项目五 电磁炉的维修.docx
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项目五电磁炉的维修
项目五电磁炉的维修
项目目标
1.了解电磁炉的结构。
2.理解电磁炉的加热及温控原理。
3.能识别电磁炉的主要器件并判断其好坏。
4.能正确拆装电磁炉。
5.能排除电磁炉的常见故障。
项目描述
电磁炉是一种利用电磁感应原理进行电热转换的炊具。
与电炉、煤气灶等相比,电磁炉具有安全可靠、无明火、热效率高、清洁卫生、温度控制准确、使用方便等优点,越来越多地走进现代家庭的厨房。
常见外形如图5-1所示。
本项目主要通过对电磁炉结构及原理的介绍,并在教师带领下拆装电磁炉,使学生熟悉电磁炉的结构及主要器件,掌握它的拆卸、安装方法,了解其工作原理及典型电路。
能运用常用的工具,掌握电磁炉的加热线圈、整流器、大功率输出器、滤波电容器等主要部件的检测方法,判断主要器件的好坏。
能从故障现象出发,分析故障原因,掌握排除电磁炉常见故障的方法。
项目实施
任务一认识电磁炉
一、电磁炉的分类
电磁炉按照励磁线圈中工作电流的频率,分为工频电磁炉(50HZ)和高频电磁炉(15KHZ以上)。
工频电磁炉无需进行电流频率的变换电路,电路简单,但需要特殊的复合材料制成的烹饪锅具才能进行工作,而且体积大、效率低、振动性大、噪声大,因此主要应用于工业电炉中。
民用电磁炉一般应用高频电磁炉。
高频电磁炉的电路复杂,但是体积小巧、效率高、振动噪声小。
本项目主要以高频电磁炉为例进行讲解。
二、电磁炉的结构
电磁炉主要由感应加热线圈(又称励磁线圈)、铁磁材料为锅底的炊具及控制系统等组成。
当感应加热线圈通过交流电时,在线圈周围会产生交变磁场。
这个交变磁场的磁感应线经过锅底形成回路,从而在锅底产生感应电流——涡流。
因锅底本身具有一定的电阻,涡流流过时,便会产生焦耳热,最终实现电—热之间的转换。
用产生的热能对锅中的食物加热。
电磁炉的结构简图如图5-2所示。
高频电磁炉一般为厚度小于80mm的薄形台式结构。
图5-3是其内部结构图。
主要由面板,感应加热线圈,主电路板,控制电路板,操作、显示电路板,排气扇等组成。
1.灶面板
灶面板的作用是支撑烹饪锅。
它一般用4mm厚的结晶陶瓷玻璃(又称微晶玻璃)制成。
这种材料具有良好的绝缘性能、机械硬度、耐热性、抗热冲击性、抗机械冲击性能,且耐水、耐腐蚀,在高温环境中使用沾水不爆裂,导热性能好。
2.感应加热线圈
感应加热线圈如图5-4所示。
外形为平板状、碟形,直径为150mm左右,被固定在塑料架上,由多股漆包线绕制而成。
要求有较小的电阻和较大的自感系数。
为会聚磁场,防止电磁能从加热线圈下方泄漏,在加热线圈的底部固定六根按磁感应线方向排列的铁氧体扁磁棒。
电磁灶工作时,加热线圈是完成LC振荡的重要器件之一,也是将电场能转换为磁场能的关键器件。
在加热线圈的中心有一个温度传感器用于检测工作时的灶面温度。
它是一个负温度系数的热敏电阻,常温下的电阻为100kΩ左右。
3.主电路板
主要包含桥式整流器、滤波电容、扼流圈、大功率输出管(IGBT管)等器件。
如图5-5所示。
由于桥式整流器和IGBT管的工作电流较大,所以将其安装在散热器上。
4.大功率桥式整流器
大功率桥式整流器的内部含有四个整流二极管。
滤波电容的容量一般为5uF左右,耐压在400V以上。
如图5-6所示。
5.大功率输出管(IGBT管)
大功率输出管内部由场效应管和大功率双极型晶体管构成,称为绝缘栅双极型晶体管,简称IGBT管。
它的外形及电路符号如图5-7所示。
IGBT管结合场效应管的优点与双极型大功率晶体管的大电流、低导通电阻特性,是一种高速高压半导体功率器件,被广泛应用在电磁灶上。
