电磁炉的工作原理是什么?

朋友们好,我是电子及工控技术,我来回答这个问题。电磁炉现在已经普及到千家万户了,但是许多朋友在使用时由于操作不当造成电磁炉的使用周期缩短或者损坏,再加上很多朋友对损坏的电磁炉原理不清楚,导致无法修复,下面我给朋友们普及一下电磁炉方面的知识,为朋友们今后维修电磁炉做一些知识储备。

电磁炉的前世今生

电磁炉其实早在上个世纪五十年代就在德国出现了,由于当时受到电子技术发展的限制,其功率都不是很大,它的功率也只有100W,因此当时可以说还不能算真正意义上的炊具。直到上个世纪八九十年代,由于大功率晶体管(IGBT)的普及使用,电磁炉才被广泛用在家庭的厨房里作为烹饪的加热器具,成为人们喜欢使用的一种厨房用具了。

电磁炉的工作原理

下面我说一下电磁炉的是如何加热食物的吧。电磁炉之所以能够加热食物主要还是因为它运用了电磁感应原理,通过电磁感应原理的涡流效应来进行加热的。对于电磁感应原理大家肯定都比较熟悉了,那就是交变的电流会感应出交变的磁场。那么对于涡流效应呢,可能有部分朋友不是很理解,下面我主要说说什么是涡流效应。所谓的这个涡流效应其实就是当金属导体放在变化的磁场中时,金属体内就会产生感应的电压,由于金属导体是一个整块的,因此它就会形成感应的电流,这个感应的电流会在金属体内自己形成一个个闭合的回路,那么这个电流的闭合回路的流线就像我们平时在湍急的河流中看到的水涡的形状,因此我们就把这种现象形象地叫做电涡流。由此我们就得出这种由于电磁感应而产生电涡流的现象就叫电涡流效应。这个电涡流效应直接导致的结果就是会使金属发热。因此我们家里所用的电磁炉基本都是用这种原理来工作的。

那么我们知道电磁炉加热的基本原理了,下一步就是该考虑如何产生高频的电流了以及对这个高频电流是如何控制的了。饭要一口一口吃,话要一句一句讲,我们先来讲电磁炉的高频电流是如何得到的,电磁炉里产生的高频电流一般要借助两个重要的元件帮忙,一个元件是电容,另一个元件叫电感。这两个元件并联在一起的话就可以组成一个振荡电路了,这个电路的主要任务就是产生高频电流的,其中这个电感就是我们电磁炉里的负载,金属铁锅的加热就是由它负责的。如果只有这个电感和电容的话,只能产生一定频率的电流,因为电流频率高低决定着锅的温度,要想使锅的温度能够可控,这时候就要请出另一个元件出来帮忙了,它就是我们大家熟知的绝缘栅晶体管(IGBT),它在电路中起到开关的作用,当开关速度加快的时候,就会产生频率较高的电流,这时候锅具温度上升就快;当开关速度变慢时,电流的频率就会变低,这时锅的温度升温就慢。这个绝缘栅晶体开关管使受电磁炉中的指挥中心来控制的,它一般是用一片单片机来担任。我们通过电磁炉面板上的各种功能按键给单片机下命令,单片机接到我们给出的命令就会发出指令控制开关管的速度,这样就可以对温度进行调节了。

以上就是我对这个问题的回答,欢迎朋友们参与讨论,敬请关注电子及工控技术,感谢点赞。

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 摘要:您知道电磁炉工作原理是什么吗?电磁炉的工作原理是磁场感应涡流加热。即利用电流通过线圈产生磁场,当磁场内磁力线通过铁质锅的底部时,磁力线被切割,从而产生无数小涡流,使铁质锅自身的铁分子高速旋转并产生碰撞磨擦生热而直接加热于锅内的食物。下面小编就为您解剖电磁炉内部电路图。

  【电磁炉原理图】电磁炉工作原理是什么 电磁炉加热原理

  电磁炉加热原理

  电磁炉 是应用电磁感应原理对食品进行加热的。电磁炉的炉面是耐热陶瓷板,交变电流通过陶瓷板下方的线圈产生磁场,磁场内的磁力线穿过铁锅、不锈钢锅等底部时,产生涡流,令锅底迅速发热,达到加热食品的目的。

  其工作过程如下:交流电压经过整流器转换为直流电,又经高频电力转换装置使直流电变为超过音频的高频交流电,将高频交流电加在扁平空心螺旋状的感应加热线圈上,由此产生高频交变磁场。其磁力线穿透灶台的陶瓷台板而作用于金属锅。在烹饪锅体内因电磁感应就有强大的涡流产生。涡流克服锅体的内阻流动时完成电能向热能的转换,所产生的焦耳热就是烹调的热源。

  电磁炉 的原理方块图

  电磁炉工作原理说明之电路分析

  1、主回路

  图中整流桥BI将工频(50HZ)电压变成脉动直流电压,L1为扼流圈,L2是电磁线圈,IGBT由控制电路发出的矩形脉冲驱动,IGBT导通时,流过L2的电流迅速增加。IGBT截止时,L2、C21发生串联谐振,IGBT的C极对地产生高压脉冲。当该脉冲降至为零时,驱动脉冲再次加到IGBT上使之导通。上述过程周而复始,最终产25KHZ左右的主频电磁波,使陶瓷板上放置的铁质锅底感应出涡流并使锅发热。串联谐振的频率取之L2、C21的参数。 C5为电源滤波电容。CNR1为压敏电阻(突波吸收器),当AC电源电压因故突然升高时,瞬间短路,使保险丝迅速熔断,以保护电路。

