電磁爐的工作原理是怎么樣的?簡單地說,電磁爐是利用「電磁感應原理」實現加熱。
電磁爐利用電磁感應原理(Law of Electromagnetic Induction)將電能轉換為熱能的一種電器。在電磁爐內部,由整流電路將 50Hz的220V交流電壓變成脈動直流電壓,經電容濾波再經過控制電路將直流電壓轉換成頻率為 20KHz~40KHz 的高頻電壓,高速變化的電流流過線圈會產生高速變化的磁場(電生磁),當磁場內的磁力線通過金屬器皿(導磁又導電材料)底部金屬體內產生大量強渦流(磁生電),當渦流受材料電阻的阻礙時,就發出大量的熱量(電生熱),從而將食品加熱。
注:電磁爐分為工頻電磁爐和高頻電磁爐。工頻電磁爐工作簡單可靠,主要存在的問題是噪聲大,己被淘汰,現在所說的電磁爐指的都是高頻電磁爐。
-------------------------------------8<詳細分析過程--------------------------------------
(一)基本原理
下圖為電磁爐的基本電路原理圖。電磁爐的主電路是一個AC-DC-AC(交流-直流-交流)的變換器,由橋式整流器和電壓諧振變換器構成。電壓諧振變換器是主電路的核心,其作用是使直流電逆變為高頻交流電,以滿足感應加熱的要求。
[圖中,直流Udc部分缺少濾波電容C,
電磁爐通過插座與電網相連,獲取220V的工頻市電,這是電磁爐的能量來源;
然后,電磁爐將市電經橋式整流電路變換為直流電;
再經電壓諧振變換器將直流電變換成頻率為20-40kHz的高頻交流電;
高頻交流電通過在圓形平面上繞制的加熱線圈盤建立高頻磁場;
電磁爐是通過加熱線圈盤向鍋具傳輸功率的。按電磁感應原理,當線圈盤的加熱線圈中流過交變的高頻電流時,沿線圈盤半徑方向會產生閉合的磁力線,磁力線經線圈與鍋底構成的磁回路穿透灶面耦合作用于鍋底(類似于空心變壓器),在鍋底形成渦流而發熱,起到加熱鍋中食物的作用,如下圖所示。
由于高頻電流的趨膚效應和鄰近效應,鍋具底部靠近線圈盤的表面,電流密度為最大,鍋具表面離開線圈盤的方向往里,電流密度則按指數規律減弱。因此,加熱電流基本位于加熱線圈和鍋具的表層,從而更好實現高頻加熱電流的利用。
注:
趨膚效應---當導體中有交流電或者交變電磁場時,導體內部的電流分布不均勻,且電流集中在導體的“皮膚”部分的一種現象。
(二)火力控制原理
火力控制即所謂的功率控制,每一個火力檔對應一個輸出功率,所以當用戶選擇不同的火力時,即選擇了不同的功率。
由于P=V* I,為了達到功率控制的目的,需要首先檢測市電的電壓,然后根據所選的火力確定加熱電流,具體過程如下:
選擇火力檔,即確定電磁爐的工作功率P;
檢測市電電壓,即確定工作電壓V;
根據P=V* I,獲得電磁爐的加熱電流I;
對于電磁爐來說,加熱電流的控制是通過諧振變換器中的開關進行控制:根據電流的大小,來確定開關的通段時間,即PWM信號占空比;
輸出占空比不同的PWM信號,所形成的負荷電流的大小是不同的:占空比越高,負荷電流就越大;占空比越低,負荷電流就越小。