03.03 電磁爐的工作原理是什麼?

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電磁爐使用的是電磁感應所產生的渦流對食物進行加熱的。


英國物理學家法拉第最早發現了電磁感應現象,即當磁場變化時,導體中有感應電流產生。隨後,科學家麥克斯韋推斷:電磁感應產生的原因是變化的磁場會在周圍空間產生電場,這種電場與磁場垂直,並且首尾相接,稱為渦旋電場。如果在渦旋電場處存在導體,電場就會推動電荷運動,產生渦旋電流。

電磁爐就是利用這種原理製作的。在電磁爐內部,首先通過一定的方法將50Hz的工頻電流變為直流,然後再變為20KHz左右的高頻電流。高頻電流通入電磁爐面板中的線圈裡,就會產生高頻磁場,而高頻變化的磁場又會產生渦旋電場。

在不放鍋時,渦旋電場附近沒有導體,因此不會產生電流。如果放上了導體鍋,鍋底就會產生電流,這個電流生熱,因此就可以加熱食物了。


為什麼電磁爐要使用鐵鍋或者不鏽鋼鍋呢?這是因為鐵鍋有兩個好處:

第一,鐵鍋是導電的。如果用陶瓷鍋,不導電,就不能產生渦流。

第二,鐵鍋是鐵磁性的。所謂鐵磁性,就是可以加強外界磁場。高頻電流產生的磁場被加強之後,可以產生更強的渦旋電場,電流才足夠大。如果使用銅鍋或者鋁鍋,由於這兩種金屬不是鐵磁性的,不能加強磁場,因此渦旋電場不夠大。


由於電磁爐產生高頻振盪磁場,會有電磁波產生。一般而言,電磁波範圍不夠大,強度也不足以對普通人產生危害。但是,這種電磁波依然可能對某些電子設備產生影響,例如對裝有心臟起搏器的人,最好避免距離電磁爐太近。


機場安檢時使用的手持式安檢儀(金屬探測器)原理與電磁爐相同。

這種安檢儀內部有個線圈,通過交流電時會產生變化磁場,變化磁場產生渦旋電場。如果人身上藏有金屬物體,金屬物體上就會產生渦流。而這個渦流會再次產生磁場,磁場會被探測器感受到,發出警報。探雷器等原理也基本相同。


李永樂老師


 摘要:您知道電磁爐工作原理是什麼嗎?電磁爐的工作原理是磁場感應渦流加熱。即利用電流通過線圈產生磁場,當磁場內磁力線通過鐵質鍋的底部時,磁力線被切割,從而產生無數小渦流,使鐵質鍋自身的鐵分子高速旋轉併產生碰撞磨擦生熱而直接加熱於鍋內的食物。下面小編就為您解剖電磁爐內部電路圖。

  【電磁爐原理圖】電磁爐工作原理是什麼 電磁爐加熱原理

  電磁爐加熱原理

  電磁爐 是應用電磁感應原理對食品進行加熱的。電磁爐的爐面是耐熱陶瓷板,交變電流通過陶瓷板下方的線圈產生磁場,磁場內的磁力線穿過鐵鍋、不鏽鋼鍋等底部時,產生渦流,令鍋底迅速發熱,達到加熱食品的目的。

  其工作過程如下:交流電壓經過整流器轉換為直流電,又經高頻電力轉換裝置使直流電變為超過音頻的高頻交流電,將高頻交流電加在扁平空心螺旋狀的感應加熱線圈上,由此產生高頻交變磁場。其磁力線穿透灶臺的陶瓷臺板而作用於金屬鍋。在烹飪鍋體內因電磁感應就有強大的渦流產生。渦流克服鍋體的內阻流動時完成電能向熱能的轉換,所產生的焦耳熱就是烹調的熱源。

