电磁炉维修（共3篇）
电磁炉维修 篇1
1电磁炉的工作原理与加热原理
电磁炉归属于厨房电器的范畴, 其在业内素有“绿色灶具”之称, 这是因为它主要是以电磁感应的原理进行电、热能的转换。市面上常见的电磁炉一般都是由以下几个部分组成:微晶体玻璃板、上盖、面板、灯板、传感器、加热线盘、电源板、电源线、风扇、下盖等。电磁炉的工作与加热原理如下:电磁炉通电启动之后, 位于其内部的整流电路会将频率为50Hz的工频交流电转换为直流电, 经由振荡电路之后, 这部分直流电则会转换成为20-40Hz的高频电, 当高频电通过加热线盘之后, 会产生出变化磁场, 电磁炉上的金属锅具底部与绝缘面板接触后, 变化磁场的磁感线会通过锅底, 这一过程中, 金属体内会随之产生出若干个微小的感应电流, 它们会使金属炉具发热, 借助这部分热量便可完成各种食物的蒸煮, 这便是电磁炉的工作与加热原理。
相关研究结果表明, 在电阻为定值的前提条件下, 感应电流的值越大, 所产生出来的热功率就越大, 蒸煮耗时越短, 如果想要使感应电流足够大, 就必须保证感应电动势够大。因此, 需要借助高频电, 并将多芯导线缠绕来增加匝数, 增大通过金属体的磁通量变化率, 从而增强磁场感应强度。实验研究结果显示, 将带有磁性的材料放入到磁场当中时, 能够增大磁场的磁感应强度, 由此便可产生出足够大的感应电动势, 进而获得较高的热功率。正因如此, 使得市面上的电磁炉都使用以铁磁性材料为锅底的平底锅。
2电磁炉的正确使用方法及故障维修
2.1电磁炉的正确使用方法
为了有效延长电磁炉的使用寿命, 必须确保使用方法的正确性, 并在使用过程中经常对其进行维护。
2.1.1必须使用符合标准要求的电源线
由于电磁炉本身的功率相对较大, 为确保安全, 在使用电磁炉时, 必须选用可以承受15A以上大电流的铜芯线作为电源线, 同时, 要配置独立且安全性较高的电源插座, 若是条件允许, 可在插座处加装一个保险盒, 这样能够进一步提高电磁炉使用的安全性。
2.1.2要使用符合要求的炉具
通过上文对电磁炉的工作原理和加热原理进行分析后可知, 铁磁性材料制作的金属锅具能够增大电磁炉的感应电动势, 从而获得较大的热功率, 因此, 在锅具的选择上, 应当以铁锅、不锈钢锅为主。同时, 应当将锅具放在电磁炉的中央位置处, 锅底要有足够的平面与电磁炉充分接触。需要特别注意的是, 不得使用玻璃材质、铜质容器作为电磁炉的锅具, 因为这些材质无法形成涡流。
2.1.3电磁炉要平整放置
在使用电磁炉加热食品时, 必须确保放置电磁炉的地方平整, 若是不平, 则可能导致电磁炉的一个脚处于悬空状态, 这样在金属锅具自重的作用下, 容易造成电磁炉体变形, 严重时会使电磁炉损坏。同时, 电磁炉如果放置在有倾斜度的地方, 在加热的过程中, 锅具内的涡流磁场与炉具内的励磁线盘中的磁场会发生相互作用, 由此会引起锅具与炉体振动, 当振动频率达到一定时, 可能会造成锅具从电磁炉上滑落, 从而引发危险。
2.1.4注意通风防潮
由于电磁炉需要长时间在大电流和大功率的状态下工作, 一旦内部电路遇到湿气或是水汽时, 便会形成结露, 轻则会导致电路锈蚀, 严重时则会引起短路故障, 从而影响电磁炉的正常使用。电磁炉内部带有风扇, 在使用时, 应保持良好的空气流通, 换言之, 应在通风条件良好的条件下使用。
2.1.5避免漏磁干扰
由于电磁炉采用的是电磁感应原理, 所以其在工作过程中, 不可避免地会产生出一定的电磁辐射, 虽然这部分辐射的强度并不是很高, 但也会对其它家用电器造成影响, 鉴于此, 在电磁炉2-3m左右的范围内, 尽可能不要放置手机、电脑、电视等容易受到电磁长干扰的电器设备。
2.1.6操作要得当
电磁炉面板上的各种功能按键均属于轻微触碰型, 一般手指轻触、轻按后便可正常切换功能, 按好之后手指要快速离开, 不要按住不放, 以免使弹簧片和导电接触片损坏。当电磁炉加热至较高的温度时, 瞬时功率会忽大忽小, 由此可能会造成IGBT和电路板损坏, 为防止此类情况的发生, 在电磁炉使用完毕之后, 应当先将功率按钮调整至最小的位置, 随后再将电源关闭, 最后取下锅具。
2.1.7清洁要点
电磁炉在使用一段时间后, 炉体上会黏附油渍, 此时需要对其进行清洁。在对电磁炉进行清洁的过程中, 应注意如下事项:不得使用汽油对炉体进行清洗;不得用钢丝刷或纱布对面板进行擦拭;刚用过的电磁炉不可用冷水擦拭面板, 应待其彻底冷却之后, 方可用少量中性洗涤剂进行擦拭。
2.2故障维修
电磁炉在使用过程中难免会出现故障问题, 加热后不能升温是比较常见的故障, 下面重点对此类故障的成因及维修方法进行论述。
2.2.1故障成因
电磁炉可以加热, 但却不能升温, 说明主电路中某个元器件故障 (以谐振电容损坏居多) 。
2.2.2维修方法
切断电源后, 将机壳拆开, 通过观察的方法对加热主电路上的元器件进行检查, 重点查看谐振电容, 如果电容器表面鼓起, 则表明电容损坏, 通过更换新电容可使故障消除。
3结论
综上所述, 电磁炉是一类电路较为复杂的厨房电器设备, 它的电路板上除了有高压部分之外, 还有大电流部分, 为了确保使用安全, 应当了解并掌握电磁炉的正确使用方法。同时, 在对电磁炉故障进行处理时, 必须关闭电源, 以免引发安全事故。
摘要：世界上第一台电磁炉是由德国NEFF公司研发出来的, 我国于上个世纪90年代初期正式引入。作为厨房电器, 电磁炉具有使用安全、节约能源、效率高、清洁环保等优点。鉴于此, 本文首先简要分析了电磁炉的工作原理与加热原理, 在此基础上对电磁炉的正确使用方法及故障维修进行论述。期望通过本文的研究能够对延长电磁炉的使用寿命有所帮助。
关键词：电磁炉,工作原理,加热原理,使用
参考文献
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电磁炉维修 篇2
电磁炉的工作原理及维修方法 1 电磁炉的加热原理:电磁炉是采用磁场感应涡流原理，它利用高频的电流通过环形线圈，从而产生无数封闭磁场力，当磁场那磁力线通过导磁(如:铁质锅)的底部，既会产生无数小涡流(一种交变电流，家用电磁炉使用的是15－30KHZ的高频电流)，使锅体本生自行高速发热，然后再加热锅内食物。对于电磁炉的发热原理我们可以这样简单的理解：
锅和电磁炉内部发热线圈盘组成一个高频变压器，内部线圈是变压器初级，次级是锅。当内部初级发热线圈盘有交变电压输出后，必然在次级锅体上产生感应电流，感应电流通过锅体自身的电阻发热（所以锅本身也是负载），产生热量。假如：当内部初级发热盘有交变电压输出，若次级及负载（锅）不存在，则输出功率将非常低。当然在实际电路中，我们必须要很快的检测到此功率的变化，并将输出到发热线圈盘的交变电流关断。
由于非导磁性材料不能有效汇聚磁力线，几乎不能形成涡流（就像一个普通变压器如果没有硅钢片铁心，而只有两个绕组是不能有效传送能量的），所以基本上不加热；另外，导电能力特别差的磁性材料由于其电阻率太高，产生的涡流电流也很小，也不能很好产生热量。所以：电磁炉使用的锅体材料是导电性能相对较好，铁磁性材料的金属或者合金以及它们的复合体。一般采用的锅有：铸铁锅，生铁锅，不锈铁锅。纯不锈铁锅材料由于其导磁性能非常低，所以在电磁炉上并不能正常工作。
