電磁爐的工作原理與其組成部分時間：2008-8-16 9:31:08 來源：新華網 電磁爐網 評論 電磁爐是一種運用電磁感應原理進行加熱的現代爐具，是一個跨電子、五金、塑料和計算機應用等多行業的產品，多項技術指標都復雜于一般的小家電產品，是一個技術含量很高的小家電產品。 1 電磁爐的常識 電磁爐的工作原理 電磁爐是利用電磁感應原理制成的，如圖1所示，在勵磁線圈中通以交流電，產生交變磁場。由于電磁感應效應，在鐵或不銹鋼制成的金屬鍋中會產生渦電流，電流的焦耳熱就可以對食物進行加熱和烹飪。這種最新的加熱方式，能減少熱量傳遞的中間環節，可大大提升制熱效率，比傳統爐具（電爐、氣爐）節省能源一半以上。圖1 電磁爐原理示意圖 電磁爐的組成部分 1.加熱部分：電磁爐的鍋體下面有擱板，下面有勵磁線圈。通過電磁感應產生渦電流對鍋體進行加熱。 2.控制部分：主要有電源開關，溫度調節鈕，功率選擇鈕等。由內部的控制電路來掌控。 3.冷卻部分：采用風冷的方式。爐身的側面分布有進風口和出風口，內部設有風扇。 4.電氣部分：由整流電路、逆變電路、控制回路、繼電器、電風扇等組成。 5.烹飪部分：主要包括各種炊具，供用戶使用。電磁爐工作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、不銹鋼鍋等底部時，產生渦流，令鍋底迅速發熱，達到加熱食品的目的。電磁爐加熱原理如圖所示，灶臺臺面是一塊高強度、耐沖擊的陶瓷平板（結晶玻璃），臺面下邊裝有高頻感應加熱線圈（即勵磁線圈）、高頻電力轉換裝置及相應的控制系統，臺面的上面放有平底烹飪鍋。其工作過程如下：電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于金屬鍋。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。電磁爐方案設計1、概述電磁灶是應用電磁感應原理進行加熱工作的，是現代家庭烹飪食物的先進電子炊具。它使用起來非常方便，可用來進行煮、炸、煎、蒸、炒等各種烹調操作。特點：效率高、體積小、重量輕、噪音小、省電節能、不污染環境、安全衛生，烹飪時加熱均勻、能較好地保持食物的色、香、味和營養素，是實現廚房現代化不可缺少的新型電子炊具。電磁灶的功率一般在700-1800W左右。電磁爐按感應線圈中的電流頻率分為低頻和高頻兩大類，相比較高頻電磁灶受熱效率高，比較省電。按樣式分類，可以分以下三種。臺式電磁爐：分為單頭和雙頭兩種，具有擺放方便、可移動性強等優點。因為價格低較受歡迎。埋入式電磁爐：是將整個電磁爐放入櫥柜面內，然后在臺面上挖個洞，使灶面與櫥柜臺面成一個平面。業內專家認為這種安裝方法只求美觀，但不科學，很大一部分消費群體把電磁爐當做火鍋，埋入式炒菜并不方便。嵌入式電磁爐：可適應不同鍋具的需要，不再對鍋具有特殊要求。本文主要介紹利用SPMC65P2404芯片來實現電磁爐的設計。SPMC65P2404是凌陽推出的一款工業控制8位單片機，具有很高的性價比，抗干擾能力強，非常適合應用于工業控制類、家電類產品的設計。使用SPMC65P2404設計的電磁爐具有如下性能：六種加熱模式：火鍋、煎炸、炒菜、燒烤、蒸煮、燒燜；一種自動工作模式：燒水；最大720分鐘的定時開機功能；2小時自動關機保護功能；小物件檢測功能，對不合適的物件不進行加熱；系統采用過流、過壓、超溫等多種保護措施；采用開關電源，使系統能夠在180250V的電壓范圍內正常工作；系統設置了故障報警功能，方便故障查找及檢修；系統含有自檢程序，方便生產測試。2、電磁爐設計要求電磁爐作為一種普遍的家用產品，除了要具有基本的加熱功能外，它的安全性能及穩定性能是設計的關鍵。