  電磁爐 的原理方塊圖

  電磁爐工作原理說明之電路分析

  1、主迴路

  圖中整流橋BI將工頻(50HZ)電壓變成脈動直流電壓,L1為扼流圈,L2是電磁線圈,IGBT由控制電路發出的矩形脈衝驅動,IGBT導通時,流過L2的電流迅速增加。IGBT截止時,L2、C21發生串聯諧振,IGBT的C極對地產生高壓脈衝。當該脈衝降至為零時,驅動脈衝再次加到IGBT上使之導通。上述過程週而復始,最終產25KHZ左右的主頻電磁波,使陶瓷板上放置的鐵質鍋底感應出渦流並使鍋發熱。串聯諧振的頻率取之L2、C21的參數。 C5為電源濾波電容。CNR1為壓敏電阻(突波吸收器),當AC電源電壓因故突然升高時,瞬間短路,使保險絲迅速熔斷,以保護電路。

  2、副電源

  開關電源提供有+5V,+18V兩種穩壓回路,其中橋式整流後的+18V供IGBT的驅動迴路,同步比較IC LM339和風扇驅動迴路使用,由三端穩壓電路穩壓後的+5V供主控MCU使用。

  3、冷卻風扇

  當電源接通時主控IC發出風扇驅動信號(FAN),使風扇持續轉動,吸入外冷空氣至機體內,再從機體後側排出熱空氣,以達至機內散熱目的,避免零件因高溫工作環境造成損壞故障。當風扇停轉或散熱不良,IGBT表貼熱敏電阻將超溫信號傳送到CPU,停止加熱,實現保護。通電瞬間CPU會發出一個風扇檢測信號,以後整機正常運行時CPU發出風扇驅動信號使其工作。

  4、定溫控制及過熱保護電路

  該電路主要功能為依據置於陶板下方的熱敏電阻(RT1)和IGBT上的熱敏電阻(負溫度係數)感測溫度而改變電阻的一隨溫度變化的電壓單位傳送至主控IC(CPU),CPU經A/D轉換後對照溫度設定值比較而作出運行或停止運行信號。

  5、主控IC(CPU)主要功能

  18腳主控IC主要功能如下:

  (1)電源ON/OFF切換控制

  (2)加熱火力/定溫溫度控制

  (3)各種自動功能的控制

  (4)無負載檢知及自動關機

  (5)按鍵功能輸入檢知

  (6)機內溫升過高保護

  (7)鍋具檢知

  (8)爐面過熱告知

  (9)散熱風扇控制

  (10)各種面板顯示的控制

  6、負載電流檢知電路

  該電路中T2(互感器)串接在DB(橋式整流器)前的線路上,因此T2二次側的AC電壓可反映輸入電流的變化,此AC電壓再經D13、D14、D15、D5全波整流為DC電壓,該電壓經分壓後直接送CPU的AD轉換後,CPU根據轉換後的AD值判斷電流大小經軟件計算功率並控制PWM輸出大小來控制功率及檢知負載

  7、驅動電路

  該電路將來自脈寬調整電路輸出的脈衝信號放大到足以驅動IGBT開啟和關閉的信號強度,輸入脈衝寬度愈寬IGBT開啟時間愈長。線盤鍋具輸出功率愈大,即火力愈高。

  8、同步振盪迴路

  由R27 、R18 、R4、R11、 R9、R12、R13、C10、C7、C11和LM339組成同步檢測迴路 由D7、R3、R5、C27組成的振盪電路(鋸齒波發生器)振盪頻率在PWM的調製 下與鍋具工作頻率實現同步,經339第14腳輸出同步脈衝至驅動實現平穩運行。

  9、浪湧保護電路

  由R1、R6、R14、R10、C29、C25、C17組成的浪湧保護電路。 當浪湧過高時,339 2腳輸出低電平,一方面通知MUC停功率,另一方面通過D10把K信號關斷,關閉驅功輸出。