电磁炉是采用磁场感应涡流加热原理，它利用电流通过线圈产生磁场，当磁场内之磁力通过含铁质锅底部时，即会产生无数之小涡流，使锅体本身自行高速发热，然后再加热于锅内食物。电磁炉工作时产生的电磁波，完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的含铁质锅所吸收，不会泄漏，对人体健康绝对无危害。
适用的锅类容器
1、铁系（珐琅、铸锅、不锈铁）锅，不锈钢锅．注:复合底锅必须是电磁炉专用。
2、底部直径12CM以下，根据不同的功能使用，如煎炒烤炸类要离空1CM为最佳蒸煮 类平底为最佳。不适用的锅类容器：
1、铝、铜为材料之容器、锅。
2、容器底部直径不超过12CM者。
3、容器底部凸凹高度大于2CM者。
4、不锈钢双层复合底锅（非电磁炉专用）。如何安全使用电磁炉
一、使用之前注意：
1、应使用质量好的插座，插座接触不良会导致烧机或电磁炉无法正常工作。
2、在插头电线损坏电线或电源插头未牢固地插入插座时，切勿使用电磁炉。
3、切勿弯曲、捆扎电线或对其施力过度，这会引起损坏。
4、切勿使任何障碍物附在本机插头或电源插座上。
5、切勿将插头插入己插有几个其它电器装置的插座，电流不得超出插座的极限(本装置的使用电流约为10A)。
6、切勿在可能受潮或靠近火焰的地方使用电磁炉。
7、电磁炉在放置了一段时间后，若重新使用电磁炉，请先通电10分钟，使电磁炉内部电子元件稳定后，再开机进行功能操作。
二、使用时注意：
1、切勿放置在不平稳的平面上。
2、切勿阻塞吸气口或排气口、避免炉内超温。
3、切勿在儿童可触及电磁炉、或儿童能自行使用的地方使用电磁炉。
4、切勿对空锅加热或加热过度。
5、切勿将诸如刀、叉、勺子、锅盖与铝箔等金属物品放置在顶板上，因为它们会受热。
6、切勿在盛放锅具的状态下搬运电磁炉。
7、切勿在四周空间不足的地方使用电磁炉、应使电磁炉的前部与左右两侧保持干净。
8、切勿使用金属丝和异物进入吸气或排气口的缝隙内。
9、切勿使物品跌落在顶板上。如表面出现裂纹，应立即关掉电源，拔出插头并送往修理。
三、使用之后注意：
1、炒菜锅在使用后不要置于炉面上，避免下次使用时难以启动。
2、烹调结束，锅具产生的高温热量会传导至电磁炉顶板，切勿立即触摸该顶板。
3、切勿用拉扯电线的方法拔出插头。
4、在确认不用电磁炉时，切勿使电源线续处于接通状态。电磁炉的保养 A 电源要求
（1）使用电磁炉必须使用各项技术指标符合标准带地线的三孔插座（最好选用有CCC标志的产品），绝对不可自行换用没有地线的两孔插座，因为两孔插座插头插上后易松动、不牢固且不符和国家标准，这样易产生瞬时打火，电流增大，较危险。（2）插座不要位于电磁炉的正上方，防止热量上升烧烫电源。
（3）若有易使电流发生骤变且较为频繁的电器，如电焊机、冲击钻、电锤等或其它高功率用电器，如冰箱、洗衣机、热水器等与电磁炉同时使用，则较易损坏电磁炉，应引起注意，最好使用带有过流保护装置的插线板或选用稳定电源。最好不同时使用或尽量不在电磁炉工作的同时开关其它用电器，以免损坏电磁炉。
B 电磁炉的散热
电磁炉工作时机体内部存有一定的温度，为使电磁炉发挥更好的作用，并正常工作，延长其使用寿命，这部分热量要及时的排放出去，所以尽量使电磁炉放置的位置有利于空气流通及散热。C 电磁炉的清洗
1，擦洗前请先拔掉电源线。
2，面板脏时或油污导致变色时，请用去污粉，牙膏或汽车车蜡擦磨，再用毛巾擦干净。机体和控制面板脏时以柔软的湿抹布擦拭，不易擦拭的油污，可用中性洗洁剂擦拭后，再用柔软的湿抹布擦拭至不留残渣。
3，且勿直接用水冲洗或浸入水中刷洗。
4，经常保持机体的清洁，以免蟑螂，昆虫等进入炉内，影响机体失灵。
5，吸气/排气罩可拆卸用水直接清洗或用棉花棒将灰尘除去，也可用牙刷加少许清洁剂清除。D 出现意外情况
如果使用电磁炉的过程中发现不正常停机或报警等异常情况，一定要马上停止使用，及时与厂家维修部进行联系和咨询，如确定有问题，请专业维修人员进行处理，千万不可自行拆卸。E 电磁炉的收藏
在长时间不需使用电磁炉时，首先要擦洗干净、晾干机体后收藏起来，不要放在潮湿环境中保存，要放于干燥处且包装内尽量放一些干燥剂和蟑螂药，避免挤压，以备再用。
一、简介：电磁加热原理(见上图)
1.1 电磁灶是一种利用电磁感应原理将电能转换为热能的厨房电器。在电磁灶内部，由整流电路将50/60Hz的交流电压变成直流电压，再经过控制电路将直流电压转换成频率为20-40KHz的高频电压，高速变化的电流流过线圈会产生高速变化的磁场，当磁场内的磁力线通过金属器皿(导磁又导电材料)底部金属体内产生无数的小涡流，使器皿本身自行高速发热，然后再加热器皿内的东西。
1.2 一般的电磁炉,介面有LED发光二极管显示模式、LED数码显示模式、LCD液晶显示模式、VFD莹光显示模式机种。操作功能有加热火力调节、自动恒温设定、定时关机、预约开/关机、预置操作模式、自动泡茶、自动煮饭、自动煲粥、自动煲汤及煎、炸、烤、火锅等料理功能机种。额定加热功率有700~3000W的不同机种,功率调节范围为额定功率的85%,并且在全电压范围内功率自动恒定。200~240V机种电压使用范围为160~260V, 100~120V机种电压使用范围为90~135V。全系列机种均适用于50、60Hz的电压频率。使用环境温度为-23℃~45℃。电控功能有锅具超温保护、锅具干烧保护、锅具传感器开/短路保护、2小时不按键(忘记关机)保护、IGBT温度限制、IGBT温度过高保护、低温环境工作模式、IGBT测温传感器开/短路保护、高低电压保护、浪涌电压保护、VCE 抑制、VCE过高保护、过零检测、小物检测、锅具材质检测。虽然机种较多,且功能复杂,但不同的机种其主控电路原理一样,区别只是零件参数的差异及CPU程序不同而己。电路的各项测控主要由一块8位4K内存的单片机组成,外围线路简单且零件极少,并设有故障报警功能,故电路可靠性高,维修容易,维修时根据故障报警指示,对应检修相关单元电路,大部分均可轻易解决。
二、原理分析
LM339内置四个翻转电压为6mV的电压比较器,当电压比较器输入端电压正向时(+输入端电压高于-入输端电压), 置于LM339内部控制输出端的三极管截止, 此时输出端相当于开路;当电压比较器输入端电压反向时(-输入端电压高于+输入端电压), 置于LM339内部控制输出端的三极管导通, 将比较器外部接入输出端的电压拉低,此时输出端为0V。2.1.2 IGBT
绝缘栅双极晶体管(Iusulated Gate Bipolar Transistor)简称IGBT,是一种集BJT的大电流密度和MOSFET等电压激励场控型器件优点于一体的高压、高速大功率器件。目前有用不同材料及工艺制作的IGBT, 但它们均可被看作是一个MOSFET输入跟随一个双极型晶体管放大的复合结构。IGBT有三个电极(见上图), 分别称为栅极G(也叫控制极或门极)、集电极C(亦称漏极)及发射极E(也称源极)。
从IGBT的下述特点中可看出, 它克服了功率MOSFET的一个致命缺陷, 就是于高压大电流工作时, 导通电阻大, 器件发热严重, 输出效率下降。IGBT的特点: 1.电流密度大, 是MOSFET的数十倍。
