电磁炉的工作原理是什么？

2022-05-16 13:33:43

文章来源：本站

　　摘要：您知道电磁炉工作原理是什么吗?电磁炉的工作原理是磁场感应涡流加热。即利用电流通过线圈产生磁场，当磁场内磁力线通过铁质锅的底部时，磁力线被切割，从而产生无数小涡流，使铁质锅自身的铁分子高速旋转并产生碰撞磨擦生热而直接加热于锅内的食物。下面小编就为您解剖电磁炉内部电路图。

　　【电磁炉原理图】电磁炉工作原理是什么电磁炉加热原理

　　电磁炉加热原理

　　电磁炉是应用电磁感应原理对食品进行加热的。电磁炉的炉面是耐热陶瓷板，交变电流通过陶瓷板下方的线圈产生磁场，磁场内的磁力线穿过铁锅、不锈钢锅等底部时，产生涡流，令锅底迅速发热，达到加热食品的目的。

　　其工作过程如下：交流电压经过整流器转换为直流电，又经高频电力转换装置使直流电变为超过音频的高频交流电，将高频交流电加在扁平空心螺旋状的感应加热线圈上，由此产生高频交变磁场。其磁力线穿透灶台的陶瓷台板而作用于金属锅。在烹饪锅体内因电磁感应就有强大的涡流产生。涡流克服锅体的内阻流动时完成电能向热能的转换，所产生的焦耳热就是烹调的热源。

　　电磁炉的原理方块图

　　电磁炉工作原理说明之电路分析

　　1、主回路

　　图中整流桥BI将工频(50HZ)电压变成脉动直流电压，L1为扼流圈，L2是电磁线圈，IGBT由控制电路发出的矩形脉冲驱动，IGBT导通时，流过L2的电流迅速增加。IGBT截止时，L2、C21发生串联谐振，IGBT的C极对地产生高压脉冲。当该脉冲降至为零时，驱动脉冲再次加到IGBT上使之导通。上述过程周而复始，最终产25KHZ左右的主频电磁波，使陶瓷板上放置的铁质锅底感应出涡流并使锅发热。串联谐振的频率取之L2、C21的参数。 C5为电源滤波电容。CNR1为压敏电阻(突波吸收器)，当AC电源电压因故突然升高时，瞬间短路，使保险丝迅速熔断，以保护电路。

　　2、副电源

　　开关电源提供有+5V，+18V两种稳压回路，其中桥式整流后的+18V供IGBT的驱动回路，同步比较IC LM339和风扇驱动回路使用，由三端稳压电路稳压后的+5V供主控MCU使用。

　　3、冷却风扇

　　当电源接通时主控IC发出风扇驱动信号(FAN)，使风扇持续转动，吸入外冷空气至机体内，再从机体后侧排出热空气，以达至机内散热目的，避免零件因高温工作环境造成损坏故障。当风扇停转或散热不良，IGBT表贴热敏电阻将超温信号传送到CPU，停止加热，实现保护。通电瞬间CPU会发出一个风扇检测信号，以后整机正常运行时CPU发出风扇驱动信号使其工作。

　　4、定温控制及过热保护电路

　　该电路主要功能为依据置于陶板下方的热敏电阻(RT1)和IGBT上的热敏电阻(负温度系数)感测温度而改变电阻的一随温度变化的电压单位传送至主控IC(CPU)，CPU经A/D转换后对照温度设定值比较而作出运行或停止运行信号。

　　5、主控IC(CPU)主要功能

　　18脚主控IC主要功能如下：

　　(1)电源ON/OFF切换控制

　　(2)加热火力/定温温度控制

　　(3)各种自动功能的控制

　　(4)无负载检知及自动关机

　　(5)按键功能输入检知

　　(6)机内温升过高保护

　　(7)锅具检知

　　(8)炉面过热告知

　　(9)散热风扇控制

　　(10)各种面板显示的控制

　　6、负载电流检知电路

　　该电路中T2(互感器)串接在DB(桥式整流器)前的线路上，因此T2二次侧的AC电压可反映输入电流的变化，此AC电压再经D13、D14、D15、D5全波整流为DC电压，该电压经分压后直接送CPU的AD转换后，CPU根据转换后的AD值判断电流大小经软件计算功率并控制PWM输出大小来控制功率及检知负载