IGBT管有三个极,分别称为控制极(又称栅极或门极)G、集电极C及发射极E。
6.控制电路板
在控制电路板上,有降压变压器、集成电路(微处理器、电压比较器等)、晶振、蜂鸣器、晶体管及阻容元件等,由振荡、激励、脉冲控制、保护等单元组成如图5-8所示。
图5-8控制电路板
7.控制、显示电路板
操作、显示电路板固定在面板下面,外形如图5-9所示。
在它上面安装有控制按键、加热温度高低显示、时间设定显示器件等。
控制按键一般都采用小型轻触式按键,显示器件采用发光二极管(LED)或LED数码管。
图5-9控制、显示面板
8.排气扇:
电磁炉电路中的整流管、加热线圈、大功率输出管等在工作时发热量大,一般需采用由电动机驱动的排气扇帮助散热。
排气扇的外形如图5-10所示。
图5-10排气扇
四、基本工作原理
在高频电磁炉中,流过高频感应加热线圈的电流是高频电流,即电路先将50HZ的市电变为脉动的直流电,再转换为15KHZ以上的高频交流电。
下面以图5-11所示的主控电路为例,说明高频电磁炉的基本工作原理。
市电经整流电路整流变为直流电。
L2、C2组成LC滤波电路。
功率开关管VT由控制与保护电路输出矩形脉冲控制。
VT导通时,加热线圈L1的电流迅速增加。
VT截止时,L1、C1进行串联谐振,L1右端对地产生高压正脉冲。
当该脉冲降至零时,驱动脉冲再次加到VT基极,使其导通。
此电压电流形成高频电磁场,导致锅体底部产生感应涡流,加热锅体。
一般高频电磁炉还设置完善的保护电路,确保电磁炉能正常工作。
电磁炉保护电路中,通过电流互感器取样检测是否出现电流过大;通过热敏电阻检测灶面和大功率输出管是否过热。
将检测信号分别比较、放大处理后,输人控制电路中的微处理器,由它去控制振荡电路。
如果不符合正常条件,会使振荡电路停振,IGBT管因没有触发信号而停止工作,从而实现对电磁灶的自动保护。
操作指令可通过面板上的按键来设置。
当按下某一操作键后,操作显示电路会将指令传递给微处理器。
微处理器根据所接收到的指令信息对电磁炉的工作进行控制。
在工作过程中,微处理器还会将电磁炉的工作状态信号送到操作显示电路进行显示。
报警电路用于在电磁炉出现过压、过载情况时,发出报警信号。
例如,炉温过高或电磁炉工作时在表面未检测到铁质炊具时,报警电路会发出报警信号,驱动蜂鸣器发声。
任务二电磁炉的拆装及主要器件的检测
一、拆装电磁炉
1.主要器材:
高频电磁灶一台;万用表、兆欧表、电烙铁、大小螺丝刀、尖嘴钳、钢丝钳等。
如图5-12所示。
图5-12电磁炉的拆装器材
1.将电磁炉倒放在垫有软布的桌上。
旋下底座与上盖的紧固螺钉,启开上、下盖后,拔下操作、显示电路板与控制电路板之间的接插件,将上盖取下,可以观察到图5-2所示的内部器件分布。
2.用螺丝刀旋下感应加热线圈支架与底座的紧固螺钉,拆开感应加热线圈的连接线,并将线圈中心处的热敏电阻与控制电路板之间的接插件拔下(注意记下相互连接关系),取下感应加热线圈。
3.旋下排气扇固定螺钉,拆开连接导线,取出排气扇。
4.拆掉电源与主电路板的连接线,并拔下主电路板与控制电路板之间的接插件(注意记下相互连接关系),旋下主电路板上的紧固螺钉,取出主电路板。
5.如发现或判断大功率桥式整流器或大功率输出管(IBGT管)损坏,则可进一步拆卸。
由于桥式整流器和IGBT管都是用螺钉固定在散热器上。
为保证良好的接触和导热性,桥式整流器和IGBT管与散热器之间还涂有硅脂。
拆卸时,先用电烙铁焊开各引脚与电路板的连接,然后旋下固定螺钉,便可取下桥式整流器和IGBT管。
6.安装桥式整流器和IGBT管时,要先在桥式整流器或IGBT管与散热器之间涂好硅脂,再安装好紧固螺钉。
最后再逐个焊好引脚。
7.控制电路板或操作、显示电路板的拆卸比较简单。