2.输入阻抗高, 栅驱动功率极小, 驱动电路简单。
3.低导通电阻。在给定芯片尺寸和BVceo下, 其导通电阻Rce(on)不大于MOSFET的Rds(on)的10%。4.击穿电压高, 安全工作区大, 在瞬态功率较高时不会受损坏。5.开关速度快, 关断时间短,耐压1kV~1.8kV的约1.2us、600V级的约0.2us, 约为GTR的10%,接近于功率MOSFET, 开关频率直达100KHz, 开关损耗仅为GTR的30%。
IGBT将场控型器件的优点与GTR的大电流低导通电阻特性集于一体, 是极佳的高速高压半导体功率器件。目前因应不同机种采了不同规格的IGBT,它们的参数如下:(1)SGW25N120----西门子公司出品,耐压1200V,电流容量25℃时46A,100℃时25A,内部不带阻尼二极管,所以应用时须配套6A/1200V以上的快速恢复二极管(D11)使用,该IGBT配套6A/1200V以上的快速恢复二极管(D11)后可代用SKW25N120。
(2)SKW25N120----西门子公司出品,耐压1200V,电流容量25℃时46A,100℃时25A,内部带阻尼二极管,该IGBT可代用SGW25N120,代用时将原配套SGW25N120的D11快速恢复二极管拆除不装。
(3)GT40Q321----东芝公司出品,耐压1200V,电流容量25℃时42A,100℃时23A, 内部带阻尼二极管, 该IGBT可代用SGW25N120、SKW25N120, 代用SGW25N120时请将原配套该IGBT的D11快速恢复二极管拆除不装。
(4)GT40T101----东芝公司出品,耐压1500V,电流容量25℃时80A,100℃时40A,内部不带阻尼二极管,所以应用时须配套15A/1500V以上的快速恢复二极管(D11)使用,该IGBT配套6A/1200V以上的快速恢复二极管(D11)后可代用SGW25N120、SKW25N120、GT40Q321, 配套15A/1500V以上的快速恢复二极管(D11)后可代用GT40T301。(5)GT40T301----东芝公司出品,耐压1500V,电流容量25℃时80A,100℃时40A, 内部带阻尼二极管, 该IGBT可代用SGW25N120、SKW25N120、GT40Q321、GT40T101, 代用SGW25N120和GT40T101时请将原配套该IGBT的D11快速恢复二极管拆除不装。
(6)GT60M303----东芝公司出品,耐压900V,电流容量25℃时120A,100℃时60A, 内部带阻尼二极管。电磁炉的工作原理及维修方法 3 2.2 电路方框图
2.3 主回路原理分析
时间t1~t2时当开关脉冲加至Q1的G极时,Q1饱和导通,电流i1从电源流过L1,由于线圈感抗不允许电流突变.所以在t1~t2时间i1随线性上升,在t2时脉冲结束,Q1截止,同样由于感抗作用,i1不能立即变0,于是向C3充电,产生充电电流i2,在t3时间,C3电荷充满,电流变0,这时L1的磁场能量全部转为C3的电场能量,在电容两端出现左负右正,幅度达到峰值电压,在Q1的CE极间出现的电压实际为逆程脉冲峰压+电源电压,在t3~t4时间,C3通过L1放电完毕,i3达到最大值,电容两端电压消失,这时电容中的电能又全部转为L1中的磁能,因感抗作用,i3不能立即变0,于是L1两端电动势反向,即L1两端电位左正右负,由于阻尼管D11的存在,C3不能继续反向充电,而是经过C2、D11回流,形成电流i4,在t4时间,第二个脉冲开始到来,但这时Q1的UE为正,UC为负,处于反偏状态,所以Q1不能导通,待i4减小到0,L1中的磁能放完,即到t5时Q1才开始第二次导通,产生i5以后又重复i1~i4过程,因此在L1上就产生了和开关脉冲f(20KHz~30KHz)相同的交流电流。t4~t5的i4是阻尼管D11的导通电流，在高频电流一个电流周期里,t2~t3的i2是线盘磁能对电容C3的充电电流,t3~t4的i3是逆程脉冲峰压通过L1放电的电流,t4~t5的i4是L1两端电动势反向时, 因D11的存在令C3不能继续反向充电, 而经过C2、D11回流所形成的阻尼电流,Q1的导通电流实际上是i1。
Q1的VCE电压变化:在静态时,UC为输入电源经过整流后的直流电源,t1~t2,Q1饱和导通,UC接近地电位,t4~t5,阻尼管D11导通,UC为负压(电压为阻尼二极管的顺向压降),t2~t4,也就是LC自由振荡的半个周期,UC上出现峰值电压,在t3时UC达到最大值。
以上分析证实两个问题:一是在高频电流的一个周期里,只有i1是电源供给L的能量,所以i1的大小就决定加热功率的大小,同时脉冲宽度越大,t1~t2的时间就越长,i1就越大,反之亦然,所以要调节加热功率,只需要调节脉冲的宽度;二是LC自由振荡的半周期时间是出现峰值电压的时间,亦是Q1的截止时间,也是开关脉冲没有到达的时间,这个时间关系是不能错位的,如峰值脉冲还没有消失,而开关脉冲己提前到来,就会出现很大的导通电流使Q1烧坏,因此必须使开关脉冲的前沿与峰值脉冲后沿相同步。2.4 振荡电路
(1)当G点有Vi输入时、V7 OFF时(V7=0V), V5等于D12与D13的顺向压降, 而当V6(2)当V6>V5时,V7转态为OFF,V5亦降至D12与D13的顺向压降, 而V6则由C5经R54、D29放电。(3)V6放电至小于V5时, 又重复(1)形成振荡。
“G点输入的电压越高, V7处于ON的时间越长, 电磁炉的加热功率越大,反之越小”。
2.5 IGBT激励电路
振荡电路输出幅度约4.1V的脉冲信号,此电压不能直接控制IGBT(Q1)的饱和导通及截止,所以必须通过激励电路将信号放大才行,该电路工作过程如下:(1)V8 OFF时(V8=0V),V8
电磁炉的工作原理及维修方法 4 2.6 PWM脉宽调控电路 CPU输出PWM脉冲到由R6、C33、R16组成的积分电路, PWM脉冲宽度越宽,C33的电压越高,C20的电压也跟着升高,送到振荡电路(G点)的控制电压随着C20的升高而升高, 而G点输入的电压越高, V7处于ON的时间越长, 电磁炉的加热功率越大,反之越小。
“CPU通过控制PWM脉冲的宽与窄, 控制送至振荡电路G的加热功率控制电压，控制了IGBT导通时间的长短,结果控制了加热功率的大小”。
2.7 同步电路 R78、R51分压产生V3,R74+R75、R52分压产生V4, 在高频电流的一个周期里,在t2~t4时间(图1),由于C3两端电压为左负右正,所以V3V5,V7 OFF(V7=0V),振荡没有输出,也就没有开关脉冲加至Q1的G极,保证了Q1在t2~t4时间不会导通, 在t4~t6时间,C3电容两端电压消失, V3>V4, V5上升,振荡有输出,有开关脉冲加至Q1的G极。以上动作过程,保证了加到Q1 G极上的开关脉冲前沿与Q1上产生的VCE脉冲后沿相同步。
2.8 加热开关控制(1)当不加热时,CPU 19脚输出低电平(同时13脚也停止PWM输出), D18导通,将V8拉低,另V9>V8,使IGBT激励电路停止输出,IGBT截止,则加热停止。
