- 家电维修手册
- 韩雪涛主编 吴瑛 韩广兴副主编
- 8字
- 2021-12-17 17:04:57
第10章 电磁炉维修
10.1 电磁炉的结构和工作原理
10.1.1 电磁炉的结构特点
电磁炉是一种利用电磁感应原理进行加热的电炊具，可以进行煎、炒、蒸、煮等各种烹饪，使用非常方便，广泛应用于家庭生活中。
图10-1为典型电磁炉的外部结构。可以看到，其主要是由灶台面板、操作显示面板、外壳、散热口等部分构成的。
图10-1 典型电磁炉的外部结构
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电磁炉的外壳由上盖和底座两部分组成。电磁炉的外壳上盖连同灶台面板和底座拼合在一起，通过固定螺钉及卡扣固定连接。电磁炉的底部设置散热口，可确保电磁炉在工作时能良好地散热。另外，电磁炉的铭牌标识通常贴在电磁炉的底座中央位置，在铭牌标识上标注了电磁炉的品牌、型号、功率、产地等产品信息，如图10-2所示。
图10-2 电磁炉铭牌上的信息内容
拆开电磁炉外壳即可看到内部结构，如图10-3所示。电磁炉内部主要由炉盘线圈、电路板和散热风扇组件构成。
图10-3 典型电磁炉的内部结构
（1）炉盘线圈
电磁炉的炉盘线圈又称加热线圈，实际上是一种将多股导线绕制成圆盘状的电感线圈，是将高频交变电流转换成交变磁场的元器件，用于对铁磁性材料的锅具加热。图10-4为炉盘线圈的实物外形。其外形特征明显，打开电磁炉外壳即可看到。
图10-4 炉盘线圈的实物外形
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炉盘线圈通常是由多股漆包线（近20股，直径约为0.31mm）拧合后盘绕而成的，在炉盘线圈的背部（底部）粘有4～6个铁氧体扁磁棒，用于减小磁场对其他部件的辐射，以免在工作时，加热线圈产生的磁场影响其他电路。
炉盘线圈自身并不是热源，而是高频谐振回路中的一个电感。其作用与谐振电容振荡，产生高频交变磁场。交变磁场在锅底产生涡流，使锅底发热，进而加热锅中的食物。
在不同品牌和型号的电磁炉中，炉盘线圈的外形基本相同，线圈圈数、线圈绕制方向、线圈盘大小、薄厚、疏密程度会有所区别，这也是电磁炉额定功率不同的重要标志。市场上常用的炉盘线圈有28圈、32圈、33圈、36圈和102圈，电感量有137μH、140μH、175μH、210μH等。
图10-5为不同品牌电磁炉中炉盘线圈的外形对比。
图10-5 不同品牌电磁炉中炉盘线圈的外形对比
（2）电路板
电路板是电磁炉内部的主要组成部分，也是承载电磁炉主要功能电路的关键部件。目前，常见的电磁炉通常设有两块或三块电路板，如图10-6所示，不同结构形式电路板的功能基本相同。
图10-6 电磁炉中的电路板结构形式
图10-7为采用三块电路板的电磁炉电路结构，根据电路功能，可将三块电路板划分为电源供电电路、功率输出电路、主控电路和操作显示电路。
图10-7 采用三块电路板的电磁炉电路结构
①电源供电电路 电源供电电路是电磁炉整机的供电电路，主要由几个体积较大的分立元器件构成，分布较稀疏，如图10-8所示。
图10-8 电磁炉中的电源供电电路
②功率输出电路 功率输出电路是电磁炉的负载电路，主要用来将电磁炉的电路功能进行体现和输出，实现电能向热能的转换。图10-9为典型电磁炉中的功率输出电路。
图10-9 典型电磁炉中的功率输出电路
③主控电路 主控电路是电磁炉中的控制电路，也是核心组成部分。电磁炉整机人工指令的接受、状态信号的输出、自动检测和控制功能的实现都是由该电路完成的。图10-10为典型电磁炉中的主控电路。
图10-10 典型电磁炉中的主控电路
④操作显示电路 操作显示电路是电磁炉实现人机交互的窗口，一般位于电磁炉上盖操作显示面板的下部。图10-11为典型电磁炉中的操作显示电路。
图10-11 典型电磁炉中的操作显示电路