先分离与其他电路板之间的连接线,然后旋下固定螺钉,便可取出电路板。
8.安装时,先安装控制电路板、排气扇、主电路板,然后再安装感应加热线圈。
一般是先安装好紧固螺钉,然后再连接电路。
9.最后将上、下盖盖好,旋紧两者之间的紧固螺钉。
拆开电磁炉后,观察内部结构,并做好以下记录。
感应加热线圈部件与其他器件之间连接线数
主电路板上的主要元器件名称
控制电路板上的主要元器件名称
排气扇型号及与其他器件之间连接线数
操作、显示电路板与其他器件之间连接线数
二、加热线圈的检测
加热线圈的检测一般先采用直观检查法,即先看一下是否有断线或烧焦的痕迹,再用万用表Rxl挡测量它的电阻。
加热线圈的阻值一般较小(接近于0),如测得的结果很大,说明加热线圈损坏。
加热线圈外观检査
万用表检测
万用表挡位
测量值
三、桥式整流器的检测
电磁炉的桥式整流器内部由四个二极管组成。
可用万用表Rx100挡或Rxlk挡测量每一个整流二极管(VD1~VD4)的正、反向电阻。
正向电阻应很小,反向电阻应为∞。
如某个二极管的正、反向电阻都很小,说明PN结已击穿;如正、反向电阻都为∞,则该PN结已断路。
桥堆内部只要有一个二极管损坏,则应更换该桥堆。
桥式整流器内部电路
测试对象
测量值
正向
反向
VD1
VD2
VD3
VD4
四、IGBT管的检测
IGBT管工作在高电压、大电流下,属于易损件。
电磁灶整机故障大部分都是因IGBT管损坏引起的。
且损坏形式大多数为击穿,少量为断路。
IGBT管引脚分部(立面图)
测C-G极间
测E-G极间
测C-E极间
正向
反向
正向
反向
正向
反向
判断IGBT管的好坏可用万用表电阻挡测量。
正常时,G极与E极间、G极与C极间正、反向电阻均为无穷大。
内含阻尼二极管的,正常时E、C极间正向电阻为4kΩ左右;内部无阻尼二极管的,C、E极间正向电阻值为50kΩ左右。
如测得两引脚间正、反向阻值都很小,说明它已击穿。
如IGBT管损坏,则只能更换。
最好用同型号的IGBT管替代。
如没有同型号的,则应重点注意两个参数----最大电流值和耐压值。
通常功率在1600W以下的电炉,要选择最大电流为20A、耐压≥1200V的IGBT管;功率为1800W的电磁炉,要选择最大电流为25A、耐压≥1200V的IGBT管;功率超过2000W的电磁炉,要选择最大电流为40A的IGBT管。
还要注意其内部有无阻尼二极管。
用内含阻尼二极管的IGBT管替换内无阻尼二极管的IGBT管时,要将原IGBT管的E、C极间并联的高速恢复二极管去掉;用内无阻尼二极管的IGBT管替换内有阻尼二极管的IGBT管时,在E、C极间加装同样功率的快速恢复二极管,且二极管的负极接IGBT管的C极,二极管的正极接IGBT管的E极。
五、高压滤波电容器的检测
电磁炉的高压滤波电容器一般为几微法,耐压在400V以上。
应选用万用表的Rxlk挡来判断滤波电容器的好坏。
先用金属螺丝刀将电容器的两个电极短接,使之放电。
然后用万用表的两个表笔与电容器的两个引脚接触,如果指针向右偏转一个角度后逐渐返回到起点(∞处),说明该电容器完好。
否则表明电容器损坏,只能更换。
电容器型号
电容器主要参数
万用表档位
指针初始右偏最大值/kΩ
指针最终指示值
六、热敏电阻的检测
高频电磁炉上通常都用负温度系数的热敏电阻来检测灶面温度和大功率输出管(IGBT管)的温度。
一旦失灵,便会影响电磁炉的正常工作。
热敏电阻的损坏形式有开路、短路、阻值漂移等。
判断热敏电阻是否正常,可用万用表的电阻挡检测。
先测其在常温下的电阻,应为70~100kΩ。
如很小或不通,均为不正常。
然后,将它靠近热源(如用电吹风对着它吹),用万用表监测其阻值是否会随着温度的升高而明显减小。
如有,说明完好;否则表明已损坏.