(2)开始加热时, CPU 19脚输出高电平,D18截止,同时13脚开始间隔输出PWM试探信号,同时CPU通过分析电流检测电路和VAC检测电路反馈的电压信息、VCE检测电路反馈的电压波形变化情况,判断是否己放入适合的锅具,如果判断己放入适合的锅具,CPU13脚转为输出正常的PWM信号,电磁炉进入正常加热状态,如果电流检测电路、VAC及VCE电路反馈的信息,不符合条件,CPU会判定为所放入的锅具不符或无锅,则继续输出PWM试探信号,同时发出指示无锅的报知信息(祥见故障代码表),如1分钟内仍不符合条件,则关机。
2.9 VAC检测电路
AC220V由D1、D2整流的脉动直流电压通过R79、R55分压、C32平滑后的直流电压送入CPU,根据监测该电压的变化,CPU会自动作出各种动作指令:(1)判别输入的电源电压是否在充许范围内,否则停止加热,并报知信息(祥见故障代码表)。
(2)配合电流检测电路、VCE电路反馈的信息,判别是否己放入适合的锅具,作出相应的动作指令(祥见加热开关控制及试探过程一节)。(3)配合电流检测电路反馈的信息及方波电路监测的电源频率信息,调控PWM的脉宽,令输出功率保持稳定。“电源输入标准220V±1V电压,不接线盘(L1)测试CPU第7脚电压,标准为1.95V±0.06V”。电磁炉的工作原理及维修方法 5 2.10 电流检测电路
电流互感器CT二次测得的AC电压,经D20~D23组成的桥式整流电路整流、C31平滑,所获得的直流电压送至CPU,该电压越高,表示电源输入的电流越大, CPU根据监测该电压的变化,自动作出各种动作指令:(1)配合VAC检测电路、VCE电路反馈的信息,判别是否己放入适合的锅具,作出相应的动作指令(祥见加热开关控制及试探过程一节)。(2)配合VAC检测电路反馈的信息及方波电路监测的电源频率信息,调控PWM的脉宽,令输出功率保持稳定。
2.11 VCE检测电路
将IGBT(Q1)集电极上的脉冲电压通过R76+R77、R53分压送至Q6基极,在发射极上获得其取样电压,此反影了Q1 VCE电压变化的信息送入CPU, CPU根据监测该电压的变化,自动作出各种动作指令:(1)配合VAC检测电路、电流检测电路反馈的信息,判别是否己放入适合的锅具,作出相应的动作指令(祥见加热开关控制及试探过程一节)。
(2)根据VCE取样电压值,自动调整PWM脉宽,抑制VCE脉冲幅度不高于1100V(此值适用于耐压1200V的IGBT,耐压1500V的IGBT抑制值为1300V)。(3)当测得其它原因导至VCE脉冲高于1150V时(此值适用于耐压1200V的IGBT,耐压1500V的IGBT此值为1400V),CPU立即发出停止加热指令(祥见故障代码表)。
2.12 浪涌电压监测电路
电源电压正常时,V14>V15,V16 ON(V16约4.7V),D17截止,振荡电路可以输出振荡脉冲信号,当电源突然有浪涌电压输入时,此电压通过C4耦合,再经过R72、R57分压取样,该取样电压通过D28另V15升高,结果V15>V14另 IC2C比较器翻转,V16 OFF(V16=0V),D17瞬间导通,将振荡电路输出的振荡脉冲电压V7拉低,电磁炉暂停加热,同时,CPU监测到V16 OFF信息,立即发出暂止加热指令,待浪涌电压过后、V16由OFF转为ON时,CPU再重新发出加热指令。
2.13 过零检测
当正弦波电源电压处于上下半周时, 由D1、D2和整流桥DB内部交流两输入端对地的两个二极管组成的桥式整流电路产生的脉动直流电压通过R73、R14分压的电压维持Q11导通,Q11集电极电压变0, 当正弦波电源电压处于过零点时,Q11因基极电压消失而截止,集电极电压随即升高,在集电极则形成了与电源过零点相同步的方波信号,CPU通过监测该信号的变化,作出相应的动作指令。见图dcl-12-13 2.14 锅底温度监测电路
加热锅具底部的温度透过微晶玻璃板传至紧贴玻璃板底的负温度系数热敏电阻,该电阻阻值的变化间接反影了加热锅具的温度变化(温度/阻值祥见热 敏电阻温度分度表),热敏电阻与R58分压点的电压变化其实反影了热敏电阻阻值的变化,即加热锅具的温度变化, CPU通过监测该电压的变化,作出相应的动作指令:(1)定温功能时,控制加热指令,另被加热物体温度恒定在指定范围内。
(2)当锅具温度高于220℃时,加热立即停止, 并报知信息(祥见故障代码表)。(3)当锅具空烧时, 加热立即停止, 并报知信息(祥见故障代码表)。
(4)当热敏电阻开路或短路时, 发出不启动指令,并报知相关的信息(祥见故障代码表)。
2.15 IGBT温度监测电路
IGBT产生的温度透过散热片传至紧贴其上的负温度系数热敏电阻TH,该电阻阻值的变化间接反影了IGBT的温度变化(温度/阻值祥见热敏电阻温度分度表),热敏电阻与R59分压点的电压变化其实反影了热敏电阻阻值的变化,即IGBT的温度变化, CPU通过监测该电压的变化,作出相应的动作指令:(1)IGBT结温高于85℃时,调整PWM的输出,令IGBT结温≤85℃。
(2)当IGBT结温由于某原因(例如散热系统故障)而高于95℃时, 加热立即停止, 并报知信息(祥见故障代码表)。(3)当热敏电阻TH开路或短路时, 发出不启动指令,并报知相关的信息(祥见故障代码表)。
(4)关机时如IGBT温度>50℃,CPU发出风扇继续运转指令,直至温度<50℃(继续运转超过4分钟如温度仍>50℃, 风扇停转;风扇延时运转期间,按1次关机键,可关闭风扇)。
(5)电磁炉刚启动时,当测得环境温度<0℃,CPU调用低温监测模式加热1分钟, 1分钟后再转用正常监测模式,防止电路零件因低温偏离标准值造成电路参数改变而损坏电磁炉。见上图 2.16 散热系统
将IGBT及整流器DB紧贴于散热片上,利用风扇运转通过电磁炉进、出风口形成的气流将散热片上的热及线盘L1等零件工作时产生的热、加热锅具辐射进电磁炉内的热排出电磁炉外。
CPU发出风扇运转指令时,15脚输出高电平,电压通过R5送至Q5基极,Q5饱和导通,VCC电流流过风扇、Q5至地,风扇运转;CPU发出风扇停转指令时,15脚输出低电平,Q5截止,风扇因没有电流流过而停转。见上图 2.17 主电源
AC220V 50/60Hz电源经保险丝FUSE,再通过由CY1、CY2、C1、共模线圈L1组成的滤波电路(针对EMC传导问题而设置,祥见注解),再通过电流互感器至桥式整流器DB,产生的脉动直流电压通过扼流线圈提供给主回路使用;AC1、AC2两端电压除送至辅助电源使用外,另外还通过印于PCB板上的保险线P.F.送至D1、D2整流得到脉动直流电压作检测用途。
注解:由于中国大陆目前并未提出电磁炉须作强制性电磁兼容(EMC)认证,基于成本原因,内销产品大部分没有将CY1、CY2装上,L1用跳线取代,但基本 上不影响电磁炉使用性能。
2.18辅助电源
AC220V 50/60Hz电压接入变压器初级线圈,次级两绕组分别产生13.5V和23V交流电压。
13.5V交流电压由D3~D6组成的桥式整流电路整流、C37滤波,在C37上获得的直流电压VCC除供给散热风扇使用外,还经由IC1三端稳压IC稳压、C38滤波,产生+5V电压供控制电路使用。