　　7、驱动电路

　　该电路将来自脉宽调整电路输出的脉冲信号放大到足以驱动IGBT开启和关闭的信号强度，输入脉冲宽度愈宽IGBT开启时间愈长。线盘锅具输出功率愈大，即火力愈高。

　　8、同步振荡回路

　　由R27 、R18 、R4、R11、 R9、R12、R13、C10、C7、C11和LM339组成同步检测回路由D7、R3、R5、C27组成的振荡电路(锯齿波发生器)振荡频率在PWM的调制下与锅具工作频率实现同步，经339第14脚输出同步脉冲至驱动实现平稳运行。

　　9、浪涌保护电路

　　由R1、R6、R14、R10、C29、C25、C17组成的浪涌保护电路。当浪涌过高时，339 2脚输出低电平，一方面通知MUC停功率，另一方面通过D10把K信号关断，关闭驱功输出。

　　10、动态电压检测电路

　　D1、D2、R2、R7、和DB的两端组成的电压检测电路，由CPU直接将整流后脉动波AD转换后，检测电源电压是否在150V~270V范围。

　　11、瞬间高压控制

　　R12、R13、R19和LM339组成，反压正常时该电路不起作用，当有瞬间高压超过1100V 时，339 1脚输出低电位，拉低PWM，降低输出功率，控制反压，保护IGBT，不会过压击穿。

　　电磁炉使用的是电磁感应所产生的涡流对食物进行加热的。

　　英国物理学家法拉第最早发现了电磁感应现象，即当磁场变化时，导体中有感应电流产生。随后，科学家麦克斯韦推断：电磁感应产生的原因是变化的磁场会在周围空间产生电场，这种电场与磁场垂直，并且首尾相接，称为涡旋电场。如果在涡旋电场处存在导体，电场就会推动电荷运动，产生涡旋电流。

　　电磁炉就是利用这种原理制作的。在电磁炉内部，首先通过一定的方法将50Hz的工频电流变为直流，然后再变为20KHz左右的高频电流。高频电流通入电磁炉面板中的线圈里，就会产生高频磁场，而高频变化的磁场又会产生涡旋电场。

　　在不放锅时，涡旋电场附近没有导体，因此不会产生电流。如果放上了导体锅，锅底就会产生电流，这个电流生热，因此就可以加热食物了。

　　为什么电磁炉要使用铁锅或者不锈钢锅呢？这是因为铁锅有两个好处：

　　第一，铁锅是导电的。如果用陶瓷锅，不导电，就不能产生涡流。

　　第二，铁锅是铁磁性的。所谓铁磁性，就是可以加强外界磁场。高频电流产生的磁场被加强之后，可以产生更强的涡旋电场，电流才足够大。如果使用铜锅或者铝锅，由于这两种金属不是铁磁性的，不能加强磁场，因此涡旋电场不够大。

　　由于电磁炉产生高频振荡磁场，会有电磁波产生。一般而言，电磁波范围不够大，强度也不足以对普通人产生危害。但是，这种电磁波依然可能对某些电子设备产生影响，例如对装有心脏起搏器的人，最好避免距离电磁炉太近。

　　机场安检时使用的手持式安检仪（金属探测器）原理与电磁炉相同。

　　这种安检仪内部有个线圈，通过交流电时会产生变化磁场，变化磁场产生涡旋电场。如果人身上藏有金属物体，金属物体上就会产生涡流。而这个涡流会再次产生磁场，磁场会被探测器感受到，发出警报。探雷器等原理也基本相同。

　　朋友们好，我是电子及工控技术，我来回答这个问题。电磁炉现在已经普及到千家万户了，但是许多朋友在使用时由于操作不当造成电磁炉的使用周期缩短或者损坏，再加上很多朋友对损坏的电磁炉原理不清楚，导致无法修复，下面我给朋友们普及一下电磁炉方面的知识，为朋友们今后维修电磁炉做一些知识储备。

