电磁炉在加热、烹饪、煮食等使用方式非常方便,和其它灶具相比安全、清洁、高效、节能,因此也成为现代厨房电器的新宠。
电磁炉的工作原理
它的主电路主要包括九部分,分别是输入电路、整流滤波电路、功率输出电路、直流电源电路、微处理器控制电路、同步振荡电路、PWM调制电路、IGBT驱动电路、显示/键盘电路。
它工作时,交流电源220V分为两路,一路经过桥式整流堆整流成约300V脉动直流电,送至功率输出电路,另一路转化为低压直流电源,然后流入微处理器控制电路和其它功能电路,让其工作正常。
微处理控制电路将控制信号送到同步振荡电路和PWM调制电路,给IGBT驱动电路提供PWM信号,而IGBT驱动电路为功率在输出电路的IGBT管的G极提供驱动信号,于是金属器皿锅底的励磁线圈形成高频电磁场,那么高频电磁场产生的磁力线会经过金属器皿形成强大的涡流,涡流会在锅底中呈同心流动。因为金属器皿锅有一定的电阻,锅底发热迅速,所以达到加热食物的目的。
手摸是不会感觉很烫的。因为手不是金属器皿,所以形成不了高频电磁场,就不会有强大的涡流形成。虽然我们的手有电阻存在,但是没有涡流形成,是发热不了,因此手放在电磁炉上是感觉不到烫的。
电磁炉是利用电磁感应原理,利用交变电流通过电磁炉里面的,耐热陶瓷版下面的线圈产生交变磁场,磁场中的导体产生涡旋电流,涡旋电流的热效应产生热量,于是耐热陶瓷版迅速升温,高温传递到锅底,这样自然就可以炒菜弄饭。
仪表云为您回答:
对于电磁炉的发热原理我们可以这样简单的理解:
高频变压器由锅内加热线圈盘和电磁炉组成。内部线圈是一次变压器,二次线圈是锅。当内部一次加热盘管具有交变电压输出时,在二次炉体上不可避免地会产生感应电流。感应电流通过锅本身的电阻来加热(所以锅本身也是一种负载),产生热量。如果:当内部一次加热盘有交变电压输出时,如果二次和负载(炊具)不存在,则输出功率将为很低。
当然,在实际电路中,我们必须快速检测功率的变化,并关闭交流电输出到加热线圈盘。因为非磁性材料不能有效地会聚磁力线,而且很难形成涡流(就像一个普通的变压器没有硅钢芯,只有两个绕组不能有效地传递能量),它们基本上是不能的。另外,导电率极低的磁性材料,由于其电阻率高、涡流小,不能很好地发热。因此,在电磁炉中使用的锅材料的导电性是比较好的。
上图为电磁炉的工作原理图,主要原理是电磁感应和电流热效应。
电磁炉的原理是电磁感应现象,即利用交变电流通过线圈产生方向不断改变的交变磁场,处于交变磁场中的导体的内部将会出现涡旋电流(原因可参考法拉第电磁感应定律),这是涡旋电场推动导体中电子运动所致;涡旋电流的焦耳热效应使导体升温,从而实现加热。
从上述描述中我们可以发现,当电磁炉打开,但没放上铁锅时,是不会在炉外产生热量的,电磁炉的炉面是绝热陶瓷版,所以这时电磁炉表面是不热的。
当放上铁锅工作时,铁锅会产热。此时绝大部分热量是锅底产生的,也最热。之后热量会通过热传导传至整个锅身,所以不要摸。
另外,电磁炉上无法用铝锅或铜锅(陶瓷锅,砂锅就不讲了,没有电磁感应),主要是因为铝或铜导电性太好,电阻值太小,发热不足,无法用于家用。
电磁炉IGBT简介
电磁炉的IGBT对于电磁炉来说非常重要,可谓是它的心脏,但是这个心脏很容易出事,如果电磁炉发生故障,50%的可能是这个元器件坏了,下图是电磁炉常用的IBGT管H20R1203,现在价格一般是5块左右,这要是在以前价格起码得10块,这种IGBT管一般是由仙童,不过已被ON收购,还有英飞凌,英飞凌是很多人都认为质量最好的,不仅市场巨大,质量也很好,还有东芝的,国产的不多。
电磁炉电路以及原理
