电磁炉工作原理与故障分析讲座(1) 版本2 2008.10.08 编者:翁明光 目录 电磁炉由于具有热效率高、使用方便、无烟熏、无煤气污染、安全卫生等优点,非常适合现代家庭使用 第一章 电磁炉的基本工作原理的介绍 电磁炉的加热原理 电磁炉又称电磁灶,分为工频(低频)和高频两种。其中,工频电磁炉工作简单可靠,但躁声大,热效率低,这里所说的电磁炉指高频电磁炉。 图1 电磁炉是利用电磁感应原理将电能转换为热能的工作原理。由整流电路将50/60Hz的交流电压转换成直流电压(AC-DC-AC、交流-直流-交流),再经过控制电路将直流电压转换成频率为20~35KHz的高频电压,高速变化的电流流过线圈产生高速变化的磁场,当磁场内的磁力线通过金属器皿底部金属体内产生无数的小涡流,使器皿本身自行高速发热,然后再加热器皿内的东西,达到用户使用的结果。 如图1
图2 如图2。电磁感应加热的基本过程,至少需要整流单元、功率开关管、功率开关管驱动控制单元、加热线圈单元及锅具等部件。电磁炉是运用高频电磁感应原理加热。它将市电整流滤波后得到的脉动直流转换为高频电流,通过加热线圈建立高频磁场,磁力线经线圈与金属器皿底部构成的磁回路穿透炉面作用于锅底,利用小电阻大电流的短路热效应产生热量,在锅底形成涡流而发热,起到加热器皿中的食物的作用。 一般来讲,器皿一般是用钢质、铁质材料来加热,铝、铜由于表面电阻率太小,而不易被加热,陶瓷、木等又由于表面电阻率太大,使产生电流太小,所以也不易被加热。 电磁炉整机零件一般包括如下: 1、陶瓷板: 又叫微晶玻璃板,位于电磁炉顶部,用于锅具的垫放,具有足够机械强度,耐酸碱腐蚀,耐高低温冲击。 2、上 盖: 用耐温塑料制成,作为电器的外保护壳。 3、面 膜: 用塑料薄膜制成,用于功能显示及按键操作指示。 4、灯 板: 又叫显示控制板,位于壳内,进行功能显示及功能按键操作。 5、炉面传感器组件:位于壳内,嵌在发热盘的中间,用橡胶头或其它方式顶住陶瓷板,用于控制炉面锅具的温度。 6、加热线盘:位于壳内,主工作器件,发射磁力线,自身也会发热。 7、主 控 板:又叫电源板、主板,位于壳内,作为电转换的控制的主工作部分。 8、电源线及线卡:连接市电与电磁炉,提供电源通道。 9、电 风 扇:位于壳内,通过吸风将炉内热量带出壳外,起降温作用。 10、下 盖: 用耐温塑料制成,作为电器的下保护壳,及支撑内部器件及锅具作用。 电磁炉分显示部分和主板控制部分 1、一般功能说明 1)、显示介面有LED发光二极管显示模式、数码管、LCD液晶、VFD荧光屏显示模式几种。 2)、操作方式有轻触按键、薄膜按键、触摸按键、编码器、电位器等模式。 3)、操作功能有加热火力调节、自动恒温设定、定时开机、预约开/关机、电量电压查询、自动功能和半自动功能(蒸煮、煮粥、煲汤、煮饭)、手动功能(煎、炸、抄、烤、火锅)等料理功能。 4)、使用电压范围分两个不同电压段,220VAC~240VAC机种在100VAC~280VAC或100VAC~120VAC机种在85VAC~144VAC之间可连续工作,适用于50/60Hz的电压频率。使用环境温度在-20℃~45℃。 注明: a)、功率输出:输出范围120W~2200W之间 b)、温度控制: 即定温控制。 c)、定时控制: 可进行时间设置关机或开机。 d)、大小物检测:小于一定面积的金属将不被加热。Φ60~Φ100、Φ80~Φ120 2、保护功能 具有锅具超温保护、锅具干烧保、炉面传感器开短路保护、炉面失效保护,IGBT测温传感器开短路保护,IGBT温度限制控制和超温保护、高低压保护、2小时无按键保护、浪涌电压/电流保护、高低温环境工作模式,VCE过压保护、过零检测、大小物检测,锅具材质检测。 注明: a)无锅报警,无锅或锅具材质不对,小物件:停止加热。若在1分钟内检测到有锅,则自动退出报警状态,并恢复原来工作状态。 b)高/低压保护,当市电电网电压波动超出工作范围时,应能停止功率输出并报警,例如超出100~280V时出“低‘E1’”或“高‘E2’”; c)炉面传感器开路时,开机1分钟后检测,停止功率输出及报警,显示“E3”; d)炉面传感器短路时,停止功率输出及报警,显示“E4”; e)IGBT传感器开路时,开机1分钟后检测,停止功率输出及报警,显示“E5”; f)IGBT传感器短路时,停止功率输出及报警,显示“E6”; g)主传感器失效,停止功率输出及报警,显示“E7”; h)干扰保护,当电网上产生瞬间高压或浪涌电流时,电路停止功率输出,暂停工作2S,当干扰去除后能回复功能输出。 i)过温保护/干烧保护,由于电磁炉为加热电器,内部很多器件在工作时会发出热量,当温度过高时因能报警并停止功率输出,电源指示灯闪烁,待温度下降后恢复加热 j)IGBT温度过热,当高电压低功率自动提高功率以减小IGBT温升,如果出现异常温升,则温度达到95℃~110℃则停止加热保护,待温度低于65℃左右恢复加热。 以艾美特电磁炉为例
3、电路控制上,除有上述功能的电路外,还应有如下动作电路: a) 交流转直流,通过整流桥堆进行转换; b) 电源转换,将强电转换成弱电,提供18V,5V。 c) 过零电路(同步电路),当IGBT的反压降到最低时才打开IGBT; d) IGBT驱动电路 e) 谐振电路, f) 功率控制电路,将PWM进行积分处理,进行不同档下的功率控制; g) 检锅电路; h) 反压保护电路,将IGBT工作反压控制在合理范围内; i) 高压保护电路 J) 功率校准电路,通过可调电阻进行 k) 蜂鸣器驱动电路,风扇驱动电路,热敏电阻取样电路 l) 主芯片电路 m) 显示及按键控制电路
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