  2、副电源

  开关电源提供有+5V,+18V两种稳压回路,其中桥式整流后的+18V供IGBT的驱动回路,同步比较IC LM339和风扇驱动回路使用,由三端稳压电路稳压后的+5V供主控MCU使用。

  3、冷却风扇

  当电源接通时主控IC发出风扇驱动信号(FAN),使风扇持续转动,吸入外冷空气至机体内,再从机体后侧排出热空气,以达至机内散热目的,避免零件因高温工作环境造成损坏故障。当风扇停转或散热不良,IGBT表贴热敏电阻将超温信号传送到CPU,停止加热,实现保护。通电瞬间CPU会发出一个风扇检测信号,以后整机正常运行时CPU发出风扇驱动信号使其工作。

  4、定温控制及过热保护电路

  该电路主要功能为依据置于陶板下方的热敏电阻(RT1)和IGBT上的热敏电阻(负温度系数)感测温度而改变电阻的一随温度变化的电压单位传送至主控IC(CPU),CPU经A/D转换后对照温度设定值比较而作出运行或停止运行信号。

  5、主控IC(CPU)主要功能

  18脚主控IC主要功能如下:

  (1)电源ON/OFF切换控制

  (2)加热火力/定温温度控制

  (3)各种自动功能的控制

  (4)无负载检知及自动关机

  (5)按键功能输入检知

  (6)机内温升过高保护

  (7)锅具检知

  (8)炉面过热告知

  (9)散热风扇控制

  (10)各种面板显示的控制

  6、负载电流检知电路

  该电路中T2(互感器)串接在DB(桥式整流器)前的线路上,因此T2二次侧的AC电压可反映输入电流的变化,此AC电压再经D13、D14、D15、D5全波整流为DC电压,该电压经分压后直接送CPU的AD转换后,CPU根据转换后的AD值判断电流大小经软件计算功率并控制PWM输出大小来控制功率及检知负载

  7、驱动电路

  该电路将来自脉宽调整电路输出的脉冲信号放大到足以驱动IGBT开启和关闭的信号强度,输入脉冲宽度愈宽IGBT开启时间愈长。线盘锅具输出功率愈大,即火力愈高。

  8、同步振荡回路

  由R27 、R18 、R4、R11、 R9、R12、R13、C10、C7、C11和LM339组成同步检测回路 由D7、R3、R5、C27组成的振荡电路(锯齿波发生器)振荡频率在PWM的调制 下与锅具工作频率实现同步,经339第14脚输出同步脉冲至驱动实现平稳运行。

  9、浪涌保护电路

  由R1、R6、R14、R10、C29、C25、C17组成的浪涌保护电路。 当浪涌过高时,339 2脚输出低电平,一方面通知MUC停功率,另一方面通过D10把K信号关断,关闭驱功输出。

  10、动态电压检测电路

  D1、D2、R2、R7、和DB的两端组成的电压检测电路,由CPU直接将整流后脉动波AD转换后,检测电源电压是否在150V~270V范围。

  11、瞬间高压控制

  R12、R13、R19和LM339组成,反压正常时该电路不起作用,当有瞬间高压超过1100V 时,339 1脚输出低电位,拉低PWM,降低输出功率,控制反压,保护IGBT,不会过压击穿。

电磁炉使用的是电磁感应所产生的涡流对食物进行加热的。

英国物理学家法拉第最早发现了电磁感应现象,即当磁场变化时,导体中有感应电流产生。随后,科学家麦克斯韦推断:电磁感应产生的原因是变化的磁场会在周围空间产生电场,这种电场与磁场垂直,并且首尾相接,称为涡旋电场。如果在涡旋电场处存在导体,电场就会推动电荷运动,产生涡旋电流。

电磁炉就是利用这种原理制作的。在电磁炉内部,首先通过一定的方法将50Hz的工频电流变为直流,然后再变为20KHz左右的高频电流。高频电流通入电磁炉面板中的线圈里,就会产生高频磁场,而高频变化的磁场又会产生涡旋电场。

在不放锅时,涡旋电场附近没有导体,因此不会产生电流。如果放上了导体锅,锅底就会产生电流,这个电流生热,因此就可以加热食物了。

为什么电磁炉要使用铁锅或者不锈钢锅呢?这是因为铁锅有两个好处:

第一,铁锅是导电的。如果用陶瓷锅,不导电,就不能产生涡流。

第二,铁锅是铁磁性的。所谓铁磁性,就是可以加强外界磁场。高频电流产生的磁场被加强之后,可以产生更强的涡旋电场,电流才足够大。如果使用铜锅或者铝锅,由于这两种金属不是铁磁性的,不能加强磁场,因此涡旋电场不够大。

由于电磁炉产生高频振荡磁场,会有电磁波产生。一般而言,电磁波范围不够大,强度也不足以对普通人产生危害。但是,这种电磁波依然可能对某些电子设备产生影响,例如对装有心脏起搏器的人,最好避免距离电磁炉太近。

机场安检时使用的手持式安检仪(金属探测器)原理与电磁炉相同。

这种安检仪内部有个线圈,通过交流电时会产生变化磁场,变化磁场产生涡旋电场。如果人身上藏有金属物体,金属物体上就会产生涡流。而这个涡流会再次产生磁场,磁场会被探测器感受到,发出警报。探雷器等原理也基本相同。

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