　　电磁炉其实早在上个世纪五十年代就在德国出现了，由于当时受到电子技术发展的限制，其功率都不是很大，它的功率也只有100W，因此当时可以说还不能算真正意义上的炊具。直到上个世纪八九十年代，由于大功率晶体管（IGBT）的普及使用，电磁炉才被广泛用在家庭的厨房里作为烹饪的加热器具，成为人们喜欢使用的一种厨房用具了。

　　下面我说一下电磁炉的是如何加热食物的吧。电磁炉之所以能够加热食物主要还是因为它运用了电磁感应原理，通过电磁感应原理的涡流效应来进行加热的。对于电磁感应原理大家肯定都比较熟悉了，那就是交变的电流会感应出交变的磁场。那么对于涡流效应呢，可能有部分朋友不是很理解，下面我主要说说什么是涡流效应。所谓的这个涡流效应其实就是当金属导体放在变化的磁场中时，金属体内就会产生感应的电压，由于金属导体是一个整块的，因此它就会形成感应的电流，这个感应的电流会在金属体内自己形成一个个闭合的回路，那么这个电流的闭合回路的流线就像我们平时在湍急的河流中看到的水涡的形状，因此我们就把这种现象形象地叫做电涡流。由此我们就得出这种由于电磁感应而产生电涡流的现象就叫电涡流效应。这个电涡流效应直接导致的结果就是会使金属发热。因此我们家里所用的电磁炉基本都是用这种原理来工作的。

　　那么我们知道电磁炉加热的基本原理了，下一步就是该考虑如何产生高频的电流了以及对这个高频电流是如何控制的了。饭要一口一口吃，话要一句一句讲，我们先来讲电磁炉的高频电流是如何得到的，电磁炉里产生的高频电流一般要借助两个重要的元件帮忙，一个元件是电容，另一个元件叫电感。这两个元件并联在一起的话就可以组成一个振荡电路了，这个电路的主要任务就是产生高频电流的，其中这个电感就是我们电磁炉里的负载，金属铁锅的加热就是由它负责的。如果只有这个电感和电容的话，只能产生一定频率的电流，因为电流频率高低决定着锅的温度，要想使锅的温度能够可控，这时候就要请出另一个元件出来帮忙了，它就是我们大家熟知的绝缘栅晶体管（IGBT），它在电路中起到开关的作用，当开关速度加快的时候，就会产生频率较高的电流，这时候锅具温度上升就快；当开关速度变慢时，电流的频率就会变低，这时锅的温度升温就慢。这个绝缘栅晶体开关管使受电磁炉中的指挥中心来控制的，它一般是用一片单片机来担任。我们通过电磁炉面板上的各种功能按键给单片机下命令，单片机接到我们给出的命令就会发出指令控制开关管的速度，这样就可以对温度进行调节了。

　　以上就是我对这个问题的回答，欢迎朋友们参与讨论，敬请关注电子及工控技术，感谢点赞。

　　电磁炉的工作原理还挺好玩的，运用的电磁感应和铁磁性两个物理原理。

　　首先，电磁炉实际上利用的是一个简单的电磁感应原理。电磁炉内部有一个感应线圈，在交流电的作用下激发交变电磁场，然后交变电磁场在电磁炒锅内激发产生交流电流产生大量热量。

　　如果您仔细考虑上面的回答，您现在应该已经有了一个疑问。那看起来只要是一个导电的金属锅就可以用来放在电磁炉上炒菜呀。可事实上铜锅和铝锅放在电磁炉上都不能工作，为什么？

　　因为，铁和其他金属材料有很大的区别。铁是具有铁磁性的！铁在外部磁场刺激下可以产生比外部磁场强得多的感应磁场，而其他金属则不会。所以这个地方铁锅就像一个电磁铁线圈中的铁芯。铁芯会极大地增强电磁铁电流激发出来的磁场。但是和电磁铁不一样的是电磁铁通过直流电，所以磁场是恒定磁场，而电磁炉这里是交流电。这意味着由炒锅引起的强磁场可以以50Hz的频率不断改变方向。强磁场不断改变的这个过程需要消耗大量的能量。

