電磁爐電路原理及關(guān)鍵技術(shù)的探究

摘 要：高中物理課程是一門基礎(chǔ)自然科學(xué)，作為高中學(xué)習(xí)階段的必修課程之一，在高中學(xué)習(xí)階段中具有重要意義。為了提高學(xué)生自身物理知識和物理應(yīng)用能力，本文通過對高中物理課程的學(xué)習(xí)和理解，以電磁感應(yīng)知識為例，觀察和探討電磁爐電路原理以及關(guān)鍵技術(shù)，希望可以為廣大高中生擴(kuò)大物理知識范圍，進(jìn)一步加深電磁感應(yīng)知識的理解，幫助高三學(xué)生復(fù)習(xí)知識點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：高中物理；電磁；電路原理；技術(shù)

電磁爐作為一種常見家用電器，越來越多應(yīng)用于人們生活，隨著電磁感應(yīng)技術(shù)成熟和完善，大大提高了電磁爐的使用效能和安全性，被廣大消費(fèi)者認(rèn)可。通過高中物理知識學(xué)習(xí)得知，電磁感應(yīng)現(xiàn)象（electromagnetic induction）是運(yùn)用交變電流產(chǎn)生交變磁場，然后由法拉第定律產(chǎn)生渦旋電流，最后運(yùn)動產(chǎn)生的焦耳熱效應(yīng)讓導(dǎo)體溫度升高，從而完成電磁爐的加熱。鑒于此，本文結(jié)合自身在高中物理課程中對電磁感應(yīng)知識的認(rèn)識，總結(jié)電磁爐電路原理和關(guān)鍵技術(shù)。

一、 認(rèn)識電磁爐以及組成

在高中物理課程內(nèi)容中得知，電磁爐又稱為電磁灶，是現(xiàn)代廚房智能化發(fā)展的產(chǎn)物，沒有明火、不耗氧，不產(chǎn)生溫室氣體，改變了過去傳導(dǎo)加熱方式，完全靠電能提供能量的加熱廚具。一臺電磁爐主要有五部分組成：①加熱部分：電磁爐鍋體以及臺面下的感應(yīng)線圈；②控制部分：電源開關(guān)、溫度調(diào)節(jié)器等智能開關(guān)等；③冷卻部分：爐內(nèi)電器元件的冷卻處理，內(nèi)部電扇和底部進(jìn)風(fēng)口完成散熱冷卻；④電氣部分：整流回路、控制回路以及繼電器、電風(fēng)扇等組成；⑤烹飪部分：鋁、搪瓷、不銹鋼和鐵等材料組成。

二、 電磁爐電路實(shí)現(xiàn)原理

電磁爐電路通常由市電電路、主電流回路、驅(qū)動電路、保護(hù)電路、LED低壓電路和過流保護(hù)電路等構(gòu)成，電路實(shí)現(xiàn)原理如下：

（一） 市電回路

當(dāng)電磁爐設(shè)備接入220 V直流電源后，電壓通過熔斷器所產(chǎn)生的熱量將熔體斷開，經(jīng)過電容（C）過濾來自高頻干擾的脈沖，壓敏電阻（R）防止電壓過高造成電磁損壞，熔斷器用來防止功率元件造成電流過大故障，從而形成一種電路保護(hù)機(jī)制。

（二） 主電流回路

主電流回路由扼流線圈、濾波電容、整流橋、高頻轉(zhuǎn)換設(shè)備、勵(lì)磁線圈以及功率工作管線等構(gòu)成。當(dāng)220 V的電壓通過整流橋時(shí)，電感的低濾波和濾波電容可以獲取到300 V的直流電壓，從而為功率工作管線提供正常電壓環(huán)境。

（三） 同步電路

同步電路是由外圍電路構(gòu)成，直流電壓通過高頻干擾過濾、串聯(lián)分壓之后，傳輸?shù)椒聪噍斎攵?，作為比較器的基準(zhǔn)信號使用，功率工作管線通過c極電壓實(shí)現(xiàn)串聯(lián)分壓工作，得到的采樣信號傳輸至同相輸入端。當(dāng)電磁爐開始正常工作之后，隨著功率工作管線的導(dǎo)通與截面的采樣電壓進(jìn)行運(yùn)動變化，通過這些信號來控制振蕩電路，從而實(shí)現(xiàn)同步電路。

