从涡流原理阐述电磁炉的应用

徐若晴

摘要：电磁炉由于加热快，热效率高，没有烟尘和有毒气体，安全性能高，又兼具美观性等特点，近年来，被逐渐应用到人们的生活中。本文根据电磁感应所产生的涡流原理对电磁炉进行研制，以期能让更多人了解电磁炉的这种小家电产品。

关键词：涡流原理 电磁炉 应用

电磁炉被很多人称之为“绿色炉具”，在进行食物加热过程中，电磁炉的热源并不是来源于电磁炉本身发热，再传递到锅具内部，而是来源于锅具的底部。因此，电磁炉的热效率要远远高于其他种类的锅具。电磁炉的制作是根据电磁感应产生的涡流原理以及涡流的热效应，通过对涡流原理的了解，能够加深对电磁炉的认识，方便更好的使用。

一、涡流的热效应

对于涡流原理的认识，可以通过实验得出。选择一个柱形铁芯，并在上面绕着线圈，给线圈通上交变电流。这时能够发现，柱形铁芯就在交变磁场中。铁芯的磁通量持续变化，产生感应电流。这时候可以从铁芯的上端进行俯视，就会清楚的发现电流的流线呈现出旋涡状，这种感应电流叫做涡流。大铁芯电阻较小，涡流较大，这时强大的涡流在铁芯内流动，电能逐步转化为内能，铁芯温度增加。涡流的这种电能转化为热能情况称之为涡流的热效应。

实际上，涡流的热效应应用在电子设备上通常是有很大的危害，变压器的线圈中通过交流电时，会在铁芯内产生很大的涡流，这个过程中也会释放出大量的热量，一方面会消耗掉很多的电能，另一方面会影响电器设备的正常运行。因此，为了把涡流和涡流带来的不利影响降到最低，可以在变压器的铁芯中进行涂绝缘漆的方式解决，或者铁芯选择表面有绝缘介质膜的材料组成，硅钢片是最好的选择。这个过程中可以使硅钢片和磁力线保持平行，就可以使涡流通过时，横截面积减少。同时，硅钢片的电阻率较大，也可以在一定程度上对涡流形成削减的作用，这种操作对于减少电能的消耗有良好的作用。在减少涡流方面，很多高频元件里的铁芯都会做一定的处理，一般情况下是使用绝缘磁性材料颗粒压制的情况。虽然涡流的热效应存在着一定的危害，对电器设备也会产生不利的影响，但是涡流的热效应可以应用在加热技术上，即电磁加热技术。电磁加热技术产生的时间较长，起初被用于冶金工业，而后各国开始设计将电磁加热技术应用到食物的加热上，也就是电磁炉的产生。但是由于电磁炉刚设计出来时，电路相对复杂，性能较差，可靠性低，再加上价格较高，使用人数相对比较少。进入20世纪90年代，电磁炉的性能得到改善，单片机控制技术的产生和发展极大的提高了电磁炉使用的可靠性，各种不同类型的电磁炉先后产生，并受到消费者的青睐。

二、电磁炉立体结构

电磁炉的结构经过不断改进之后，已经变得非常简单。具体来说主要包括塑料外壳、陶瓷面板、电控系统、散热系统等。电磁炉的塑料外壳主要是由塑料面盖以及塑料底座构成，既保证了外部的隔热，又能设计不同的造型，增加美观度。陶瓷面板更直观的来说是电磁炉上的微晶玻璃板。电控系统是电磁炉的核心部位，主要包括主电路板、线圈盘以及显示板，通过涡流原理，实现对食物的加热。散热系统是电磁炉中不可缺少的一部分，也增加了电磁炉使用的安全性。主要由散热风机、温度传感器以及电路板散热片等散热装置组成。

三、电磁炉的工作原理

（一）加热原理

电磁炉是日常生活中经常出现的，应用于食物加热的厨房电器，其加热的原理是根据电磁感应原理把电能通过装置转变为热能。在实际应用过程中，电磁炉使用时整流电路会将50Hz的交流电转化成频率在20kHz到40kHz的高频电流。同时，在线圈盘上就会有交变磁场的出现，锅具的底部会通过磁力线进行切割，最终，锅底产生环形电流，也就是涡流。与此同时，还应该注意到涡流热效应会使铁器皿中的铁分子高速振动，器皿能够高速发热，再通过热传递的方式，实现对器皿中食物的加热。高速振动产生的热量进行加热，可以减少热传递过程中出现的中间环节，对于提高制热效果有很大的帮助。因此，电磁炉的加热原理是根据高频率涡流产生的热原理得到的，它的加热效率要远远高于其他的厨具，并且无烟尘，无名火，安全可靠又卫生等优势，有“烹饪之神”、“绿色炉具”等美誉，可见人们对电磁炉的喜爱程度。

（二）电控部分的工作原理

通过理论和实践经验表明，涡流和磁感应强度及交流电频率的平方都成正比，所以，当满足相应的高磁感强度交变磁场线圈时，才能达到所要求的热交换功率，同时需要增加交流电的频率来提高涡流功率，才能实现电磁炉的正常工作。工作过程根据既定的程序有一套完整的运行方式，最终实现的结果就是铁质平底锅的地步会产生较强大的涡流，锅底在涡流热效应下迅速加热，这时候加热线圈中的电测能就能通过装置转换成热能。交變磁场感应涡流的原理，使锅体本身自行的进行高速发热的形式，对锅体内的食物进行加热，这种热量的转换率非常高，已经得到广泛应用。

三、结语

综上所述，电磁炉通过涡流原理，即电磁感应的方式使锅体自身发热，达到加热锅体内食物的目的。使用电磁炉进行加热的效率可达到80%，高于一般锅具一倍之多。在使用过程中不会产生有害气体，安全系数高，绿色环保，加热时间短，成本低等优点，因此得到了广泛的应用。但是我们也应该知道，电磁炉在使用过程中电路相对较复杂，并且存在一定的电磁辐射，要适量使用，避免给身体带来损害。

参考文献：

[1]吴岳芬，张舸，万力，等.数字控制感应加热电磁炉的设计[J].电子器件，2017，（02）.

[2]牛薇.基于电涡流原理的转速传感器的设计[D].哈尔滨工业大学，2014.

（作者单位：天津外国语大学附属外国语学校）endprint