电热水器的原理与检修

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摘 要：详细分析储水式电热水器的电路原理，以鲁斌牌QZD-1型热水器为例介绍电热水器的电源电路，水位显示电路，防止干烧电路和防止漏电电路。重点介绍水位显示电路和防止干烧电路，水位显示电路主要以IC1(MC4069)反相器为核心，可以检测注水到某一位置；防止干烧电路主要以IC2(LM339)比较器为核心，实现当水箱水位低于2/6位置时断电。最后，就该电热水器可能出现的故障，给出针对故障进行检修的方法，为初学电热水器设计与检修者提供参考。

关键词：储水式电热水器；反相器；比较器；原理 ； 检修

中图分类号：TU822 文献标识码：A

Principle and Maintenance About the Electric Water Heater

GUO Zhanmiao

( Electronic Engineering Department of Xi’an Aeronautical Polytechnic Institute, Xi’an 710089, China)

Abstract: In this article,the author mainly analyzed circuit of storagetype electric water heater . Furthermore, detailed analysis about the water heater named Lu Bin QZD-1 were introduced , including power circuit, level display circuit, prevention of dry circuit and preventing leakage circuit. Especially,the last two parts of the circuit were very important. IC1(MC4069) comparator is core component of level display circuit,which can detect the position of water in the liner;simultaneously, IC2(LM339) is considered as a key device of prevention of dry circuit ,which could cut off the power ifthe water level is lower than 2/6 location in the water tank. Finally, the author proposed appropriate methods of examination and repairs for possible faults of the storage-type electric water heater,which can provide reference to beginners who learn design and maintenance.

Key words:electrical storage water heater; inverter； comparator； principle；

examination and repairs

1 引 言

随着生活水平的日益提高，人们对家庭生活中的舒适要求也越来越高，各种各样的家电产品方便了人类生活。热水器作为现代家庭生活中的一种清洁器具，是指通过各种物理原理，在一定时间内使冷水温度升高变成热水的一种装置，按照原理不同可分为，电热水器、燃气热水器和太阳能热水器三种［1］。以电作为能源进行加热的热水器通常称为电热水器，可为家庭提供淋浴以及涮洗等日常用热水。以鲁斌牌QZD-1型储水式电热水器为例，研究了电热水器的电路原理与排故方法。

2 电热水器特点

电热水器按储水方式可分为即热式和容积式（又称储水式或储热式）、速热式（又称半储水式）两种［2］，家庭用热水器绝大部分是储水式热水器，这是相对于即热式热水器而言的。储水式热水器则通常有一个水箱盛水，通过胆体内部的加热管加热，使水达到设定温度［3］。鲁斌牌QZD-1型电热水器属于储水式电热水器。其主要特点有以下三点：①具有水位显示功能；②具有防止干烧的功能；③采用双路开关同步控制电热管，以确保淋浴过程中不漏电［4］。

3 电热水器的工作原理

电热水器是作为一种可供洗浴、厨房等使用的家用电器，具有无污染、安全、保温时间长、使用方便等优点［5］，鲁斌牌QZD-1型电热水器还具有防止干烧和防止漏电等功能，其电路结构主要由电源电路，水位显示电路，防止干烧电路和防止漏电电路等四部分电路组成。

3.1 电源电路

由图1 可知，通电后，220 V市电经14V电源变压器T的变压，变成14V低压交流电，再经VD1VD4（1N4001）四个整流二极管的整流和C1（470μF/16V电解电容）的滤波，输出12V直流向IC1(MC4069)供电；同时，12V的直流经过电阻R2(220Ω)、稳压二极管（9V6）的稳压输出 9.6V的直流向IC2（LM339）供电，使IC2的14引脚输出高电平，给电源指示灯供电，即绿色发光二极管发光。

图1 鲁斌牌QZD-1型电热水器电源电路图

3.2 水位显示控制电路

通电以后，先设定欲加热温度，然后转动三通阀门至冷水位置，如图2所示，注入冷水。

图2 三通阀结构图

3.2.1 水位显示核心元件介绍

随着注入水量的增加，水位开始显示。该电路用到的核心元件是IC1（MC4069）反相器，其引脚功能如图3所示， MC4069由六个COS/MOS反相器电路组成，此元件主要用作通用反相器，即用于不需要中功率TTL驱动和逻辑电平转换的电路中［6］。鲁斌牌QZD-1型电热水器水位开关是在内胆壁设置了7个电极，其中有6个水位显示段，分别是1/6、2/6、3/6、4/6、5/6和6/6，另外一个在内胆壁底部接地，如下图4所示。

图3 MC4069反相器引脚功能

3.2.2 水位显示工作原理分析

结合图3 的MC4069引脚功能和图4的水位显示原理图，可以分析得出以下表1的反相器与水位显示对照表，即，当无水时，水位输入引脚均为高电平，当注入水达到水箱的1/6位置时，由于与1/6位置相连接的是IC1的5脚，则5脚变为低电平，那么经过反向后，由6脚输出高电平，经过电阻R24推动1/6显示发光二极管发光。同理，继续注水达2/6、3/6、4/6、5/6和6/6位置时，如表1所示，IC1的3、1、13、11和9引脚相继变为低电平，而对应的显示输出引脚4、2、12、10和8引脚分别输出高电平，与输出引脚相对应的二极管依次发光，达到水位显示的目的。

3.3 防止空烧电路

当水箱内胆里的水太少时，如果一直加热，可能会导致危险，为了防止空烧，鲁斌牌QZD1型电热水器则设计了如下图5防止空烧电路，可实现当水位低于2/6时断电，使电热管不加热。