万用表档位
室温时阻值/kΩ
采用的加热方法
温度升高后阻值的变化情况(是否明显)
对已失效的热敏电阻,必须用同型号或同参数的热敏电阻代换。
因它负责检测灶面温度,将直接影响到控制电路对灶面温度的判断及自动停机、加热、保温、防干烧等指令。
安装时,热敏电阻与被检测点间还要涂上硅脂,确保紧密接触,以利传热。
七、排气扇及电动机的检测
电磁炉上的排气扇由小型直流电动机驱动。
检测排气扇时,先观察扇叶有无损坏,并用手指拨动扇叶,检査转动是否灵活,有没有松动或被卡等机械故障。
如有,能修则修,不能修只能更换。
其次是检查直流电动机的绕组是否正常。
可用万用表的电阻挡检测,电动机两根引出线之间的电阻一般为十几千欧。
如不通,说明电动机绕组断路;如阻值很小,表明可能存在短路故障。
无论是断路还是短路,都只能更换。
电动机型号
检查扇叶转动情况
用万用表检测电动机
万用表档位
电动机绕组组值
任务三检修电磁炉的常见故障
一、电磁炉的常见故障及维修方法
高频电磁炉常见的故障有烧保险、温度过高、功率不能调整、食物生熟不均匀等。
具体故障现象、原因、维修方法见表5-1.
表5-1电磁炉的常见故障及维修方法
故障现象
故障原因
维修方法
屡烧10A保险
烧保险说明整机电路中有元器件击穿短路,重点检查电源和IGBT功率管
切除功率管300V直流供电后不再烧保险,说明IGBT管击穿短路,并对IGBT管的G、C、E脚进行正反向阻值的测量,发现3个引脚间的阻值均为0,说明功率管击穿,更换同型号IGBT管后故障排除
指示工作灯亮但锅底不发热
1.桥式整流器损坏
2.IGBT管损坏
3.谐振电容损坏
4.控制电路板故障,使IGBT管无脉冲输出
5.感应加热线圈断线
1.用万用表测量桥式整流器两对引脚的正反向电阻,如损坏则更换
2.拆下主电路板,检测IGBT管如损坏则更换
3.拆下主电路板,用万用表检测谐振电容,如损坏则更换
4.检测IGBT管的控制极,如无脉冲信号,则检修或更换控制电路板
5.拆开检查加热线圈,若损坏则更换
通电后指示灯不亮,不能加热
1.电源插头、插座接触不良,电源线断路
2.熔断器熔断
1.逐一检查,重新插好插座,并连接好断路的电源线
2.查明原因后,更换同规格熔断器。
如果是压敏电阻引起的熔断器熔断,应同时更换压敏电阻
加热温度过高
1.温度检测热敏电阻失灵
2.控制电路失灵
1.拆开后检测热敏电阻与被检测部位是否脱开,如接触良好,则检测热敏电阻,如失效,则更换。
2.修理或更换控制电路板
加热温度过低(功率不足)
1.锅底与灶面未贴紧
2.温度检测热敏电阻失灵
3.控制电路失灵
1.清理杂物后重新放正
2.拆开后检测热敏电阻,失效则更换
3.修理或更换控制电路板
加热功率不能调整
1.操作按键接触不良
2.控制电路失灵
1.拆下操作、显示电路板,检测对应的按键,如损坏则更换
2.修理或更换控制电路板
食物生熟不均
1.锅内食物过多
2.锅底严重变形
3.感应加热线圈位置移动
1.按规定保证合理的放入量
2.矫正过低,必要时更换
3.校正线圈的位置
开机后电扇不转、不发热、蜂鸣器报警
开机有动作有报警说明微处理在工作,故障在检测保护方面的相关电路
切除IBGT管C极后再开机,发现不报警。
说明功率管输出电流极大,拆下IGBT管测量发现正常,在测量VG电压发现有15V电压,说明激励驱动损坏导致IGBT管因VG过高而饱和,更换驱动模块后故障排除
IGBT管重复损坏
1.主电路存在故障