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不同品牌和型号电磁炉的功能不同，体现在操作控制方面表现为操作显示电路的具体结构不同。图10-12为集成了控制部分的操作显示电路。
图10-12 集成了控制部分的操作显示电路
（3）散热风扇组件
电磁炉的散热口位于底部，电磁炉内部产生的热量可以通过风扇的作用由散热口及时排出，降低炉内的温度，有利于电磁炉的正常工作。
图10-13为典型电磁炉中的散热风扇组件。
图10-13 典型电磁炉中的散热风扇组件
10.1.2 电磁炉的工作原理
不同电磁炉的电路结构各异，基本工作原理大致相同。图10-14为电磁炉的加热原理示意图。
图10-14 电磁炉的加热原理示意图
由图10-14可知，电磁炉通电后，在内部控制电路、电源及功率输出电路作用下，在炉盘线圈中产生电流。
根据电磁感应原理，炉盘线圈中的电流变化会在周围空间产生磁场，在磁场范围内如有铁磁性的物质，就会在其中产生高频涡流，高频涡流通过灶具本身的阻抗将电能转化为热能，实现对食物的加热、炊饭功能。
提示说明
当线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，因此附近的另一个线圈会产生感应电流。实际上，这个线圈附近的任何导体都会产生感应电流。用图模拟感应电流看起来就像水中的旋涡，所以称其为涡电流，简称涡流。在电磁炉的工作过程中，灶具置于随时间变化的磁场中，灶具内将产生感应电流，在灶具内自成闭合回路产生涡流，使炊具产生大量的热量。
图10-15为电磁炉的工作原理简图。交流220V电压通过桥式整流堆（四个整流二极管）将220V的交流电压整流为大约300V的直流电压，再经过扼流圈和平滑电容后加到炉盘线圈的一端，同时，在炉盘线圈的另一端接一个门控管。当门控管导通时，炉盘线圈的电流通过门控管形成回路，在炉盘线圈中就产生了电流。
图10-15 电磁炉的工作原理简图
图10-16为典型电磁炉的整机电路框图。电磁炉工作时，交流220V电压经桥式整流堆整流滤波后输出300V直流电压送到炉盘线圈，炉盘线圈与谐振电容形成高频谐振，将直流300V电压变成高频振荡电压，达1000V以上。
图10-16 典型电磁炉的整机电路框图
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电磁炉的供电电路由交流220V电压插头、熔断器、电源开关、过压保护、电流检测等部分组成。若供电电流过大，则会烧毁熔断器；如果输入的电压过高，则过压保护器件会进行过压保护。
变压器是给控制板（控制电路单元）供电的，一般由交流220V电压输入后变成低压输出，再经过稳压电路变成5V、12V、20V等直流电压，为检测控制电路和脉冲信号产生电路提供电源。
电磁炉的主控电路部分主要包括检测电路、控制电路和振荡电路等，在电磁炉中被制成一个电路单元。该电路中振荡电路所产生的信号通过插件送给门控管，门控管的工作受栅极的控制。电磁炉工作时，脉冲信号产生电路为栅极提供驱动控制信号，使门控管与炉盘线圈形成高频振荡。
电路单元中的检测电路在电磁炉工作时自动检测过压、过流、过热情况，并进行自动保护。例如，炉盘线圈中安装有温度传感器用来检测炉盘线圈温度，如果检测到的温度过高，则检测电路就会将该信号送给控制电路，然后通过控制电路控制振荡电路，切断脉冲信号产生电路，使其没有输出。过热保护温控器通常安装在门控管集电极的散热片上，如果检测到门控管的温度过高，则过热保护温控器便会自动断开，使整机进入断电保护状态。
图10-17为采用双门控管控制的电磁炉电路结构。从图中可以看到，炉盘线圈是由两个门控管组成的控制电路控制的。在加热线圈的两端并联有电容C1，即高频谐振电容，在外电压的作用下，C1两端会形成高频信号。
图10-17 采用双门控管控制的电磁炉电路结构
