電磁爐電磁兼容性的優化設計

鄭軍云 蘇晨 馬燕君

摘要 電磁爐作為一種廚房能源早已進入千家萬戶，因其具有較高的熱效率且無需直接接觸明火，外形美觀又具有良好的清潔性，因此而廣受人們的歡迎和喜愛。隨著電磁爐使用范圍的不斷變廣和使用頻率的逐漸增多，其對于電磁兼容性也提出了更高的要求。在這一背景下，本文將從簡單論述電磁爐及其工作原理入手，通過對市面上的幾款電磁爐進行電磁兼容性測試，在此基礎上對電磁爐電磁兼容性優化設計提出幾點看法。

【關鍵詞】電磁爐 電磁兼容 騷擾電壓

事實上電磁爐在使用過程中經常容易受到各種信號和電磁的干擾，雖然并不會對使用者產生直接的不良影響，但其確實會在一定程度上影響電磁爐的使用性能和使用壽命。因此需要通過盡可能提高電磁爐電磁兼容性以有效解決這一問題，為此，本文將通過以電磁爐為主要研究對象，對其電磁兼容性進行初步探究，希望能夠為相關領域研究提供相應參考。

1 電磁爐及其工作原理

電磁爐是電力電子技術商業化下的產物，其主要用于進行食物的加熱和烹飪，是當前廣受人們歡迎的一種廚房能源。具有較高的美觀性和清潔性，且熱效率也相對較高。除了被運用在食物加熱與烹飪上的家用電磁爐之外，也有被運用在工業生產上的低頻電磁爐，其直接使用50/60Hz的頻率。而家用電磁爐多為高頻電磁爐，主要是通過將低頻電流進行整流處理使之成為直流電，而后通過感應線圈、電容等相互作用下，將直流電逆變成20kHz到40kHz的高頻電流，隨后通過線圈使之可以形成高速變化的磁場。經由鐵質金屬使得磁力線生成感應電流，這一電流和電磁爐底端形成閉合回路，在鍋具本身的電阻作用下，產生大量熱量，進而實現用電磁爐烹飪和加熱食物。

2 電磁爐電磁兼容性的測試分析

2.1 測試對象

為有效掌握電磁爐電磁兼容性，本文通過采用隨機抽樣的方式從市面中選取市場上常見的10款不同的電磁爐產品，用于作為本次測試研究的研究樣本對象。通過參考10款不同電磁爐產品的說明書，在嚴格按照國家相關測試要求下，設置了四項測試項目，包括諧波電流、電源端騷擾電壓以及電快速瞬變以及靜電放電。

2.2 測試方法

在測試過程中所使用的容器統一為選取的電磁爐產品自帶的標準容器，在向其加入80%的自來水之后，將電磁爐輸出功率調至最大，隨后通過對測試環境的溫度和濕度進行相應調整，使之能夠滿足國家規定的相關測試要求。在本次電磁爐電磁兼容性測試當中，測試環境溫度和濕度分別為20℃與50%。使用交流220V/50Hz的試驗電壓，在0.009到0.05MHz的頻段內，測試容器的限值準峰值為llO/dB（μV），而頻段在0.05到0.15MHz內測試容器限值中的準峰值在90到80/dB（μV）范圍內。頻段在015到0.5MHz內，測試容器限值中的準峰值則在66到56/dB（μV）范圍內。在0.5到0.5MHz的頻段內，測試容器的準峰值為56/dB（μV），其均值為46/dB（μV）。頻段超過5MHz時，測試容器限值的準峰值和均值分別為60以及50/dB（μV）。

2.3 測試結果

通過對15款不同電磁爐產品的諧波電流、靜電放電等檢驗項目進行逐一檢查，發現在電源端騷擾檢測項目當中只有一款電磁爐產品合格，合格率僅為6.67%。而諧波電流與靜電放電測試項目中，15款電磁爐產品全部合格，合格率為100%。在電快速瞬變的測試項目中，僅有兩款電磁爐產品不合格，當瞬變干擾信號被加入到測試電磁爐產品的電源端之后，兩款產品分別出現了功率迅速降低和死機的問題，此項目測試中合格率為86.67%。

通過進一步分析可知，當電磁爐在工作中需要將50/60Hz的低頻電壓經過整流等處理轉變為20kHz到40kHz的高頻電流時，該判斷內會出現電壓騷擾的情況，如果電磁爐本身電磁兼容性相對較低，則會出現頻率范圍內某點頻率超出限值。根據宋昆等人（2014）的相關研究，指出可以通過將濾波電路加入至主電源電路中的方式解決這一問題。同時也有研究指出，通過將瞬態抑制器加裝在濾波電路當中，能夠對電快速瞬變進行有效控制。

3 電磁爐電磁兼容性優化設計

在試驗中我們不難發現，主控制電路最易受到干擾影響，因此筆者認為在提升電磁爐電磁兼容性的過程中，可以通過采用封閉金屬屏蔽體幫助主控制電路進行電磁屏蔽，通過利用公式

對屏蔽罩厚度進行精確計算，以此有效達到屏蔽電磁的效果。在這一公式當中電導率和相對電導率分別用σ以及μ進行表示，而被屏蔽的電磁波頻率則用f進行表示。而d和λ則分別代表著屏蔽罩的具體厚度值，以及電磁干擾信號電磁波，在屏蔽罩材料內的具體波長。而通過結合相關研究人員在屏蔽體電導率方面的研究成果，可知電磁爐在工作狀態中頻率最低值為20kHz，而通過將其代入至上述公式中，即可計算出屏蔽罩的最小厚度值約為1.7mm。通過采用屏蔽線與屏蔽電纜作為整個主控制電路的屏蔽體數據線，在將系統進行全部封閉，使得包括炊具、不銹鋼灶臺在內的全部電磁輻射和電磁干擾均可以得到有效封閉。此后通過將雙層屏蔽網安裝在通風口位置處，從而有效實現電磁爐的電磁干擾屏蔽，使其能夠具備較高的電磁兼容水平。

目前我國在關于電磁爐的相關認證測試中，開始有意識地加入電磁爐電磁兼容性的測試，因此對于廣大電磁爐生產制造企業而言，其還需要積極加大關于電磁爐電磁兼容性的優化設計力度，對可能影響電磁兼容的各項干擾因素進行全面考慮，在積極學習和借鑒國外相關先進知識技術的基礎之上，有效提升電磁爐的電磁兼容性。

4 結束語

本文通過采用隨機抽樣和實驗的方式對電磁爐電磁兼容性進行測試，驗證了不同電磁爐的實際電磁兼容水平，并在此基礎上提出了一種有效的提升電磁兼容性，抵抗電磁干擾的電磁爐設計形式。但由于受到篇幅限制以及筆者自身學識限制，本文還存在一定的局限性，需要在日后繼續進行補充和完善。

參考文獻

[1]茍秀娟.低壓電力載波通信與加熱類電器的電磁兼容性研究[D].北京化工大學，2015.

[2]許中璞，低壓電力載波通信與電網及電機類家電電磁兼容性研究[D]，北京化工大學，2015.

[3]宋昆薛耀鋒，張波.復雜電磁環境下的裝備電磁兼容性[J].四川兵工學報，2014， 35 （12）： 38-41+66.