電風扇原理與維修一、落地式電風扇的結構在電風扇中，落地式電風扇（簡稱落地扇）是一種基本的結構形式，是家用電風扇的主要成員之一，其結構組成相對復雜，且有一定的代表性，掌握了落地扇的結構組成也就對其他類型的電風扇結構有了一定的了解。落地扇由底盤、立桿、控制盒、扇頭、扇葉及防護網(wǎng)等部件組成。落地扇的基本結構1—扇頭2—控制盒3—立桿4—底盤1．扇頭扇頭是電風扇的主要動力源和傳動機構部件，由電動機、搖頭機構及連接頭組成。（1）電動機家用電風扇上的電動機都是單相交流式，常用的有阻抗分相式電動機、電容分相式電動機和罩極式電動機三類。1）阻抗分相式電動機啟動繞組匝數(shù)多、導線截面積小、電阻大，主要表現(xiàn)電阻特性；運行繞組導線截面積大、電阻小，主要表現(xiàn)為電感特性。利用電阻、電感電路的移相作用產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。阻抗分相式電動機阻抗分相式電動機繞組接線圖2）電容分相式電動機啟動繞組、運行繞組的導線截面相差不大，都表現(xiàn)為電感特性，利用外接的啟動電容使兩個繞組中電流形成相位差，從而形成旋轉(zhuǎn)磁場。電容分相式電動機電容分相式電動機繞組接線圖3）罩極式電動機罩極式電動機的繞線繞組只有一個，但是在每個磁極上均有1個短路銅環(huán)，構成罩極繞組。在罩極裂相作用下，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。其旋轉(zhuǎn)磁場軸線的移動方向是由磁極的未罩部分轉(zhuǎn)向罩極部分。罩極式電動機罩極式電動機繞組接線圖電風扇上使用最多的是電容分相式電動機，電容分相式單相異步電動機根據(jù)電容器在電動機運行過程中的接入方式不同，又可分為電容啟動式、電容運轉(zhuǎn)式和電容啟動電容運轉(zhuǎn)式。其中在小功率家用電動設備中多采用電容分相式電容運轉(zhuǎn)式的單相異步電動機。1）電容啟動式：只有電動機啟動時電容器才接入電路，正常運轉(zhuǎn)后電容器與電路分離，啟動繞組不參與電動機的運轉(zhuǎn)過程。電容分相式單相異步電動機（電容啟動式）2）電容運轉(zhuǎn)式：電動機啟動和運行過程中，電容器都接入電路，啟動繞組參與電動機的運轉(zhuǎn)過程。電容分相式單相異步電動機（電容運轉(zhuǎn)式）3）電容啟動電容運轉(zhuǎn)式：電路中有兩只電容器，一只作為啟動電容器，另一只作為運行電容器。電容分相式單相異步電動機（電容啟動電容運轉(zhuǎn)式）（2）搖頭機構搖頭機構由減速機構、連桿機構、控制機構與過載保護裝置組成。常見的搖頭機構有杠桿離合式和撳拔式兩種。這兩種形式的減速機構、連桿機構是相同的，區(qū)別是控制機構與過載保護裝置。1）杠桿離合式搖頭機構。杠桿離合式搖頭機構是電風扇上應用最多的一種搖頭機構。它主要由減速機構、四連桿機構、控制機構及過載保護裝置四部分組成。杠桿離合搖頭機構電動機軸的后端制成蝸桿，伸入齒輪箱內(nèi)，與蝸輪嚙合，組成第一級減速。由與蝸輪轉(zhuǎn)速相同的嚙合軸帶動位于齒輪箱下方的直齒輪，是第二級減速。經(jīng)過兩級減速，將電風扇電動機轉(zhuǎn)軸的高轉(zhuǎn)速（如四極電動機轉(zhuǎn)速約為1400r/min）降低到直齒輪的低轉(zhuǎn)速（4?7r/min）。