23V交流电压由D7~D10组成的桥式整流电路整流、C34滤波后, 再通过由Q4、R7、ZD1、C35、C36组成的串联型稳压滤波电路,产生+22V电压供IC2和IGBT激励电路使用。2.19 报警电路
电磁炉发出报知响声时,CPU14脚输出幅度为5V、频率3.8KHz的脉冲信号电压至蜂鸣器ZD,令ZD发出报知响声。
三、故障维修
458系列须然机种较多,且功能复杂,但不同的机种其主控电路原理一样,区别只是零件参数的差异及CPU程序不同而己。电路的各项测控主要由一块8位4K内存的单片机组成,外围线路简单且零件极少,并设有故障报警功能,故电路可靠性高,维修容易,维修时根据故障报警指示,对应检修相关单元电路,大部分均可轻易解决。3.2 主板检测标准
由于电磁炉工作时,主回路工作在高压、大电流状态中,所以对电路检查时必须将线盘(L1)断开不接,否则极容易在测试时因仪器接入而改变了电路参数造成烧机。接上线盘试机前,应根据3.2.1<<主板检测表>>对主板各点作测试后,一切符合才进行。3.2.1主板检测表
3.2.2主板测试不合格对策
(1)上电不发出“B”一声----如果按开/关键指示灯亮,则应为蜂鸣器BZ不良, 如果按开/关键仍没任何反应,再测CUP第16脚+5V是否正常,如不正常,按下面第(4)项方法查之,如正常,则测晶振X1频率应为4MHz左右(没测试仪器可换入另一个晶振试),如频率正常,则为IC3 CPU不良。
(2)CN3电压低于305V----如果确认输入电源电压高于AC220V时,CN3测得电压偏低,应为C2开路或容量下降,如果该点无电压,则检查整流桥DB交流输入两端有否AC220V,如有,则检查L2、DB,如没有,则检查互感器CT初级是否开路、电源入端至整流桥入端连线是否有断裂开路现象。
(3)+22V故障----没有+22V时,应先测变压器次级有否电压输出,如没有,测初级有否AC220V输入,如有则为变压器故障, 如果变压器次级有电压输出,再测C34有否电压,如没有,则检查C34是否短路、D7~D10是否不良、Q4和ZD1这两零件是否都击穿, 如果C34有电压,而Q4很热,则为+22V负载短路,应查C36、IC2及IGBT推动电路,如果Q4不是很热,则应为Q4或R7开路、ZD1或C35短路。+22V偏高时,应检查Q4、ZD1。+22V偏低时,应检查ZD1、C38、R7,另外, +22V负载过流也会令+22V偏低,但此时Q4会很热。
(4)+5V故障----没有+5V时,应先测变压器次级有否电压输出,如没有,测初级有否AC220V输入,如有则为变压器故障, 如果变压器次级有电压输出,再测C37有否电压,如没有,则检查C37、IC1是否短路、D3~D6是否不良, 如果C37有电压,而IC4很热,则为+5V负载短路, 应查C38及+5V负载电路。+5V偏高时,应为IC1不良。+5V偏低时,应为IC1或+5V负载过流,而负载过流IC1会很热。(5)待机时V.G点电压高于0.5V----待机时测V9电压应高于2.9V(小于2.9V查R11、+22V),V8电压应小于0.6V(CPU 19脚待机时输出低电平将V8拉低),此时V10电压应为Q8基极与发射极的顺向压降(约为0.6V),如果V10电压为0V,则查R18、Q8、IC2D, 如果此时V10电压正常,则查Q3、Q8、Q9、Q10、D19。
(6)V16电压0V----测IC2C比较器输入电压是否正向(V14>V15为正向),如果是正向,断开CPU第11脚再测V16,如果V16恢复为4.7V以上,则为CPU故障, 断开CPU第11脚V16仍为0V,则检查R19、IC2C。如果测IC2C比较器输入电压为反向,再测V14应为3V(低于3V查R60、C19),再测D28正极电压高于负极时,应检查D27、C4,如果D28正极电压低于负极,应检查R20、IC2C。(7)VAC电压过高或过低----过高检查R55,过低查C32、R79。
(8)V3电压过高或过低----过高检查R51、D16, 过低查R78、C13。(9)V4电压过高或过低----过高检查R52、D15, 过低查R74、R75。
(10)Q6基极电压过高或过低----过高检查R53、D25, 过低查R76、R77、C6。
(11)D24正极电压过高或过低----过高检查D24及接入的30K电阻, 过低查R59、C16。(12)D26正极电压过高或过低----过高检查D26及接入的30K电阻, 过低查R58、C18。
(13)动检时Q1 G极没有试探电压----首先确认电路符合<<主板测试表>>中第1~12测试步骤标准要求,如果不符则对应上述方法检查,如确认无误,测V8点如有间隔试探信号电压,则检查IGBT推动电路,如V8点没有间隔试探信号电压出现,再测Q7发射极有否间隔试探信号电压,如有,则检查振荡电路、同步电路,如果Q7发射极没有间隔试探信号电压,再测CPU第13脚有否间隔试探信号电压, 如有, 则检查C33、C20、Q7、R6,如果CPU第13脚没有间隔试探信号电压出现,则为CPU故障。
(14)动检时Q1 G极试探电压过高----检查R56、R54、C5、D29。(15)动检时Q1 G极试探电压过低----检查C33、C20、Q7。
(16)动检时风扇不转----测CN6两端电压高于11V应为风扇不良,如CN6两端没有电压,测CPU第15脚如没有电压则为CPU不良,如有请检查Q5、R5。(17)通过主板1~14步骤测试合格仍不启动加热----故障现象为每隔3秒发出“嘟”一声短音(数显型机种显示E1),检查互感器CT次级是否开路、C15、C31是否漏电、D20~D23有否不良,如这些零件没问题,请再小心测试Q1 G极试探电压是否低于1.5V。3.3 故障案例
3.3.1 故障现象1:放入锅具电磁炉检测不到锅具而不启动,指示灯闪亮,每隔3秒发出“嘟”一声短音(数显型机种显示E1), 连续1分钟后转入待机。
分析:根椐报警信息,此为CPU判定为加热锅具过小(直经小于8cm)或无锅放入或锅具材质不符而不加热,并作出相应报知。根据电路原理,电磁炉启动时, CPU先从第13脚输出试探PWM信号电压,该信号经过PWM脉宽调控电路转换为控制振荡脉宽输出的电压加至G点,振荡电路输出的试探信号电压再加至IGBT推动电路,通过该电路将试探信号电压转换为足己另IGBT工作的试探信号电压,另主回路产生试探工作电流,当主回路有试探工作电流流过互感器CT初级时, CT次级随即产生反影试探工作电流大小的电压,该电压通过整流滤波后送至CPU第6脚,CPU通过监测该电压,再与VAC电压、VCE电压比较,判别是否己放入适合的锅具。从上述过程来看,要产生足够的反馈信号电压另CPU判定己放入适合的锅具而进入正常加热状态,关键条件有三个:一是加入Q1 G极的试探信号必须足够,通过测试Q1 G极的试探电压可判断试探信号是否足够(正常为间隔出现1~2.5V),而影响该信号电压的电路有PWM脉宽调控电路、振荡电路、IGBT推动电路。二是互感器CT须流过足够的试探工作电流,一般可通测试Q1是否正常可简单判定主回路是否正常,在主回路正常及加至Q1 G极的试探信号正常前提下,影响流过互感器CT试探工作电流的因素有工作电压和锅具。三是到达CPU第6脚的电压必须足够,影响该电压的因素 是流过互感器CT的试探工作电流及电流检测电路。以下是有关这种故障的案例：