電磁爐設有多種保護裝置，包括小物件檢測、過熱自動停機保護、過壓或欠壓自動停機保護、空燒自動停止加熱保護、2小時斷電保護、12分鐘自動停機保護以及聲光報警顯示等。綜合起來，電磁爐可由下述技術特性參數考核：（1）自身保護特性。輸出開關管是電磁爐的關鍵元件，工作于高電壓、大功率狀態，受成本和器件參數限制，設計時不可能有很大的富裕量，故在工作過程中，若電源電壓過高、工作狀態切換時產生瞬間沖擊、電流增大、機內溫升過高、鐵鍋挪離灶板或空載，開關管都可能損壞。因此，應保證過壓、過流、過溫、鍋檢測等保護裝置正常； （2）鍋底溫度控制特征。鍋底發熱直接傳至灶板（陶瓷玻璃），灶板是導熱材料，故一般都將熱敏元件安裝在灶板底部，探測鍋底的溫度； （3）功率穩定性。電磁爐應具有輸出功率自動調整功能，以改善電源適應性和負載適應性；（4）電磁兼容性。該性能涉及對其余家電的干擾和對人體的危害。電磁爐均在電源回路中設有LC濾波電路并用金屬圍框吸收漏磁通，同時采用脈沖方式，使平均輻射功率控制在最小限度；在實現以上電磁爐的性能規格的基礎上，我們設計的電磁爐還具有以下的功能規格：手動控制火力，從300W1800W 的范圍，共分為14 檔火力，每檔均有穩定的功率；手動定溫選擇，從70 240的范圍，共分為6 檔定溫選擇，每檔都能達到精確定溫；自動烹調功能，內部自帶1 自動烹調功能：燒水。6 種自選功能：火鍋，炒菜，蒸煮，燉燜，煎炸，燒烤，其中火鍋，炒菜可以調節不同的火力檔位；蒸煮，燉燜，煎炸，燒烤4 種功能可以選擇不同的溫度。可以實現1720 分鐘預約開機功能，1180 分鐘的定時關機功能。系統提供2 小時自動關機的保護功能。 3、系統硬件設計系統采用SPMC65P2404 作為主控MCU，主要模式有：鍵盤掃描，鍋體溫度檢測，IGBT 溫度檢測，電流過流檢測，超壓欠壓檢測，振蕩信號檢測，風扇控制，數碼管顯示控制，LED 控制，蜂鳴器控制，系統啟動控制。功率板電路分析交流電220V 經過前端濾波處理，通過整流橋，變成大約310v 左右的直流電，通過MCU控制IGBT 的導通和關閉，來控制加熱線圈的工作狀態。 開關電源部分采用TI 公司最新推出的集成電路VIPer12A，來實現不同電壓的輸出，AC 接入后經過半波整流，接到VIPer12A 的電壓輸入腳，輸出端通過穩壓變壓的方式來得到18V 和5V 直流電，為IC 和其他外圍元件提供電源。 電路中包含有電流檢測部分，通過電流互感器將總回路的電流按比較縮小后，通過整流，變成直流，連接電阻到地，系統通過檢查電阻端的電壓來判斷回路的電流大小。同時回路電流若超過一定值后，通過另一端的保護信號反饋到IGBT 的控制端，將控制信號拉低，使IGBT 停止工作，同時送到MCU，讓系統停止工作，并產生報警信號。控制板電路分析主控板中主要由MCU，數碼管，發光二極管，按鍵，復位電路組成，數碼管采用共陽型的，發光二極管驅動方法為動態掃描，按鍵與SEG 線復用，控制COM 口，回讀SEG 數據的I/O 來掃描按鍵。復位電路為低電壓復位電路，當電壓低于2.6V 時，系統產生復位。4、系統軟件設計主流程采用分時結構，在每個不同的時間片進行不同的工作，時間片可以對動態掃描的LED進行定時刷新和掃描，方便程序控制。工作時采用時間輪循的方式，能有效的利用時間資源。過程中主要通過標志的方式將信息傳遞到其他模塊。中斷程序電流過流中斷是整個系統唯一的中斷，當產生中斷時，系統馬上停止控制信號，然后置電流過流標志，讓系統在其他地方檢測過流的狀態是否持續3 秒，若是，則產生電流過流的報警信號，系統停止工作。功率調節模塊系統需要根據外部電壓和電流的大小，來計算是否已經達到了設定的功率值，通過比較后的功率大小關系來調整PWM 值，以輸出比較恒定的功率。