四連桿機構由直齒輪、搖擺連桿、搖擺盤等組成，作用是將轉(zhuǎn)動變?yōu)閬砘財[動。搖擺連桿的一頭套在直齒輪的偏心柱上，另一頭套在搖擺盤的偏心柱上。當處于搖頭狀態(tài)時，直齒輪慢速轉(zhuǎn)動，帶動它上面的偏心柱繞直齒輪中心轉(zhuǎn)動。由于搖擺盤由設置在連接頭（扇頭與機身的連接件）內(nèi)的被彈簧頂緊的鋼珠定位，直齒輪轉(zhuǎn)動時，迫使扇頭來回擺動?？刂茩C構由離合器上、下齒，壓縮彈簧，杠桿，鋼絲等組成。鋼絲的一端套在杠桿上，另一端套在面板上控制旋鈕下面的一個偏心柱上。需要搖頭時，將旋鈕旋至搖頭位，因偏心柱的轉(zhuǎn)動，將鋼絲放松；在壓縮彈簧的作用下，離合器上齒下移，與下齒嚙合，同時嚙合軸上的銷子嵌入離合器上齒內(nèi)壁上的凹槽。此時，由轉(zhuǎn)子軸后端蝸桿帶動蝸輪轉(zhuǎn)動，蝸輪帶動離合器下齒，離合器下齒帶動上齒，離合器上齒帶動嚙合軸，嚙合軸帶動直齒輪旋轉(zhuǎn)。最后由直齒輪帶動四連桿機構，使電風扇搖頭。當不需要搖頭時，將控制旋鈕旋至停止位，因偏心柱的反向轉(zhuǎn)動而拉緊鋼絲。通過杠桿的定軸轉(zhuǎn)動而將離合器上齒抬起，與下齒脫離，同時嚙合軸上的銷子也由離合器上齒內(nèi)壁凹槽中脫出。此時，雖然蝸輪和離合器下齒仍在轉(zhuǎn)動，但離合器上齒、嚙合軸等均不動。為了防止電風扇在搖頭時，因意外受阻造成搖頭機構或電動機損壞，搖動機構中還設有過載保護裝置。它由半圓形的彈簀片、鋼珠及蝸輪上部的U形槽組成。它位于蝸輪和離合器下齒之間，即離合器下齒通過兩顆被彈簧片夾緊的鋼珠與蝸輪嚙合。過載保護裝置因蝸輪與蝸桿、嚙合軸與直齒輪總是嚙合的，且搖頭時離合器上、下齒，嚙合軸與離合器上齒也處于嚙合狀態(tài)，當電風扇在搖頭過程中意外受阻時，蝸輪轉(zhuǎn)動而離合器下齒不能動，兩者之間的相互作用使鋼珠推動彈簧片張開，鋼珠由離合器下齒外圈上的凹槽中脫出，隨蝸輪一起轉(zhuǎn)動，而離合器下齒及后面部分均不動。因蝸輪每轉(zhuǎn)動半周，鋼珠會落回凹槽中一次。因此，電風扇搖頭受阻時，會發(fā)出“咔、咔”聲，提醒人們注意。2）撳拔式搖頭機構。撳拔式搖頭機構的結構比杠桿離合式搖頭機構簡單，但性能可靠，故障率也較小。撳拔式搖頭機構同樣也是由兩級減速機構、四連桿機構、過載保護裝置及控制機構四部分組成，其中減速機構和四連桿機構的結構與杠桿離合式搖頭機構相同。撳拔式搖頭機構（3）連接頭電風扇上的扇頭通過連接頭與底座連接。連接頭的外形連接頭的前端開有豎直插孔，電動機的搖擺軸即插入此孔內(nèi)，通過側壁上的頂絲，將搖擺軸鎖定。有的落地扇搖擺軸較長，底部會伸出連接頭插孔之外，此時需在搖擺軸上的銷釘孔內(nèi)插入銷釘，將搖擺軸鎖定，使其可以在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，而不能在豎直方向移動。為了使扇頭在搖頭時能靈活轉(zhuǎn)動，扇頭與連接頭之間還放有滾珠。對于杠桿離合式搖頭機構，在連接頭搖擺軸孔的前端嵌有被彈簧頂緊的鋼珠，用于限定搖擺盤。連接頭的下端通過螺釘與底座相連，通常還有豎直方向的俯仰角調(diào)節(jié)功能。2．