　　所以在相同的电流下，铁锅所消耗的能量远远大于铝锅，这意味着电磁炉线圈两端的电压比放在锅里时要大得多。这意味着大部分线圈能量被释放到铁锅上。

　　相比之下，铝锅，铝锅只有感应电流不会感应强磁场，所以放在锅内时，线圈两端的电压很小。 220V的恒定电压意味着炊具的线圈本身将被分配更多的电压，这意味着更多的能量消耗在线圈本身中。这将触发炊具短路保护开关，然后电流被切断导致铝锅和铜锅都不能正常工作。

　　从事家电行业，事实上电磁炉是利用电磁感应原理实现加热，本质其实是交变的电流产生磁场，如图，核心部分是谐振电路部分以及加热线圈部分，功率IGBT管通过PWM控制导通时间，也就是占空比时间，从而将直流电变换成频率为20-50kHz的高频交流电，加热时候导通，高频交流电通过加热线圈盘建立高频磁场，高速变化的电流流过线圈时候会产生高速变化的磁场，当磁场内的磁力通过铁锅底部金属体时候会产生无数的小小涡流，因为铁的电阻较小，能产生很大电流，利用热效应迅速产生能量量，食物放在锅里面时候就会被加热，这也就是为什么需要铁锅，因此IGBT是核心零部件，IGBT开关频率要很高，同时还要加散热片散热。

　　同时还有：

　　1、整流部分电路，把交流电变成直流电；

　　2、系统检测电路，包括过温检测，过温用热敏电阻检测，温度达到一定时候断开时输出；

　　3、电压电源检测电路，低压或者高压时候都会断开；

　　4、控制电路，这部分包括按键或者触摸电路‘

　　5、显示电路，这部分是用数码屏或者LED显示’

　　电磁炉是利用电磁感应的原理对铁质锅具进行加热的。简单的说是利用了摩擦生热，利用线圈在控制电路的作用下产生交变磁场，当在炉面放置铁质锅具时，由锅具切割磁力线产生涡流，使锅底的铁原子高速运动，相互撞击产生热量，从而加热锅内的食物。

　　电磁炉的加热方式不同于传统的炉具，它不直接产生热量，而是直接使锅具生热，这样省略了传统炉具的热传导过程，所以热效率可以百分之八十至九十。

　　电磁炉加热需要使用铁质锅具，这是因为铁具有导磁性，锅具含铁量越高，加热效果越好。有些人购买的不锈钢锅在电磁炉上也无法使用，是因为不锈钢的磁性很弱或者无磁性，即使可以用，热效率也很低，不如铁质的热效率高。购买电磁炉锅具时可以使用磁铁来测试，吸力越大用在电磁炉上效率越高。

　　磁炉的工作原理非常简单：就是磁场感应涡流原理。

　　利用高频的电流通过环形线圈，产生无数封闭磁场力，当磁场磁力线通过导磁（一定要导磁的材料，比如说：铁质锅）的底部，就会产生无数小涡流，使锅体底部自行高速发热，然后再加热锅内食物。