(1)测+22V电压高于24V,按3.2.2<<主板测试不合格对策>>第(3)项方法检查,结果发现Q4击穿。结论 : 由于Q4击穿,造成+22V电压升高,另IC2D正输入端V9电压升高,导至加到IC2D负输入端的试探电压无法另IC2D比较器翻转,结果Q1 G极无试探信号电压,CPU也就检测不到反馈电压而不发出正常加热指令。
(2)测Q1 G极没有试探电压,再测V8点也没有试探电压, 再测G点试探电压正常,证明PWM脉宽调控电路正常, 再测D18正极电压为0V(启动时CPU应为高电平),结果发现CPU第19脚对地短路,更换CPU后恢复正常。结论 : 由于CPU第19脚对地短路,造成加至IC2C负输入端的试探电压通过D18被拉低, 结果Q1 G极无试探信号电压,CPU也就检测不到反馈电压而不发出正常加热指令。
(3)按3.2.1<<主板检测表>>测试到第6步骤时发现V16为0V,再按3.2.2<<主板测试不合格对策>>第(6)项方法检查,结果发现CPU第11脚击穿, 更换CPU后恢复正常。结论 : 由于CPU第11脚击穿, 造成振荡电路输出的试探信号电压通过D17被拉低, 结果Q1 G极无试探信号电压,CPU也就检测不到反馈电压而不发出正常加热指令。
(4)测Q1 G极没有试探电压,再测V8点也没有试探电压, 再测G点也没有试探电压,再测Q7基极试探电压正常, 再测Q7发射极没有试探电压,结果发现Q7开路。结论:由于Q7开路导至没有试探电压加至振荡电路, 结果Q1 G极无试探信号电压,CPU也就检测不到反馈电压而不发出正常加热指令。
(5)测Q1 G极没有试探电压,再测V8点也没有试探电压, 再测G点也没有试探电压,再测Q7基极也没有试探电压, 再测CPU第13脚有试探电压输出,结果发现C33漏电。结论:由于C33漏电另通过R6向C33充电的PWM脉宽电压被拉低,导至没有试探电压加至振荡电路, 结果Q1 G极无试探信号电压,CPU也就检测不到反馈电压而不发出正常加热指令。
(6)测Q1 G极试探电压偏低(推动电路正常时间隔输出1~2.5V), 按3.2.2<<主板测试不合格对策>>第(15)项方法检查,结果发现C33漏电。结论 : 由于C33漏电,造成加至振荡电路的控制电压偏低,结果Q1 G极上的平均电压偏低,CPU因检测到的反馈电压不足而不发出正常加热指令。
(7)按3.2.1<<主板检测表>>测试一切正常, 再按3.2.2<<主板测试不合格对策>>第(17)项方法检查,结果发现互感器CT次级开路。结论 : 由于互感器CT次级开路,所以没有反馈电压加至电流检测电路, CPU因检测到的反馈电压不足而不发出正常加热指令。
(8)按3.2.1<<主板检测表>>测试一切正常, 再按3.2.2<<主板测试不合格对策>>第(17)项方法检查,结果发现C31漏电。结论 : 由于C31漏电,造成加至CPU第6脚的反馈电压不足, CPU因检测到的反馈电压不足而不发出正常加热指令。
(9)按3.2.1<<主板检测表>>测试到第8步骤时发现V3为0V,再按3.2.2<<主板测试不合格对策>>第(8)项方法检查,结果发现R78开路。结论 : 由于R78开路, 另IC2A比较器因输入两端电压反向(V4>V3),输出OFF,加至振荡电路的试探电压因IC2A比较器输出OFF而为0,振荡电路也就没有输出, CPU也就检测不到反馈电压而不发出正常加热指令。
3.3.2 故障现象2 : 按启动指示灯指示正常,但不加热。
分析:一般情况下,CPU检测不到反馈信号电压会自动发出报知信号,但当反馈信号电压处于足够与不足够之间的临界状态时,CPU发出的指令将会在试探→正常加热→试探循环动作,产生启动后指示灯指示正常, 但不加热的故障。原因为电流反馈信号电压不足(处于可启动的临界状态)。处理方法:参考3.3.1 <<故障现象1>>第(7)、(9)案例检查。
3.3.3 故障现象3:开机电磁炉发出两长三短的“嘟”声((数显型机种显示E2),响两次后电磁炉转入待机。分析:此现象为CPU检测到电压过低信息,如果此时输入电压正常,则为VAC检测电路故障。处理方法:按3.2.2<<主板测试不合格对策>>第(7)项方法检查。3.3.4 故障现象4 : 插入电源电磁炉发出两长四短的“嘟”声(数显型机种显示E3)。
分析:此现象为CPU检测到电压过高信息,如果此时输入电压正常,则为VAC检测电路故障。处理方法:按3.2.2<<主板测试不合格对策>>第(7)项方法检查。
3.3.5 故障现象5:插入电源电磁炉连续发出响2秒停2秒的“嘟”声,指示灯不亮。分析:此现象为CPU检测到电源波形异常信息,故障在过零检测电路。
处理方法:检查零检测电路R73、R14、R15、Q11、C9、D1、D2均正常,根据原理分析,提供给过零检测电路的脉动电压是由D1、D2和整流桥DB内部交流两输入端对地的两个二极管组成桥式整流电路产生,如果DB内部的两个二极管其中一个顺向压降过低,将会造成电源频率一周期内产生的两个过零电压其中一个并未达到0V(电压比正常稍高),Q11在该过零点时间因基极电压未能消失而不能截止,集电极在此时仍为低电平,从而造成了电源每一频率周期CPU检测的过零信号缺少了一个。基于以上分析,先将R14换入3.3K电阻(目的将Q11基极分压电压降低,以抵消比正常稍高的过零点脉动电压),结果电磁炉恢复正常。虽然将R14换成3.3K电阻电磁炉恢复正常,但维修时不能简单将电阻改3.3K能彻底解决问题,因为产生本故障说明整流桥DB特性已变,快将损坏,所己必须将R14换回10K电阻并更换整流桥DB。
3.3.6 故障现象6 : 插入电源电磁炉每隔5秒发出三长五短报警声(数显型机种显示E9)。
分析:此现象为CPU检测到按装在微晶玻璃板底的锅传感器(负温系数热敏电阻)开路信息,其实CPU是根椐第8脚电压情况判断锅温度及热敏电阻开、短路的,而该点电压是由R58、热敏电阻分压而成,另外还有一只D26作电压钳位之用(防止由线盘感应的电压损坏CPU)及一只C18电容作滤波。
处理 方法:检查D26是否击穿、锅传感器有否插入及开路(判断热敏电阻的好坏在没有专业仪器时简单用室温或体温对比<<电阻值---温度分度表>>阻值)。3.3.7 故障现象7:插入电源电磁炉每隔5秒发出三长四短报警声(数显型机种显示EE)。
分析:此现象为CPU检测到按装在微晶玻璃板底的锅传感器(负温系数热敏电阻)短路信息,其实CPU是根椐第8脚电压情况判断锅温度及热敏电阻开/短路的,而该点电压是由R58、热敏电阻分压而成,另外还有一只D26作电压钳位之用(防止由线盘感应的电压损坏CPU)及一只C18电容作滤波。处理 方法:检查C18是否漏电、R58是否开路、锅传感器是否短路(判断热敏电阻的好坏在没有专业仪器时简单用室温或体温对比<<电阻值---温度分度表>>阻值)。
3.3.8 故障现象8:插入电源电磁炉每隔5秒发出四长五短报警声(数显型机种显示E7)。