支承機構落地扇的支承機構主要由控制盒、立桿和底盤三部分組成?？刂坪杏射X合金壓鑄而成，它的頂部分叉用來安裝連接頭，底端與升降桿連接。它的中部為矩形空心盒，內(nèi)部用來安裝各種電氣控制元器件。落地扇支承機構的結構立桿可分為固定桿和升降桿兩部分。固定桿為空心圓管，內(nèi)部套有彈簧，底端用螺釘連接在底盤上，升降桿插在固定桿中。通過升降桿可以調(diào)整電風扇的高度，一旦調(diào)整好，應擰緊夾緊螺釘以定位。因落地扇的重心位置較高，為保持足夠的穩(wěn)定性，落地扇的底盤采用鑄鐵制成。底盤的下面一般裝有小萬向輪，便于移動。3．調(diào)速和定時機構目前生產(chǎn)的普通型電風扇一般都具有多擋（多為三擋）速度和定時自動斷電功能。應用較多的調(diào)速方法是將一電抗器與電動機串聯(lián)，通過調(diào)速開關分別接通電抗器的各個抽頭，使電動機得到不同的轉(zhuǎn)速。定時控制中使用最多的是機械發(fā)條式定時器。電風扇上用于轉(zhuǎn)換電動機轉(zhuǎn)速的控制開關普遍使用按鍵式開關（在電風扇中通常稱為琴鍵開關）。它由按鍵組件、滑板機構和觸點開關組三部分組成。按鍵式開關的結構按鍵的數(shù)目根據(jù)調(diào)速的擋位數(shù)而定，有的還增設一個按鍵用于單獨控制照明燈。除此以外，還必須有停止（斷電）控制鍵。每個按鍵包括按鍵、鍵桿、按鍵復位彈簧、絕緣板等。鍵桿上有兩條直槽，上直槽用于鎖定鍵桿，下直槽內(nèi)安放絕緣板。按鍵上還有一水平方向的橫桿，按下按鍵時，由它推動滑板平移。鍵桿通過絕緣板壓在動觸點彈簧片上，以使開關金屬支架不帶電?；遽尫沛I桿后，按鍵復位彈簧使鍵桿彈起（復位）。在滑板的一側還有一水平槽軌，槽內(nèi)放有幾塊（按工作擋位而定）梯形的鐵片，稱為擋位鎖片。因為每個擋位鎖片的寬度略大于相鄰兩鍵桿間的距離，當按下某個工作按鍵時，鍵桿上的橫桿在推動滑板側移的同時，也推動擋位鎖片側移。如同時按下兩個工作按鍵，則因擋位鎖片的作用，不能同時按下，可以避免兩個觸點同時閉合而造成電路的短路故障。每個觸點開關由靜觸點和動觸點組成。動觸點固定在具有較好彈性的磷銅片上。靜觸點與電源線相接，動觸點分別接到電抗器或抽頭調(diào)速電動機的各個調(diào)速抽頭上。動、靜觸點之間的間隙應恰當，如過大，會使按鍵按下后觸點不能可靠閉合；如過小，則可能使按鍵彈起后，因觸點不能可靠分離而造成兩個觸點同時閉合，出現(xiàn)短路故障。定時器主要用于控制電動機的工作時間。機械發(fā)條式定時器因具有電路連接簡單、性能可靠、價格低廉等優(yōu)點而被廣泛使用于電風扇。它利用鐘表原理控制觸點的通、斷，實現(xiàn)定時控制。整個結構由觸點開關和走時機構兩部分組成。定時器的結構觸點開關由凸塊、控制輪、搖臂、絕緣塊、彈簧片、動觸點、靜觸點等組成。凸塊和控制輪與定時器的轉(zhuǎn)柄同軸轉(zhuǎn)動，搖臂頭緊靠在控制輪上。當搖臂頭落到控制輪凹槽中時，彈簧片的彈力使動、靜觸點分離，從而切斷電路?？刂戚喌钠渌恢门c搖臂頭接觸時，搖臂通過絕緣塊壓緊彈簧片，使觸點閉合。定時過程如下：發(fā)條自然恢復過程中向齒輪組、控制輪提供動力，使之勻速轉(zhuǎn)動。此時搖臂通過絕緣塊壓緊彈簧片，觸點閉合、電風扇運轉(zhuǎn)。