假設外部電壓為V1，MCU 檢測到的電壓值V2，根據電路計算得：V2=5.1*V1/（330+5.1）得到的A/D 值DATA 為：DATA=V2*256/5外部電流和MCU 通過轉換的電壓的測試值的關系為：外部電流值/轉換后的電壓=2.4根據上述關系來換算功率值的大小：P=V*I=0.06*AD（V）*AD（I）推出：AD（I）=100*P/（6*AD（V）確定AD（I）后，再通過調整PWM 值，以使AD（I）達到計算的值。5、系統資源分配適用的鍋類容器1、鐵系（琺瑯、鑄鍋、不銹鐵）鍋，不銹鋼鍋注 ：復合底鍋必須是電磁爐專用。2、底部直徑12CM以下，根據不同的功能使用，如煎炒烤炸類要離空1CM為最佳蒸煮 類平底為最佳。 不適用的鍋類容器：1、鋁、銅為材料之容器、鍋。2、容器底部直徑不超過12CM者。3、容器底部凸凹高度大于2CM者。4、不銹鋼雙層復合底鍋（非電磁爐專用）。 如何安全使用電磁爐一、使用之前注意：1、應使用質量好的插座，插座接觸不良會導致燒機或電磁爐無法正常工作。2、在插頭電線損壞電線或電源插頭未牢固地插入插座時，切勿使用電磁爐。3、切勿彎曲、捆扎電線或對其施力過度，這會引起損壞。4、切勿使任何障礙物附在本機插頭或電源插座上。5、切勿將插頭插入己插有幾個其它電器裝置的插座，電流不得超出插座的極限（本裝置的使用電流約為10安培）。6、切勿在可能受潮或靠近火焰的地方使用電磁爐。7、電磁爐在放置了一段時間后，若重新使用電磁爐，請先通電10分鐘，使電磁爐內部電子元件穩定后，再開機進行功能操作。二、使用時注意：1、切勿放置在不平穩的平面上。2、切勿阻塞吸氣口或排氣口、避免爐內超溫。3、切勿在兒童可觸及電磁爐、或兒童能自行使用的地方使用電磁爐。4、切勿對空鍋加熱或加熱過度。5、切勿將諸如刀、叉、勺子、鍋蓋與鋁箔等金屬物品放置在頂板上，因為它們會受熱。6、切勿在盛放鍋具的狀態下搬運電磁爐。7、切勿在四周空間不足的地方使用電磁爐、應使電磁爐的前部與左右兩側保持干凈。8、切勿使用金屬絲和異物進入吸氣或排氣口的縫隙內。9、切勿使物品跌落在頂板上。如表面出現裂紋，應立即關掉電源，拔出插頭并送往修理。三、使用之后注意：1、炒菜鍋在使用后不要置于爐面上，避免下次使用時難以啟動。2、烹調結束，鍋具產生的高溫熱量會傳導至電磁爐頂板，切勿立即觸摸該頂板。3、切勿用拉扯電線的方法拔出插頭。4、在確認不用電磁爐時，切勿使電源線續處于接通狀態。電磁爐的保養A 電源要求（1）使用電磁爐必須使用各項技術指標符合標準帶地線的三孔插座（最好選用有CCC標志的產品），絕對不可自行換用沒有地線的兩孔插座，因為兩孔插座插頭插上后易松動、不牢固且不符和國家標準，這樣易產生瞬時打火，電流增大，較危險。（2）插座不要位于電磁爐的正上方，防止熱量上升燒燙電源。（3）若有易使電流發生驟變且較為頻繁的電器，如電焊機、沖擊鉆、電錘等或其它高功率用電器，如冰箱、洗衣機、熱水器等與電磁爐同時使用，則較易損壞電磁爐，應引起注意，最好使用帶有過流保護裝置的插線板或選用穩定電源。最好不同時使用或盡量不在電磁爐工作的同時開關其它用電器，以免損壞電磁爐。B 電磁爐的散熱電磁爐工作時機體內部存有一定的溫度，為使電磁爐發揮更好的作用，并正常工作，延長其使用壽命，這部分熱量要及時的排放出去，所以盡量使電磁爐放置的位置有利于空氣流通及散熱。C 電磁爐的清洗1，擦洗前請先拔掉電源線。2，面板臟時或油污導致變色時，請用去污粉，牙膏或汽車車蠟擦磨，再用毛巾擦干凈。機體和控制面板臟時以柔軟的濕抹布擦拭，不易擦拭的油污，可用中性洗潔劑擦拭后，再用柔軟的濕抹布擦拭至不留殘渣。3，且勿直接用水沖洗或浸入水中刷洗。4，