的汽车外壳，如被撞坏后，只要加温达到某一温度时，它能立即恢复原形，用这种材料也可以用于制成温控器，如图(十)示:
由形状记忆合金制成的弹簧在不同温度下它会发生形状变化，从而控制触点的通断。
随着电子技术的发展，温控器还向着电子开关化、智能化发展。
不管怎样，发热部分都是把电能转化为热能，控制部分都是对发热部分进行检测并实现自动控制。(归纳总结)
五、拆装实践
下面让我们通过动手来看看“三角牌”电饭锅是如何把电能转化为热能并实现自动控制的。在拆之前注意几点:
1、不要见到螺丝就旋，要有目的;
2、拆一步观察一步，以便易于组装;
3、严格按所给步骤进行
拆装步骤:
1、拆底板;
2、观察，认知发热板、限温器和保温器等;
3、分析电路并画出实际连接图;
4、拆发热板;
5、组装。
六、归纳总结，描述煮饭全过程各部分工作状态
PTC自动恒温式电饭锅以具有加热和自动控温双重功能特点的正温度系数PTC元件为恒温控制器，其特点是恒温控制精度高，使用寿命较长等。电路如附图所示。
一、 电路工作原理分析
接通电源，市电经超温保险器RF、加热器EH(正常阻值为50Ω左右)和恒温器PTC(常温下阻值为1000Ω左右)，使电饭锅内开始升温，保温指示灯HIJ2显黄光。再按下磁钢限温器ST，恒温器PTC和保温指示灯HL2均被短接，煮饭指示灯HLl显红光．电饭锅开始煮饭。
当温度达到感温磁钢居里温度(103±2)℃时，感温磁钢失去铁磁性能，永磁体在重力及弹簧力作用下跌落，导致磁钢限温器ST的动、静触点自动断开；又由于PTC的温度在高于65℃(PTC的居里温度)时，其阻值就急剧增加至上万倍，因此在ST断开后，流过电路中的电流降低到非常微小．使EH停止加热，HL1熄灭，HL2显黄光，表明锅内米饭已煮熟，电饭锅进入保温状态。由PrrC的特性来完成保温功能。即随着饭的温度下降，当PTC的温度低于65℃时，便又恢复至常温下的阻值，又使EH经PTC加热，锅内的饭又开始升温，HL2显黄光；但当PTC的温度高于65℃时，其阻值又急剧增加．EH又停止加热。如此循环，PTC就像是无触点开关那样使锅内煮熟的米饭恒温在65℃左右．HL2在米饭煮熟后持续显黄光．直至切断电源后才熄灭。
二、常见故障分析
1．通电即烧电源保险丝：(1)电饭锅电源插座内进水或米汤，造成短路。此时可将插座内的水污清洁吹干后继续使用。(2)因长期使用使插座或插头表面碳化，造成短路。此时可用刀片或砂纸将其表面碳化层刮磨掉。(3)加热器内部短路。可用万用表电阻挡测其阻值应为50～90Ω左右，否则应更换。
2．加热器不发热：(1)电源线断路。用万用表电阻挡检查电源导线。(2)超温保险器损坏。用万用表电阻挡检查，若断路则应更换相同规格的超温保险器(一般为RF型250V／10A／185℃)。(3)加热器烧断。此时用万用表电阻挡检查加热器，若断路则必须连同加热盘一起更换。
3．煮饭不熟：(1)因磁钢限温器ST开关工作时触点接触不良，甚至不闭合所引起。若感温磁钢失效或永磁体退磁严重，应更换。(2)内锅变形，使传热不良，局部过热致使磁钢限温器ST开关过早跳开。整形内锅或更换。
4．煮饭生熟不均匀：(1)长期使用使加热盘发热不均匀，应更换加热盘。(2)内锅变形、内锅与加热盘间有异物及固定螺钉松动导致加热盘发热不均匀。此时可清理内锅底，将内锅底整形及拧紧螺钉．使锅底与加热盘接触良好。
5．煮焦饭：(1)磁钢限温器中压紧弹簧弹性不足或失去弹性，导致内锅已超过(103±2)℃时，磁钢限温器ST开关仍不动作。(2)加热盘通孔中内有异物，使磁钢限温器活动受阻，导致磁钢限温器一直处于吸合状态。(3)PTC因长期使用已破碎．此时应更换。
6．煮熟饭后不保温：此故障多是因PTC破碎造成，应更换。
7．磁钢限温器ST开关按下后锁不住：ST开关的感温磁钢失效，或是ST开关杠杆脱落、变形或损坏，造成感温磁钢与永磁体不能吸合。此时可将磁钢限温器中永磁体与感温磁钢接触，检查是否能可靠吸住，稍用力后应能分开，若是不能修复应用同规格的ST开关更换。
8．漏电： (1)内部电路有碰壳现象，应仔细检查排除碰壳处。(2)插座或插头因水、米汤及污垢引起或是加热盘发热元件封口处绝缘材料老化，使绝缘性能变差。