  10、動態電壓檢測電路

  D1、D2、R2、R7、和DB的兩端組成的電壓檢測電路,由CPU直接將整流後脈動波AD轉換後,檢測電源電壓是否在150V~270V範圍。

  11、瞬間高壓控制

  R12、R13、R19和LM339組成,反壓正常時該電路不起作用,當有瞬間高壓超過1100V 時,339 1腳輸出低電位,拉低PWM,降低輸出功率,控制反壓,保護IGBT,不會過壓擊穿。


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電磁爐它的工作原理,是電磁轉換過程中所產生的副作用,渦流現象,而這種渦流現象,給我們的變壓器電機等感性負載,會帶來一定的危害,和能量的損失。

但人們巧妙的應用到這一現象,把一危害變成我們有利的應用,這就是我們今天使用的電磁爐原理。

當我們剖析變壓器的時候,就會發現,它的鐵芯是由許多薄薄的硒鋼組成,其目的就是隔斷渦流,阻止它的發熱,我們用的電磁爐,不但不阻止的發熱,而且千方百計的讓它提高渦流效率。

電磁爐的主要元件是感應線圈,和轉換成渦流的導磁材料,我們可以把感應線圈看成是初級線圈,被加熱的金屬將是次級線圈, 因此感應電能在次級線圈上,由於次級線圈是個閉合迴路,這個次級線圈將形成很大的渦流。

而這種導磁材料效率最高的是鑄鐵,而人們在使用電磁爐時所用的鍋,都是導磁率高的材料製成的,一般都採用鋼質材料,但不誼純度較高的不鏽鋼,因為不鏽鋼導碰率很低。

那麼電磁爐是如何工作的呢?

首先我們從電源部分說起,由於電磁爐的工作電流比較大, 不論是整流模塊還是整流二極管,都將有20個電流的承受力,整流後的直流電供給逆變電路,將形成2000到2500赫茲的交流電。

這個逆變電路的頻率是固有的,所採用的是它激啟動形式,因此啟動率非常的高,可以達到百分之百的啟動,而它的主要元件是一隻功率較大的三極管或者模塊。

當這些高頻電壓,輸送到電磁爐的主要元件,感應線圈時,這個感應線圈由於磁通量的作用,將傳到感應器的副邊,也就是我們的鍋底,而這種磁通量交變的頻率越高,所產生的渦流就越強,我們的鍋底上產生的感應電動勢,和渦流就越大。

渦流在鍋底上形成的渦流,又使金屬當中的分子相互摩擦,產生很高的熱量,而這種力量正是我們需要的。

電磁爐我們在使用的時候,一定要保持清潔,切勿讓油漬傳到電磁爐體內,以免影響電磁爐的正常工作,甚至形成短路時,使電磁爐損壞。

另外電磁爐有一定的電輻射,希望孕婦遠離電磁爐。


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磁爐的工作原理非常簡單: 就是磁場感應渦流原理。

利用高頻的電流通過環形線圈,產生無數封閉磁場力,當磁場磁力線通過導磁(一定要導磁的材料,比如說:鐵質鍋)的底部,就會產生無數小渦流,使鍋體底部自行高速發熱,然後再加熱鍋內食物。

原理簡單,但是要做出一個可以方便的,正常使用的電磁爐,卻並不是那麼簡單,正如原子彈原理就是核裂變,但是要做出原子彈並不容易。



一個正常使用的品牌電磁爐,光主板上的控制電路就有十五個單元電路:

第一,高壓整流變換電路。

第二,低壓電源穩壓電路。

第三,LC震盪逆變電路。

第四,同步檢測電路。

第五,震盪鋸齒波成形電路。

第六,IGBT驅動脈寬調整電路和放大電路 第

七,IGBT高壓保護電路

第八電壓檢測電路

第九,電流檢測電路。

第十,浪湧保護電路。

第十一,CPU輸出的PWM的方波的積分電路。

第十二,鍋具溫度檢測電路。

第十三,lGBT溫度檢測電路。

第十四,風機驅動電路。

第十五,蜂鳴器驅動電路。 只有通過這些電路共同控制,環環相扣,電磁爐的最終功能才得以實現。


以上這些單元電路及電路圖,在我前期的電磁爐系列知識文章分享中都有,大家可以關注我:光頭機電。有很詳細的電磁爐知識介紹


光頭機電


從事家電行業,事實上電磁爐是利用電磁感應原理實現加熱,本質其實是交變的電流產生磁場,如圖,核心部分是諧振電路部分以及加熱線圈部分,功率IGBT管通過PWM控制導通時間,也就是佔空比時間,從而將直流電變換成頻率為20-50kHz的高頻交流電,加熱時候導通,高頻交流電通過加熱線圈盤建立高頻磁場,高速變化的電流流過線圈時候會產生高速變化的磁場,當磁場內的磁力通過鐵鍋底部金屬體時候會產生無數的小小渦流,因為鐵的電阻較小,能產生很大電流,利用熱效應迅速產生能量量,食物放在鍋裡面時候就會被加熱,這也就是為什麼需要鐵鍋,因此IGBT是核心零部件,IGBT開關頻率要很高,同時還要加散熱片散熱。

同時還有:

1、整流部分電路,把交流電變成直流電;

2、系統檢測電路,包括過溫檢測,過溫用熱敏電阻檢測,溫度達到一定時候斷開時輸出;

3、電壓電源檢測電路,低壓或者高壓時候都會斷開;

4、控制電路,這部分包括按鍵或者觸摸電路‘

5、顯示電路,這部分是用數碼屏或者LED顯示’


電子電路設計


最近也在重溫電磁學這本書,正好看到這個問題,來答一答。

電磁爐由於具有熱效率高、使用方便、無煙燻、無煤氣汙染、安全衛生等優點已經成為我們日常生活中不可缺少的電器,雖然看似高端,但是其工作原理其實並不難。首先我們來了解一下電磁爐的主要組成部分:第一個就是能夠產生高頻交變磁場電子線路系統(含電磁爐線圈盤),說白了就是電磁爐工作的核心;第二個就是用於固定和保護電子線路系統並承載鍋具的外殼,通俗說就是耐腐蝕耐高溫的控制面板。電磁爐的拆分後的結構如下圖所示,通過下圖我們可以清晰的看到電磁爐的結構構圖。外殼這一部分就就不再贅述了,因為電磁爐工作的主要部件在於產生交變磁場的電子線路,首先熱敏電阻部分的作用是將熱量信號傳遞到控制電路,起到保護電路和控制電路的作用,簡單說就是到了咱們設定的那個溫度他就不讓電磁爐繼續升溫了,加熱線圈就是將高頻交變電流轉換成交變磁場的工具,也是電磁爐工作的核心元件。

接下來重點說一些電磁爐的工作原理。大家可能有個疑問,為什麼有了交變磁場,電磁爐就能起到加熱的效果那?這主要是由於當線圈中通以高速變化的電流,使得線圈中產生了高速變換的磁場。金屬爐具底部的金屬板都有磁力線穿過,由於磁場強度變化,穿過金屬板的磁通量也會發生變化,由楞次定律可知,在金屬爐具內部會產生閉合渦旋狀的感應電流從而阻止磁通量的變化,產生的電流我們稱其為渦流,因此金屬器皿底部金屬體內會產生無數的小渦流,電流具有熱效應,使金屬爐具快速發熱,這種現象我稱它為渦流的熱效應,藉助這部分熱量便可完成各種食物的蒸煮,這便是電磁爐的工作原理。


磁性兔子


電磁爐的工作原理還挺好玩的,運用的電磁感應和鐵磁性兩個物理原理。

首先,電磁爐實際上利用的是一個簡單的電磁感應原理。電磁爐內部有一個感應線圈,在交流電的作用下激發交變電磁場,然後交變電磁場在電磁炒鍋內激發產生交流電流產生大量熱量。

如果您仔細考慮上面的回答,您現在應該已經有了一個疑問。那看起來只要是一個導電的金屬鍋就可以用來放在電磁爐上炒菜呀。可事實上銅鍋和鋁鍋放在電磁爐上都不能工作,為什麼?