2温度检测热敏电阻失效
3.排风扇损坏
4.控制电路失灵
1.重点检查桥式整流器、滤波电容、谐振电容等器件,发现损坏则更换
2.检测热敏电阻,失效则更换
3.拆开后检查风扇,如损坏则更换
4.修理或更换控制电路板
启动不久便自动关机
1.电源电压不正常,引起保护电路动作
2.锅具干烧或锅具不合适,工作时灶面温度过高,使过热保护电路动作
3.IGBT管过热,使保护电路动作
1.检查电源电压,是否过高或过低,正常后再使用
2.调整或更换锅具
3.检查排风扇,如损坏则更换
整流元件过热
1.散热风扇不转
2.散热通道受阻
3.整流元件损坏
1.查找原因(如电动机、直流供电电路故障)并排除
2.找出阻塞原因并排除
3.更换同规格的整流元器件
二、电磁炉的使用注意事项
1.应将电磁炉放置在空气流通较好的地方,注意不能堵塞它的进气口、出气口,同时保证器具离墙或其他物体至少10CM以上。
2.使用时,电磁炉面板上不要放置小刀、瓶盖之类的铁磁物件,以防烫伤。
3.尽量不要将手表、磁带等易受磁场影响的物品放到灶面或带在身上,防止损坏。
4.电磁炉使用完毕,不能立即将电磁炉插头拔掉,而应将电磁炉本身控制电源开关关闭,停止加热,这时候散热扇仍继续工作,等到风扇停止散热了,这时才能将电磁炉的电源插头拔掉。
以提高电磁炉的使用寿命及稳定度。
5.使用电磁炉前应仔细阅读使用说明书,按说明书的要求操作使用,并检查电度表和电源线的容量是否足够。
项目拓展工频电磁炉
一、结构特点
工频电磁灶的基本结构如图5-13所示。
主要由励磁线圈(即感应加热线圈)、励磁铁心、灶台台面、烹饪容器等组成。
5-13工频电磁炉的基本结构
励磁线圈和励磁铁心构成电磁炉的励磁装置。
图5-14是四极励磁装置的结构图。
它由四个等距磁极和一个共用铁扼组成。
每个磁极绕组有一个励磁线圈。
四个线圈的绕向一致,且将不相邻的两个线圈各串联成一个绕组。
其中一个绕组再串联一个电容器,两绕组并联在同一工频电源上。
两个绕组的励磁电流iA与iB幅值相等,相位相差约900.当ΦA为零时,ΦB最大;而ΦB为零时,ΦA最大。
这样有利于减小烹锅振动和噪声。
但涡流所产生的洛伦兹力会使烹饪锅向上悬浮和转动。
图5-14四极励磁装置结构图
采用多极励磁装置可以防止锅的悬浮和转动,其结构如图5-15所示。
这种励磁装置有一个中心磁极和六个外围磁极。
绕在中心磁极上的励磁线圈构成第一个励磁电路,通过线圈的电流为iA;外围磁极上的六个励磁线圈串联起来构成第二个励磁电路,线圈中的电流为iB。
利用串联电容移相使iA与iB之间有70°~110°的相位差。
通过中心磁极产生的磁力可以抵消涡流产生的洛伦兹力,有效地防止锅体的转动及噪声。
图5-15多磁极励磁装置的结构
二、基本工作原理
工频电磁灶的电气线路包括整流滤波、通断控制、励磁、检测、安全防护等。
其方框图如图5-16所示。
通电后,220V、50Hz正弦交流电源对励磁装置供电。
励磁装置包括两个绕组:
绕组A和绕组B。
与绕组B串联的电容能使两个绕组中的电流形成90°左右的相位差。
检测电路检测励磁装置绕组B中的电流,并将其转化为直流电压的变化,该直流电压经电阻分压后送给保护电路。
当电压超过一定数值时,保护电路会自动切断励磁装置的电流,以免过热烧毁,起到安全防护作用。
三、故障现象与维修
工频电磁炉常见的故障有通电后不热、加热时噪声大、温度过高等。
具体的故障现象、原因及维修方法见表5-2.