分析:此现象为CPU检测到按装在散热器的TH传感器(负温系数热敏电阻)开路信息,其实CPU是根椐第4脚电压情况判断散热器温度及TH开/短路的,而该点电压是由R59、热敏电阻分压而成,另外还有一只D24作电压钳位之用(防止TH与散热器短路时损坏CPU),及一只C16电容作滤波。处理方法:检查D24是否击穿、TH有否开路(判断热敏电阻的好坏在没有专业仪器时简单用室温或体温对比<<电阻值---温度分度表>>阻值)。3.3.9 故障现象9:插入电源电磁炉每隔5秒发出四长四短报警声(数显型机种显示E8)。
分析:此现象为CPU检测到按装在散热器的TH传感器(负温系数热敏电阻)短路信息,其实CPU是根椐第4脚电压情况判断散热器温度及TH开/短路的,而该点电压是由R59、热敏电阻分压而成,另外还有一只D24作电压钳位之用(防止TH与散热器短路时损坏CPU)及一只C16电容作滤波。处理方法:检查C16是否漏电、R59是否开路、TH有否短路(判断热敏电阻的好坏在没有专业仪器时简单用室温或体温对比<<电阻值---温度分度表>>阻值)。3.3.10 故障现象10 : 电磁炉工作一段时间后停止加热, 间隔5秒发出四长三短报警声, 响两次转入待机(数显型机种显示E0)。
分析:此现象为CPU检测到IGBT超温的信息,而造成IGBT超温通常有两种,一种是散热系统,主要是风扇不转或转速低,另一种是送至IGBT G极的脉冲关断速度慢(脉冲的下降沿时间过长),造成IGBT功耗过大而产生高温。处理方法:先检查风扇运转是否正常,如果不正常则检查Q5、R5、风扇, 如果风扇运转正常,则检查IGBT激励电路,主要是检查R18阻值是否变大、Q3、Q8放大倍数是否过低、D19漏电流是否过大。
3.3.11 故障现象11: 电磁炉低电压以最高火力档工作时,频繁出现间歇暂停现象。
分析:在低电压使用时,由于电流较高电压使用时大,而且工作频率也较低,如果供电线路容量不足,会产生浪涌电压,假如输入电源电路滤波不良,则吸收不了所产生的浪涌电压,会另浪涌电压监测电路动作,产生上述故障。
处理方法:检查C1容量是否不足,如果1600W以上机种C1装的是1uF,将该电容换上3.3uF/250VAC规格的电容器。3.3.12 故障现象12 : 烧保险管。
分析:电流容量为15A的保险管一般自然烧断的概率极低,通常是通过了较大的电流才烧,所以发现烧保险管故障必须在换入新的保险管后对电源负载作检查。通常大电流的零件损坏会另保险管作保护性溶断，而大电流零件损坏除了零件老化原因外,大部分是因为控制电路不良所引至,特别是IGBT,所以换入新的大电流零件后除了按3.2.1<<主板检测表>>对电路作常规检查外,还需对其它可能损坏该零件的保护电路作彻底检查,IGBT损坏主要有过流击穿和过压击穿,而同步电路、振荡电路、IGBT激励电路、浪涌电压监测电路、VCE检测电路、主回路不良和单片机(CPU)死机等都可能是造成烧机的原因, 以下是有关这种故障的案例：
(1)换入新的保险管后首先对主回路作检查,发现整流桥DB、IGBT击穿，更换零件后按3.2.1<<主板检测表>>测试发现+22V偏低, 按3.2.2<<主板测试不合格对策>>第(3)项方法检查,结果为Q3、Q10、Q9击穿另+22V偏低, 换入新零件后再按<<主板检测表>>测试至第9步骤时发现V4为0V, 按3.2.2<<主板测试不合格对策>>第(9)项方法检查,结果原因为R74开路,换入新零件后测试一切正常。结论:由于R74开路,造成加到Q1 G极上的开关脉冲前沿与Q1上产生的VCE脉冲后沿相不同步而另IGBT瞬间过流而击穿, IGBT上产生的高压同时亦另Q3、Q10、Q9击穿,由于IGBT击穿电流大增,在保险管未溶断前整流桥DB也因过流而损坏。
(2)换入新的保险管后首先对主回路作检查,发现整流桥DB、IGBT击穿，更换零件后按3.2.1<<主板检测表>>测试发现+22V偏低, 按3.2.2<<主板测试不合格对策>>第(3)项方法检查,结果为Q3、Q10、Q9击穿另+22V偏低, 换入新零件后再按<<主板检测表>>测试至第10步骤时发现Q6基极电压偏低, 按3.2.2<<主板测试不合格对策>>第(10)项方法检查,结果原因为R76阻值变大,换入新零件后测试一切正常。结论 : 由于R76阻值变大,造成加到Q6基极的VCE取样电压降低,发射极上的电压也随着降低,当VCE升高至设计规定的抑制电压时, CPU实际监测到的VCE取样电压没有达到起控值,CPU不作出抑制动作,结果VCE电压继续上升,最终出穿IGBT。IGBT上产生的高压同时亦另Q3、Q10、Q9击穿,由于IGBT击穿电流大增,在保险管未溶断前整流桥DB也因过流而损坏。
电磁离合器维修保障研究 篇3
舰载电子战系统是现代海军水面舰艇武器装备的重要组成部分, 主要由多种电子对抗设备及相关设备组成, 具备高度自动化特点。电磁离合器是实现设备自动化控制的主要执行元件之一, 利用电磁能使力矩从主动端传递到被动端, 以实现传动的切换和输出。电磁离合器可在输入轴保持旋转的情况下, 控制传动系统工作转换, 如机床的主轴的启动、停车、换向和调速等状态转换等[1]。由于电磁离合器具备体积小、结构紧凑、响应快、操作简单以及易维护等特点, 因此在现代工业中得到广泛应用。电磁离合器的种类很多, 应用广泛, 可分为摩擦片式、牙嵌式、磁粉式和转差式四种类别[2], 具体如图1所示。
电子战系统中应用比较多的电磁离合器主要为摩擦片式电磁离合器及转差式电磁离合器, 应用的部位主要有:高低瞄准传动装置、方向瞄准传动装置、回转旋转驱动装置、时间设定驱动装置等。在维修过程中故障率最高是时间设定驱动装置中使用的电磁离合器, 该电磁离合器是干式多片摩擦式电磁离合器, 本文以此型为特例就电磁离合器维修保障问题进行论述。
1 故障类型
在时间设定驱动装置中 (图2) , 使用的干式多片摩擦式电磁离合器出现的故障频率比较高, 综合历次电磁离合器的故障, 进行分门别类, 可以归结为电气类故障和机械类故障两类。
(1) 电气类故障。主要表现为:不能启动、启动不稳定、温升过高等。
(2) 机械类故障。主要表现为:摩擦片失效、衔铁和摩擦片因磨损而使衔铁行程增大、安装不正确等。
2 基本组成及工作原理
干式多片摩擦式电磁离合器主要由挡圈、磁轭部件、衔铁、调整螺母、外摩擦片、内摩擦片、压环、轴套、弹簧、压板和螺钉等组成, 其工作原理为:磁轭部件与轴套组成主动部分, 线圈通电时产生磁力, 吸引衔铁与磁轭部件结合, 压紧内、外摩擦片, 主动、被动端结合, 实现主动与被动端同步转动。线圈断电时, 磁力消失, 在弹簧回复力作用下, 衔铁与磁轭部件分离, 内摩擦片与外摩擦片松开, 主动、被动端分离, 实现主动端转动而被动端不转动。压环的作用是为了防止磁短路。在离合器内设定恒定的工作间隙, 可以缩短主动、被动端脱开的时间, 尽管整个磁阻较大, 由于去掉内部的滑环和电刷, 其转动惯量较小, 可用于高速转动的轴系。而且, 线圈与摩擦片距离比较远, 两者之间没有直接接触, 因此散热性好, 温升比较低。
如图3所示为时间设定驱动装置使用的干式多片摩擦式电磁离合器。
3 故障修理
3.1 电气类故障
电气类故障主要是由于电路、电压或工作环境的变化, 致使电磁离合器线圈不能正常工作或失效, 多发生在起动、空转及载荷时。主要表现为:不能启动、启动不稳定和温升过高。