因為,鐵和其他金屬材料有很大的區別。鐵是具有鐵磁性的!鐵在外部磁場刺激下可以產生比外部磁場強得多的感應磁場,而其他金屬則不會。所以這個地方鐵鍋就像一個電磁鐵線圈中的鐵芯。鐵芯會極大地增強電磁鐵電流激發出來的磁場。但是和電磁鐵不一樣的是電磁鐵通過直流電,所以磁場是恆定磁場,而電磁爐這裡是交流電。這意味著由炒鍋引起的強磁場可以以50Hz的頻率不斷改變方向。強磁場不斷改變的這個過程需要消耗大量的能量。

所以在相同的電流下,鐵鍋所消耗的能量遠遠大於鋁鍋,這意味著電磁爐線圈兩端的電壓比放在鍋裡時要大得多。這意味著大部分線圈能量被釋放到鐵鍋上。

相比之下,鋁鍋,鋁鍋只有感應電流不會感應強磁場,所以放在鍋內時,線圈兩端的電壓很小。 220V的恆定電壓意味著炊具的線圈本身將被分配更多的電壓,這意味著更多的能量消耗在線圈本身中。這將觸發炊具短路保護開關,然後電流被切斷導致鋁鍋和銅鍋都不能正常工作。


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電磁爐的工作原理總的來說就是利用高頻、高壓的交變電流在鐵鍋底部產生高頻渦流來發熱的。高頻交流電又是通過IGBT管的高速開關來產生的。開關動作又受到PWM脈寬調製信號的控制。脈寬信號的產生又是檢鍋電路、鋸齒波發生電路,功率調整電路共同作用比較產生的。電源部分與開關電源類似,都是交流變直流,直流再逆變交流。因為只有交流電才會產生渦流發熱,直流電不會。雖然說工頻交流電也能產生渦流,但是不如高頻交流電的效率高。加熱盤線圈主要用於產生交變磁場,而與之並聯的諧振電容的作用,個人認為是與線圈盤充放電互相補償,推輓作用,以維持磁場的穩定。以上是鄙人的個人理解,不當之處還望高手老師們指正。


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答:電磁爐的主要工作原理是“電磁感應定律”和“焦耳定律”。


電磁感應定律:指放在變化磁通量中的導體,會產生電動勢的現象,E=nΔΦ/Δt。




焦耳定律:導體中電流將電能轉換為熱能的定律,P=I^2R。




磁爐工作主要分這幾步:

1、整流電路將220v電流,轉化為直流。

2、逆變器將直流轉化為高頻交流電,大約20-40kHz。

3、LC震盪電路將高頻交流電,轉化為高頻變化磁場。

4、因為電磁感應現象,高變磁場在導體中產生渦旋電流。

5、根據焦耳定律,渦旋電流在鍋底把電能轉化為熱量。




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艾伯史密斯


電磁爐是電通過線圈產生電磁感應,產生磁場,即電磁波復射產生熱能效應,從而滿足人們需要。電磁爐有下面幾組電路構成。

第一,顯示屏和LED顯示部件。

第二,線圈盤,將交流電建立高頻磁場。通常都經過熱敏電阻檢測,溫度達到什麼程度時斷開輸出。一切由電路控制電流,交流一一直流一一高頻一一熱能。

第三,雲母瓷板,由高頻變為磁場,將熱能送到雲母瓷板上。

電磁爐由控制件、檢測件、顯示件組成一個完整的電路,監控著低壓高壓,形成的電磁,產生的熱效應。電能一一磁能一一熱能,斷開輸出,達到滿意效果。


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