三、 電磁爐關(guān)鍵技術(shù)及特征

（一） 小功率智能加熱控制技術(shù)

在傳統(tǒng)老式電磁爐低功率加熱中，一般采用大功率間歇式加熱方法，在烹飪時(shí)會出現(xiàn)食材混合現(xiàn)象，還容易造成溢出或者糊底情況，食材口感較差；而現(xiàn)在的電磁爐則充分運(yùn)用物理科學(xué)原理，采用小功率智能加熱控制，對電流的控制周期要比普通電磁爐提高500倍，加熱持久均勻、食物口感較好。另外，普通電磁爐在滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)階段，電器元件會超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)致壽命縮短和安全隱患，而小功率智能加熱控制技術(shù)的運(yùn)用，可采用溫度傳感器對加熱部件進(jìn)行智能監(jiān)控和調(diào)節(jié)控制，保障電子元器件的安全性和穩(wěn)定性。

（二） 500倍逐頻技術(shù)和聚能雙層線圈盤

電磁爐熱效率主要取決于對電流電壓的精準(zhǔn)控制，現(xiàn)在電磁爐一般采用周期跟蹤控制技術(shù)，將控制周期控制在0.002秒之內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)頻率提高500倍速，大大提高了電磁爐技術(shù)革新。另外，雙層疏繞設(shè)計(jì)下的聚能雙層線圈盤能夠提高電磁爐磁通量，熱銷能高達(dá)90%以上，線圈盤采用專利技術(shù)，磁條底部安裝，與銅線保持絕緣狀態(tài)，同時(shí)又不影響線圈盤與磁條相互聚磁的性能，解決了長期困擾磁爐的燒盤問題，大大提升了線圈盤的壽命，減少了磁爐的維修率。

（三） 聚磁金盾技術(shù)

傳統(tǒng)方式電磁爐采用單層線圈盤，磁通量僅為70%-75%左右，熱效能不能充分利用，現(xiàn)在的電磁爐采用聚磁金盾技術(shù)，磁通量大大提高，保證效能90%以上，而且還有防輻射系統(tǒng)，杜絕電磁泄漏，使用更加健康；另外，防水和防干燒已經(jīng)成為消費(fèi)者關(guān)注的安全問題，為此電磁爐已經(jīng)改進(jìn)技術(shù)，大大提升了安全性。

綜上所述，高中物理學(xué)科規(guī)律具有較大的普遍性和基本性，電磁感應(yīng)作為重要知識點(diǎn)之一，同時(shí)也是近年來高考中的熱點(diǎn)命題，對其進(jìn)行深入了解，可以充分了解我們?nèi)粘Ｉ钪须姶鸥袘?yīng)現(xiàn)象的原理和作用。因此，本文結(jié)合自身對電磁感應(yīng)知識的理解和學(xué)習(xí)重點(diǎn)歸納，分析了電磁爐的電路原理以及關(guān)鍵技術(shù)，希望為高中生提供復(fù)習(xí)幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]施秋芳.高中物理教學(xué)中創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法探討[J].考試周刊，2017（15）.

[2]王廷志，賈利群.電磁場理論發(fā)展過程中的科學(xué)方法[J].江蘇教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2009（1）.

[3]張舒怡.探究高中物理電磁感應(yīng)的應(yīng)用[J].中學(xué)課程輔導(dǎo)，2017（26）.

[4]王洛印，胡化凱.電磁感應(yīng)定律的建立及法拉第思想的轉(zhuǎn)變[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會科學(xué)版），2009（3）.

[5]柳新.電磁爐按鍵選擇單元電路的工作原理[J].家電檢修技術(shù)，2008（1）.

[6]黃化偉.電感應(yīng)加熱線圈優(yōu)化設(shè)計(jì)及變頻電源控制研究[D].沈陽：東北大學(xué)，2015.

作者簡介：

陳芊一，山東省濟(jì)南市，山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)。