(1) 不能启动
电磁离合器不能启动的原因有三种。
1) 输人离合器的电压为零或过低。
故障原因:电磁离合器额定电压为直流24 V, 输入电压波动不超过额定电压的±5%。
解决措施:使用万用表检测输入电压是否满足要求。
1.挡圈2.磁轭部件3.衔铁4.调整螺母5.螺钉M3×146.外摩擦片7.内摩擦片8.压环9.轴套10.弹簧11.销4×10 12.压板13.螺钉M3×6
2) 线圈短路。
故障原因:因线圈某些绝缘层损坏, 线圈电路短路, 致使电路断路器保护。
解决措施:更换线圈。
3) 线圈断路。
故障原因:因线圈断开, 致使线圈电路断路, 不能工作。
解决措施:更换或修复线圈使用。
(2) 启动不稳定
故障原因:电源输入电压不稳。电磁离合器电源的功率应是电磁离合器额定功率1.5倍左右, 电源输出电压波动范围在±5%内。
解决措施:检查电磁离合器电源功率和电压状态, 采取措施稳定电源输出电压。
(3) 温升过高
故障原因:因线圈某些原因, 导致线圈产生的热量过大, 而且无法及时散热, 致使温度过高烧坏线圈。电磁离合器的绝缘等级为B级, 正常工作温度在40℃左右, 极限热平衡时的工作温度必须低于110℃, 否则会损坏绝缘, 烧坏线圈。
解决措施:更换线圈。
3.2 机械类故障
机械类故障主要表现为:摩擦片失效和因摩擦片磨损导致的衔铁行程增大。
(1) 摩擦片失效
摩擦片失效原因有两种。
1) 摩擦片磨损
故障原因:因频繁离合, 致使摩擦片表面太光滑而失效。
解决措施:更换摩擦片。
2) 摩擦片被异物划伤或污染
故障原因:因锈蚀、油污等粘接杂质划伤摩擦片表面, 或摩擦片之间有油污致使摩擦系数降低而失效。
解决措施:除锈及油污后重新使用, 如仍然无法满足使用要求则更换摩擦片。
(2) 衔铁和摩擦片因磨损而使衔铁行程增大
故障原因:衔铁与磁轭部件的气隙间距为0.2±0.05 mm。当摩擦片磨损, 致使气隙过大, 此时衔铁无法对摩擦片提供足够压力, 从而摩擦片之间不能产生足够的摩擦力矩, 无法满足使用要求。
解决措施:松开压环上的螺钉, 重新调整衔铁与磁轭部件之间的气隙, 使之达到要求。如磨损过于严重而无法调整时则应更换电磁离合器。
(3) 安装不正确
故障原因:由于电磁离合器安装位置或安装状态不满足要求, 使电磁离合器的切换不能有效传递下去。
解决措施:严格按照离合器的图纸安装, 特别要注意的是主动端与被动端的同轴度及垂直度应为8级, 即不大于0.05 mm。
4 保障研究
在我国电子战系统中, 既有自己研发的设备, 也有国外引进的设备, 电磁离合器在设备中也有广泛应用。随着设备的使用, 因电磁离合器损坏而导致系统不能正常运转的情况也越来越频繁。特别是引进设备中, 有些电磁离合器已经无法修复而需要更换, 如果进口这些电磁离合器来更换, 既不经济, 也会因等待备件进口而影响设备的正常使用, 因此电磁离合器的国产化道路日益迫切。为保障部队战斗力, 对该型离合器进行了研仿, 研仿主要分为以下三个步骤:逆向设计、生产及验收。
4.1 逆向设计
拆除时间设定驱动装置使用的干式多片摩擦式电磁离合器。将该离合器拆分, 然后对每一个零部件进行测绘工作。同时查阅国外生产商提供的资料及国内相关资料, 重新进行逆向设计工作。通过测绘和相应的结构分析确定了该型电磁离合器的基本参数。
4.2 生产
通过联系和考核国内生产摩擦片式电磁离合器的相关厂家, 最后确定由天津某公司、上海某厂承担后, 将已经设计完成的图纸发于生产厂家, 一般加工周期在一个月左右。
4.3 验收
结合JB/T10163-1999《干式多片电磁离合器》和设备对电磁离合器的要求, 对加工完成的电磁离合器进行验收。
4.3.1 测量静力矩
(1) 首先固定好离合器被动端, 并使离合器处于静止状态下。
(2) 接通离合器额定励磁电流, 使离合器主动端与被动端完全连接。
(3) 用力矩扳手或测力传感器在主动端施加力矩并逐步加大, 直至离合器开始滑移, 滑移前的力矩值即为静力矩值[3]。
4.3.2 测量动力矩
(1) 将动力机构的输出轴与检测装置的离合器主动端连接, 在后者的被动端输出轴安装飞轮, 并将被测离合器的磁轭与该输出轴端部连接, 被测离合器的被动端与与检测装置的机架连接。在输出轴上安装转速表和力矩变换器, 通过示波器采集并记录转速表和力矩变换器测量的转速、力矩以及被测离合器的电流、电压信息。
(2) 接通检测装置离合器的电源, 然后启动动力机构, 在被测离合器的主动端和飞轮的转速提升至稳定的速度后, 通过转速表测出转速。然后切断检测装置离合器的电源, 同时接通被测离合器的电源, 由于被动端固定在机架上, 因此被测离合器的被动端对被测离合器的主动端和飞轮实施制动, 直至停止。在上述过程中, 用力矩变换器测量力矩, 并用示波器采集记录被测离合器的电压、电流以及转速的变化信息。
通过力矩定标曲线确定动力矩值, 或由示波器记录制动时间根据公式 (1) 计算出动力矩Md[3]。
其中:Md——动力矩, N·m;
GD2——被动端飞轮的惯性质量, N·m2;
n——飞轮的转速, ;
t1——动力矩的爬升时间, s;
t2——动力矩达到最大值时的稳定时间, s;
Mm——摩擦阻力矩,
t——飞轮从启动到停止的全过程时间, s。
4.3.3 测量空转力矩
将被测离合器安装到检测装置上, 离合器被动端与机架连接, 按照测量摩擦阻力矩Mm的方法检测飞轮的停车时间, 然后通过公式 (2) 计算空转力矩[3]。
其中:Mk——空转力矩, N·m;
t3——被测离合器通电时的飞轮停车时间, s;
t4——被测离合器断电时的飞轮停车时间, s。
4.3.4 测量残留力矩、接通时间及断开时间
(1) 测量残留力矩:固定被测离合器的被动端, 接通被测离合器的电源, 使其主动端与被动端完全连结。然后在主动端施加一定的力矩, 通过力矩变换器测量离合器被动端承受的转矩, 并将力矩信息输出到示波器记录并显示。然后切断被测离合器电源, 通过力矩变换器测量被测离合器被动端的力矩衰减过程, 并将力矩信息输出到示波器记录并显示[3]。
(2) 测量接通时间:通过力矩变换器和示波器, 测量被测离合器从接通电源开始到力矩爬升到90%的额定力矩的总时间, 即为接通时间[4]。
(3) 测量断开时间:在被测离合器主动端施加额定力矩 (即静力矩值) , 然后切断电源, 通过力矩变换器和示波器测量被动端力矩衰减到10%的额定力矩的总时间, 即为断开时间[4]。
5 结语
为满足国家安全需求, 我国引进的武器装备种类日益增多。随着服役期的不断延长, 暴露的故障问题也越来越频繁, 因此对装备中类似电磁离合器等重要元器件的维修保障研究是非常必要的。
摘要：通过长期参与电子战系统维修工作, 提出了系统中较容易损坏的电磁离合器维修保障问题。重点介绍了时间设定驱动装置使用的干式多片摩擦式电磁离合器的维修、国产化生产替代及保障研究, 展望了类似产品维修保障的发展途径。
关键词：电子战系统,时间设定驱动装置,电磁离合器,维修,保障
参考文献
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