當控制輪轉(zhuǎn)動到搖臂頭落入它上面的凹槽中（定時時間到）時，搖臂放松彈簧片，在彈力作用下，動、靜觸點分離，電風扇斷電停止運轉(zhuǎn)。二、落地式電風扇的工作原理1．普通落地式電風扇的電路原理普通落地式電風扇的控制電路由定時器、調(diào)速開關、電容器、電動機、指示燈等組成。定時器和調(diào)速開關串聯(lián)在電路中，只有當兩者同時接通時，電風扇才能啟動。普通落地式電風扇的控制電路普通落地式電風扇的工作流程如下。（1）插上電源，接通AC220V電源由于定時器SW1、轉(zhuǎn)速琴鍵開關SW2都沒有閉合，因此AC220V沒有加到電動機上，電動機不轉(zhuǎn)動。（2）旋轉(zhuǎn)定時器，按下高速運轉(zhuǎn)擋按鍵1時220V交流電經(jīng)電源插頭、定時器SW1、琴鍵開關SW2的l號開關，加到電動機的公共端C處，一路經(jīng)運行繞組直接回到電網(wǎng)，另一路經(jīng)調(diào)速繞組、啟動繞組、啟動電容器C構成閉合回路，定子繞組在電樞上形成旋轉(zhuǎn)磁場，運行繞組中的電流最大，電動機轉(zhuǎn)子帶動扇葉高速旋轉(zhuǎn)（3）按下中速運轉(zhuǎn)擋按鍵2時220V交流電經(jīng)插頭定時器SW1、琴鍵開關SW2的2號開關，加到電動機的調(diào)速繞組中間端，一路經(jīng)部分調(diào)速繞組、運行繞組回到電網(wǎng)，另一路經(jīng)部分調(diào)速繞組、啟動繞組、啟動電容器C構成閉合回路，此時運行繞組中的電流較高速擋時小，電風扇中速旋轉(zhuǎn)。（4）按下低速運轉(zhuǎn)擋按鍵3時220V交流電經(jīng)插頭定時器SW1、琴鍵開關SW2的3號開關，加到電動機的啟動繞組端，一路經(jīng)全部調(diào)速繞組、運行繞組回到電網(wǎng)，另一路經(jīng)啟動繞組、啟動電容器C構成閉合回路，此時運行繞組中的電流最小，電風扇慢速旋轉(zhuǎn)。（5）定時時間到定時器復位，開關SW1斷開，電動機繞組斷電，停止轉(zhuǎn)動。（6）按動琴鍵開關的停止按鈕琴鍵開關SW2上的所有開關均斷開，電動機繞組斷電，停止轉(zhuǎn)動。2．模擬自然風電風扇的電路原理電風扇要產(chǎn)生自然風的效果，就要使它的電動機處于間歇工作狀態(tài)。應用最多的模擬自然風電路的核心是自激多諧振蕩器，通過振蕩器輸出的信號控制繼電器的重復吸合、釋放，或者控制晶閘管重復導通、關斷，使電動機時而得電，時而失電。在通電過程中，其轉(zhuǎn)速由慢逐漸變快；斷電后又由快到慢直至停歇。扇葉送出的風不斷以“弱—強—弱—停—弱—強??”的規(guī)律變化。模擬自然風的運轉(zhuǎn)周期可以通過調(diào)節(jié)振蕩器的周期或占空比進行改變。模擬自然風電風扇電路下圖所示為某一模擬自然風電風扇的電路原理圖。電路中采用一個能間歇運轉(zhuǎn)的電子選時裝置，集成電路IC是一個以NE555時基電路為核心器件的自激多諧振蕩器。電路中充、放電電容為C2，二極管VD6引導充電回路，充電時間常數(shù)T1=（R1+RP1）×C2。當C2上的電壓充到略高于2/3Ucc時，通過R2、RP2對IC的7腳放電，放電時間常數(shù)T2=（R2+RP2）×C2。在C2放電過程中，