表5-2工频电磁灶的常见故障与维修方法
故障现象
故障原因
维修方法
通电后电磁炉
不能得电
1.插头接触不良,电源线松脱或断线
2.熔断器熔断
1.重插,使插头接触良好;检查电源线,如断裂更换
2.检查熔断器,如坏则更换
加热时锅体振动,发出噪声
各磁极对锅体产生的磁感应磁力不平衡
调整等距磁极和励磁线圈中的电流;检查励磁线圈中串联的电容,如损坏,则更换
过不热或热效率差
使用材质不当的锅(不能用铝、铜或不锈钢为材质的锅)
换成专用的复合材料制作的锅
温度过高
安全防护电路失效
检查检测和安全防护电路中的元器件,重点检查继电器和晶闸管,如坏则更换
知识测评:
一、选择题
1.工频电磁灶和高频电磁灶的主要区别是()。
a.工作电流的频率不同
b.加热的基本原理不同
c.对所用锅体材料的要求不同
2.在感应加热线圈的背部有多块沿径向放置的铁氧体扁磁棒,这些扁磁棒的主要作用是()。
a.增强感应加热线圈产生的交变磁场的强度
b.防止电磁能量从加热线圈下方泄漏
c.增加感应加热线圈的安装牢固性
3.IGBT是()的简称。
a.大功率桥式整流二极管
b.大功率双向晶体闸流管
c.绝缘栅双极型晶体管
4.高频电磁炉上所用的温度传感器通常为()
a.正温度系数热敏电阻
b.负温度系数热敏电阻
c.普通电阻
二、填空题
1.电磁炉的灶面多采用高强度、耐冲击、耐高温的制成。
2.高频电磁炉主电路中的LC谐振电路的电感器件由实现,当在这个器件中通入直流电流时,电磁炉(填“能”或“不能”)加热。
3.IGBT管的G极必须加信号,电磁炉才能加热。
当这一信号的频率与LC电路的谐振频率相同时,输出功率。
4.桥式整流器的内部有个二极管,可通过万用表测每一个二极管
的方法来判断它的好坏。
5.电磁炉上排风扇的主要作用。
一旦损坏,会因
使保护电路动作而。
三、简答题
1.什么是涡流?
涡流热效应的大小与哪些因素有关?
2.铜锅为什么不能放在电磁炉上?
3.电磁炉关键元器件有哪些?
各有什么作用?
4.电磁炉的火力大小调节是怎样调节的?
5.如何判断IGBT管的好坏与引脚?
项目评估
评估内容
评估标准
配分
自评分
教师评分
电磁炉的结构
了解电磁炉的结构
15
电磁炉的工作原理
理解电磁炉的工作原理
15
拆装电磁炉
能按正确方法拆装电磁炉
20
主要器件的检测
会判断桥式整流器、IGBT管、
热敏电阻、加热线圈等器件的好坏
20
电磁炉常见故障
的分析维修
会分析电磁炉常见故障的原因
并能排除故障
20
工频电磁炉
了解工频电磁炉的结构和工作原理
10
合计
100
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- 项目五 电磁炉的维修 项目 电磁炉 维修