电磁炉电磁兼容性的优化设计

郑军云 苏晨 马燕君

摘要 电磁炉作为一种厨房能源早已进入千家万户，因其具有较高的热效率且无需直接接触明火，外形美观又具有良好的清洁性，因此而广受人们的欢迎和喜爱。随着电磁炉使用范围的不断变广和使用频率的逐渐增多，其对于电磁兼容性也提出了更高的要求。在这一背景下，本文将从简单论述电磁炉及其工作原理入手，通过对市面上的几款电磁炉进行电磁兼容性测试，在此基础上对电磁炉电磁兼容性优化设计提出几点看法。

【关键词】电磁炉 电磁兼容 骚扰电压

事实上电磁爐在使用过程中经常容易受到各种信号和电磁的干扰，虽然并不会对使用者产生直接的不良影响，但其确实会在一定程度上影响电磁炉的使用性能和使用寿命。因此需要通过尽可能提高电磁炉电磁兼容性以有效解决这一问题，为此，本文将通过以电磁炉为主要研究对象，对其电磁兼容性进行初步探究，希望能够为相关领域研究提供相应参考。

1 电磁炉及其工作原理

电磁炉是电力电子技术商业化下的产物，其主要用于进行食物的加热和烹饪，是当前广受人们欢迎的一种厨房能源。具有较高的美观性和清洁性，且热效率也相对较高。除了被运用在食物加热与烹饪上的家用电磁炉之外，也有被运用在工业生产上的低频电磁炉，其直接使用50/60Hz的频率。而家用电磁炉多为高频电磁炉，主要是通过将低频电流进行整流处理使之成为直流电，而后通过感应线圈、电容等相互作用下，将直流电逆变成20kHz到40kHz的高频电流，随后通过线圈使之可以形成高速变化的磁场。经由铁质金属使得磁力线生成感应电流，这一电流和电磁炉底端形成闭合回路，在锅具本身的电阻作用下，产生大量热量，进而实现用电磁炉烹饪和加热食物。

2 电磁炉电磁兼容性的测试分析

2.1 测试对象

为有效掌握电磁炉电磁兼容性，本文通过采用随机抽样的方式从市面中选取市场上常见的10款不同的电磁炉产品，用于作为本次测试研究的研究样本对象。通过参考10款不同电磁炉产品的说明书，在严格按照国家相关测试要求下，设置了四项测试项目，包括谐波电流、电源端骚扰电压以及电快速瞬变以及静电放电。

2.2 测试方法

在测试过程中所使用的容器统一为选取的电磁炉产品自带的标准容器，在向其加入80%的自来水之后，将电磁炉输出功率调至最大，随后通过对测试环境的温度和湿度进行相应调整，使之能够满足国家规定的相关测试要求。在本次电磁炉电磁兼容性测试当中，测试环境温度和湿度分别为20℃与50%。使用交流220V/50Hz的试验电压，在0.009到0.05MHz的频段内，测试容器的限值准峰值为llO/dB（μV），而频段在0.05到0.15MHz内测试容器限值中的准峰值在90到80/dB（μV）范围内。频段在015到0.5MHz内，测试容器限值中的准峰值则在66到56/dB（μV）范围内。在0.5到0.5MHz的频段内，测试容器的准峰值为56/dB（μV），其均值为46/dB（μV）。频段超过5MHz时，测试容器限值的准峰值和均值分别为60以及50/dB（μV）。

2.3 测试结果

通过对15款不同电磁炉产品的谐波电流、静电放电等检验项目进行逐一检查，发现在电源端骚扰检测项目当中只有一款电磁炉产品合格，合格率仅为6.67%。而谐波电流与静电放电测试项目中，15款电磁炉产品全部合格，合格率为100%。在电快速瞬变的测试项目中，仅有两款电磁炉产品不合格，当瞬变干扰信号被加入到测试电磁炉产品的电源端之后，两款产品分别出现了功率迅速降低和死机的问题，此项目测试中合格率为86.67%。

通过进一步分析可知，当电磁炉在工作中需要将50/60Hz的低频电压经过整流等处理转变为20kHz到40kHz的高频电流时，该判断内会出现电压骚扰的情况，如果电磁炉本身电磁兼容性相对较低，则会出现频率范围内某点频率超出限值。根据宋昆等人（2014）的相关研究，指出可以通过将滤波电路加入至主电源电路中的方式解决这一问题。同时也有研究指出，通过将瞬态抑制器加装在滤波电路当中，能够对电快速瞬变进行有效控制。

3 电磁炉电磁兼容性优化设计

在试验中我们不难发现，主控制电路最易受到干扰影响，因此笔者认为在提升电磁炉电磁兼容性的过程中，可以通过采用封闭金属屏蔽体帮助主控制电路进行电磁屏蔽，通过利用公式

对屏蔽罩厚度进行精确计算，以此有效达到屏蔽电磁的效果。在这一公式当中电导率和相对电导率分别用σ以及μ进行表示，而被屏蔽的电磁波频率则用f进行表示。而d和λ则分别代表着屏蔽罩的具体厚度值，以及电磁干扰信号电磁波，在屏蔽罩材料内的具体波长。而通过结合相关研究人员在屏蔽体电导率方面的研究成果，可知电磁炉在工作状态中频率最低值为20kHz，而通过将其代入至上述公式中，即可计算出屏蔽罩的最小厚度值约为1.7mm。通过采用屏蔽线与屏蔽电缆作为整个主控制电路的屏蔽体数据线，在将系统进行全部封闭，使得包括炊具、不锈钢灶台在内的全部电磁辐射和电磁干扰均可以得到有效封闭。此后通过将双层屏蔽网安装在通风口位置处，从而有效实现电磁炉的电磁干扰屏蔽，使其能够具备较高的电磁兼容水平。

目前我国在关于电磁炉的相关认证测试中，开始有意识地加入电磁炉电磁兼容性的测试，因此对于广大电磁炉生产制造企业而言，其还需要积极加大关于电磁炉电磁兼容性的优化设计力度，对可能影响电磁兼容的各项干扰因素进行全面考虑，在积极学习和借鉴国外相关先进知识技术的基础之上，有效提升电磁炉的电磁兼容性。

4 结束语

本文通过采用随机抽样和实验的方式对电磁炉电磁兼容性进行测试，验证了不同电磁炉的实际电磁兼容水平，并在此基础上提出了一种有效的提升电磁兼容性，抵抗电磁干扰的电磁炉设计形式。但由于受到篇幅限制以及笔者自身学识限制，本文还存在一定的局限性，需要在日后继续进行补充和完善。

参考文献

[1]苟秀娟.低压电力载波通信与加热类电器的电磁兼容性研究[D].北京化工大学，2015.

[2]许中璞，低压电力载波通信与电网及电机类家电电磁兼容性研究[D]，北京化工大学，2015.

[3]宋昆薛耀锋，张波.复杂电磁环境下的装备电磁兼容性[J].四川兵工学报，2014， 35 （12）： 38-41+66.