　　原理简单，但是要做出一个可以方便的，正常使用的电磁炉，却并不是那么简单，正如原理就是核裂变，但是要做出并不容易。

　　一个正常使用的品牌电磁炉，光主板上的控制电路就有十五个单元电路：

　　第一，高压整流变换电路。

　　第二，低压电源稳压电路。

　　第三，LC震荡逆变电路。

　　第四，同步检测电路。

　　第五，震荡锯齿波成形电路。

　　第六，IGBT驱动脉宽调整电路和放大电路第

　　七，IGBT高压保护电路

　　第八电压检测电路

　　第九，电流检测电路。

　　第十，浪涌保护电路。

　　第十一，CPU输出的PWM的方波的积分电路。

　　第十二，锅具温度检测电路。

　　第十三，lGBT温度检测电路。

　　第十四，风机驱动电路。

　　第十五，蜂鸣器驱动电路。只有通过这些电路共同控制，环环相扣，电磁炉的最终功能才得以实现。

　　以上这些单元电路及电路图，在我前期的电磁炉系列知识文章分享中都有，大家可以关注我：光头机电。有很详细的电磁炉知识介绍

　　电磁炉它的工作原理，是电磁转换过程中所产生的副作用，涡流现象，而这种涡流现象，给我们的变压器电机等感性负载，会带来一定的危害，和能量的损失。

　　但人们巧妙的应用到这一现象，把一危害变成我们有利的应用，这就是我们今天使用的电磁炉原理。

　　当我们剖析变压器的时候，就会发现，它的铁芯是由许多薄薄的硒钢组成，其目的就是隔断涡流，阻止它的发热，我们用的电磁炉，不但不阻止的发热，而且千方百计的让它提高涡流效率。

　　电磁炉的主要元件是感应线圈，和转换成涡流的导磁材料，我们可以把感应线圈看成是初级线圈，被加热的金属将是次级线圈，因此感应电能在次级线圈上，由于次级线圈是个闭合回路，这个次级线圈将形成很大的涡流。

　　而这种导磁材料效率最高的是铸铁，而人们在使用电磁炉时所用的锅，都是导磁率高的材料制成的，一般都采用钢质材料，但不谊纯度较高的不锈钢，因为不锈钢导碰率很低。

　　那么电磁炉是如何工作的呢？

　　首先我们从电源部分说起，由于电磁炉的工作电流比较大，不论是整流模块还是整流二极管，都将有20个电流的承受力，整流后的直流电供给逆变电路，将形成2000到2500赫兹的交流电。

　　这个逆变电路的频率是固有的，所采用的是它激启动形式，因此启动率非常的高，可以达到百分之百的启动，而它的主要元件是一只功率较大的三极管或者模块。

　　当这些高频电压，输送到电磁炉的主要元件，感应线圈时，这个感应线圈由于磁通量的作用，将传到感应器的副边，也就是我们的锅底，而这种磁通量交变的频率越高，所产生的涡流就越强，我们的锅底上产生的感应电动势，和涡流就越大。

　　涡流在锅底上形成的涡流，又使金属当中的分子相互摩擦，产生很高的热量，而这种力量正是我们需要的。

　　另外电磁炉有一定的电辐射，希望孕妇远离电磁炉。

　　最近也在重温电磁学这本书，正好看到这个问题，来答一答。

　　电磁炉由于具有热效率高、使用方便、无烟熏、无煤气污染、安全卫生等优点已经成为我们日常生活中不可缺少的电器，虽然看似高端，但是其工作原理其实并不难。首先我们来了解一下电磁炉的主要组成部分：第一个就是能够产生高频交变磁场电子线路系统（含电磁炉线圈盘），说白了就是电磁炉工作的核心；第二个就是用于固定和保护电子线路系统并承载锅具的外壳，通俗说就是耐腐蚀耐高温的控制面板。电磁炉的拆分后的结构如下图所示，通过下图我们可以清晰的看到电磁炉的结构构图。外壳这一部分就就不再赘述了，因为电磁炉工作的主要部件在于产生交变磁场的电子线路，首先热敏电阻部分的作用是将热量信号传递到控制电路，起到保护电路和控制电路的作用，简单说就是到了咱们设定的那个温度他就不让电磁炉继续升温了，加热线圈就是将高频交变电流转换成交变磁场的工具，也是电磁炉工作的核心元件。

　　接下来重点说一些电磁炉的工作原理。大家可能有个疑问，为什么有了交变磁场，电磁炉就能起到加热的效果那？这主要是由于当线圈中通以高速变化的电流，使得线圈中产生了高速变换的磁场。金属炉具底部的金属板都有磁力线穿过，由于磁场强度变化，穿过金属板的磁通量也会发生变化，由楞次定律可知，在金属炉具内部会产生闭合涡旋状的感应电流从而阻止磁通量的变化，产生的电流我们称其为涡流，因此金属器皿底部金属体内会产生无数的小涡流，电流具有热效应，使金属炉具快速发热，这种现象我称它为涡流的热效应，借助这部分热量便可完成各种食物的蒸煮，这便是电磁炉的工作原理。