电磁炉噪音改善的研究

电磁炉噪音改善的研究

马日春

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摘要：本文主要探讨了电磁炉工作时噪音产生的原因以及噪音改善方法。通过分析电磁炉的组成以及工作原理。其次，探究了电磁炉噪音产生的原因，包括电子元件振动、电源变压器、风扇等。最后，提出了改善电磁炉噪音的方法，包括调整锅具、电子元件、优化风扇等。这些方法可以有效地减少电磁炉的噪音，提高用户的使用体验。本文研究了电磁炉噪音的来源和改善方法。通过对电磁炉工作过程中的声音进行分析，我们发现电磁炉噪音主要来自于电磁场变化和电流变化所引起的振动和噪声

关键词：电磁炉；噪音；改善

1.引言

电磁炉是指利用电磁感应原理将电能转换为热能的厨房电器。在电磁炉通电之后，磁炉内部的线圈盘会产生交变的磁场反复切割锅具底部，在锅底形成环状电流（涡流），通过利用无数的小涡流高速振荡铁分子，使锅具本身自行高速发热，然后通过热量传递原理，使锅具加热盛装在其内的东西。

电磁炉作为一种新型的烹饪设备，具有环保、高效、节能等优点，已经逐渐取代了传统的燃气灶和电热炉。但是，随着电磁炉的普及，其噪音问题也逐渐受到用户的关注。电磁炉噪音主要分为两种类型，一种是高频噪音，另一种是低频噪音。高频噪音主要来自于电子元件振动，低频噪音主要来自于风扇等。这些噪音不仅会影响用户的使用体验，还可能对用户的健康造成影响。因此，如何改善电磁炉的噪音问题，成为了一个亟待解决的问题。

2.电磁炉的组成

电磁炉的结构相对来说较简单，主要由面板组件、测温组件、线圈盘、风机组件、显示板、电源板、电源线、外壳组件等组成。

3.电磁炉的工作原理

涡流，又称为傅科电流现象，在1851年被法国物理学家莱昂·傅科所发现。是由一个移动的磁场与金属导体相交，或是由移动的金属导体与磁场垂直交会所产生。简而言之，就是电磁感应效应所造成。这个动作产生了一个在导体内循环的电流。

磁场变化越快，感应电动势就越大，涡流就越强；涡流能使导体发热。在磁场发生变化的装置中，往往把导体分成一组相互绝缘的薄片或一束细条，以降低涡流强度，从而减少能量的损耗；但在需要产生高温时，又可以利用涡流取得热量。当线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，附近的另一个线圈中会产生感应电流。实际上这个线圈附近的任何导体中都会产生感应电流。

电磁炉采用磁场感应电流(又称为涡流)的加热原理，电磁炉是通过线圈盘与主控板的元器件组成LC振荡回路产生交变磁场、当用含铁质锅具底部放置炉面时，锅具即切割交变磁力线而在锅具底部金属部分产生交变的电流(即涡流)，涡流使锅具铁分子高速无规则运动，分子互相碰撞、摩擦而产生热能（故：电磁炉煮食的热源来自于锅具底部而不是电磁炉本身发热传导给锅具，所以热效率要比所有炊具的效率均高出近1倍）使器具本身自行高速发热，用来加热和烹饪食物，从而达到煮食的目的。

4.电磁炉噪音的产生原因

以一台美的电磁炉为例，电磁炉的煮水过程的噪音可以演化为如下三个主要的阶段：前期吱吱声：频率主要成分在5000Hz-15000Hz之间，声音较小；中期噪声：风扇开始运转，风扇的气动噪音较大；后期嗡嗡声：频率主要成分在200Hz-5000Hz之间，声音很大。其中，电磁炉的工作噪音的产生原因主要由电磁噪音、机械噪音以及流体噪音组成。

（1）电磁噪音

通过对线圈盘通入高频交变电流，在空间产生交变磁场，交变磁场作用于锅具，产生电涡流，涡流生热，电磁场的相互作用不仅生热，还会在锅具表面产生交变电磁力，引起锅具振动。

（2）机械噪音

电磁炉中的风扇用于散热，但是风扇在工作时也会产生噪音，这是由于风扇叶片的旋转会产生气流噪音。

（3）流体噪音

    流体噪音主要是气泡破裂噪声，煮水过程会产生大量气泡，气泡会在底壁附发生脉动、破裂。气泡破裂会产生大量能量，产生冲击波，引起底壁振动，产生噪声。当气泡形成时，为维持气泡的稳定状态，会在汽液交界面形成表面张力。气泡的受力状态可以简化为一维紧绷弦模型加以分析。对于弦模型，当张力超过弦的抗拉强度时，就会突然断裂。当气泡破裂时，表面水膜会首先收缩成一个内部包裹空气的圆环体；然后瞬间坍塌，产生强力的冲击波。

5.改善电磁炉噪音的方法

（1）电磁噪音的改善方法

①改变锅具底部的结构

电磁炉加热的主要功率集中在离中心的15~50mm内；在离锅具中心30mm处热功率密度最大；最大加热功率密度位置与线盘直径有关；通常最大功率密度在锅具中心偏1/3处；最大加热功率密度位置与盘间距有关；盘间距越小，最大热功率密度约接近中心。锅底温度上升最快的位置，主要在离锅具中心20~40mm区域。因此改变锅具底部的结构，抬高离锅具中心20~40mm区域的锅底1mm，可以改变热功率密度分布。经试验数据对比，噪音可以降低1.6分贝。

②改变谐振参数元器件

通过调整电控元件的某些电参数，可以达到改变电磁力的目的，减小线盘电感或增大谐振电容可以降低线盘峰值电压。以下为更改线盘感量对比实测噪音值：

                                  表1

（2）机械噪音的改善方法

常用的电磁炉的风机直径为116mm、85mm、65mm；常用的电磁炉的风机转速为1800r/min、2000r/min、2300r/min、2750r/min。以美的电磁炉为例，相同转速情况下，风机直径越大，噪音值越大，相同风机直径情况下，风机转速越大，噪音值越大。因此，在满足元器件温升的情况下，尽量选择风机直径更小以及风机转速更小的风机，风机产生的噪音就更小。

表2

（3）流体噪音的改善方法

当锅具底部表面温差过大时，会在壁面附近产生强烈的热对流，热对流会对气泡产生扰动，加剧气泡的破裂，热对流越大，流体噪音越大。因此，锅具底部表面温度越均匀，锅具底部表面的热对流越弱。选择锅具底部热传递性能较好的锅具时，可以大幅度降低电磁炉工作的流体噪音。

6.结论

本文主要探讨了电磁炉噪音的产生原因以及改善方法。通过实验验证，我们发现，调整锅具底部结构、电器件感量参数、优化风扇等方法可以有效地减少电磁炉的噪音，提高用户的使用体验。在未来的电磁炉设计中，应该注重噪音问题的解决，提高电磁炉的品质和用户的满意度。

参考文献

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