如下图是电磁炉等效工作原理图,1、低压电源主要是5V、12V、18V或者24V低压供电,是给IC供电、直流风扇供电驱动、IGBT驱动等电路电压供电;2、功率控制使控制电磁炉的IGBT导通频率,控制电磁炉输出功率大小;3、系统检测主要是检测锅具的温度,也就是NTC温度,还有IGBT模块温度等,从而对系统做出相应的反应;4、显示电路一般都有数码屏,主要是显示各项参数,属于人机交互,价格低廉一点的也会有LED指示;5、主控制电路是电磁炉谐振电路,产生涡流来产生热量
如下图,市电220V经过整流桥DB1、电感L1、电容C1后形成310V脉动直流电,这时候IGBT导通,电流流向:整流桥DB1正端→L1→锅底加热线圈→IGBT→整流桥DB1负端,就这样把电能转换成磁能并储存在锅底加热线圈当中
当IGBT截止时候,由于锅底加热线圈电流不能突变,只能通过放电,把磁场能转化成电场能,随后C2又向锅底加热线圈放电,这样不断充放电,形成谐振,不断产生涡流。
电磁炉的IGBT是一种场控器件,驱动原理与MOS管基本相同,开通和关断由栅射极电压Uge决定:Uge大于开启电压Uge(th)时,形成沟道,为晶体管提供电流,IGBT导通,当加反压或不加信号时候,沟道消失,IGBT关断。
IGBT这个场控器件,也叫绝缘栅双极型晶体管,用的地方很多。小到家用电器,如电磁炉、开关电源,高大上的就是高铁也用,在工业用如变频器、交流电机等,其实很多领域都离不开它。从外观上看,跟晶体三极管几乎一个模子。
IGBT的结构图如下
IGBT属于三端器件,由栅极(G)、集电极(C)、发射极(E)构成。上图所示的IGBT双极型晶体管跟VDMOSFET组合的,其中多出来的一层P+是为了实现对漂移区的电导率进行调制,使IGBT具有很强的流通能力。
IGBT的工作原理:IGBT的简化等效电路图如下
这个IGBT是达林顿结构的简化等效电路图,由MOSFET跟GTR组成。IGBT的通与断取决于栅极(F)跟发射极(E)之间的电压UGE。当IGBT的UGE电压为正时,且高于其阀值电压,那么MOSFET内会形成沟道,此时GTR就会得到基极电流使IGBT导通。当栅极与发射极加反向电压或不供信号,那么MOSFET内的沟道会消失,此时GTR的基极电流会被切断,使IGBT关断。由于电导调制效应使得基极电阻RN减小,因此耐高压的IGBT也具有较小的通态压降。
IGBT可以简单理解成一种高性能的开关管,在很多需要变流的场所使用,比如变频器,电源电路等,一般电机控制环境使用比较多,讲白了,就是一个可以快速开启和断开电压电流的电子开关,电磁炉之所以使用它,是因为电磁炉需要把普通的50HZ交流电,变成20-40KHZ的高频交流电,如下图,先把50HZ的交流电,整流成直流稳压滤波,然后通过IGBT去通断电流,这样让线圈上产生了高频的电流,进而实现了加热需要,如果普通的继电器能实现这么快的高频开关动作,继电器也能完成这个功能,但是因为没有这么快,所以需要用IGBT来实现了,请关注:容济点火器
IGBT的中文名称叫绝缘栅双极晶体管,可以进一步理解成一种特殊的三极管,从外形来看,单管IGBT也和一般的大功率三极管是非常像的。
从内部结构来看,它也是利用双极型三极管(BJT)和绝缘栅型场效应管(MOS)来改进组成的新型管子,这样它就具备了GTR的低导通压降和MOS管的高输入阻抗的优点了。
因为MOS管是电压驱动,功耗低,频率快,但是导通的压降比较大,整体载流密度低,而且耐压不高。GTR管子是电流驱动,载流密度高,但是饱和压降比较低了,综合起来后,IGBT就在变流上有了两种管子的优点,在一些高频高压场合得到广泛应用。
所以IGBT只是一个电子开关,只有通断两种状态,没有放到的功能,它靠的是控制栅源极的电压,只要两者之间的电压大于6伏,一般是12-15伏,IGBT就会导通,两者之间没有电压(一般考虑干扰问题,需要加负压保护),IGBT就会关断。
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