電磁爐差模電感失效分享

2020-12-03 電子人生

前期在一些電磁爐上出現燒扼流圈的問題,經過分析後是由於扼流圈器件本身問題,而且是檢驗全部失效,在此就做一個分享吧。在電磁加熱系統中,是依靠電感和電容的諧振產生高頻電流,使負載上形成渦流而發熱。

一般諧振頻率大於20Khz,為什麼用這個頻率呢?首先對於加熱而言頻率越高越好,但是頻率高時對電路上的器件成本將會大幅提高,所以從成本及可靠性來說頻率越低越好,第二就是頻率本身就是一個噪聲源,人耳能聽到20Hz~20Kh範圍的頻率,選用20K以上頻率人耳是聽不到的,不會給人們帶來噪音汙染。

為了抑制諧振頻率向電網傳導,通常都會加入差模電感(又叫扼流圈),扼流圈由於工作在大電流、高頻率的條件下,故發熱量比較大,在國內很多廠商也對此很少深入研究,也都是「拿來主意」,別人用什麼就抄個什麼出來,也不知道如何檢驗。先來看一看扼流圈的規格書,如下表1。

表1

此扼流圈標註的參數就這麼多,包括電感量、直流電阻、Q值、絕緣電阻和動態電感,其中只有電感量在出廠時是全檢的,其它參數都是每一個批次只抽檢幾個,對於一些比較穩定的廠商,會控制幾種原材料,做成成品也就不會用大量的輸出測試,但是一些對材料不專業的廠商,若不是全面檢測就有可能漏掉關鍵參數,造成批量事故。比如電感量,廠商的測試條件是1Khz/0.3V電橋,但是我們應用環境是25Khz,當材料和生產工藝不穩定時,1Khz的測試頻率是表現不出來的。正常扼流圈廠商會給出電感量與頻率的關係曲線圖(圖2),可以看到頻率越高時電感量是呈下降趨勢,當磁芯破損或漆包線破損時,在1Khz信號下是合格的,但在25Khz時電感量就下降特別厲害,完全不符合圖1的曲線。

圖1

除了與頻率相關外,電感量還與電流存在直接關係(圖2),通常電流越大,電感量也隨著下降,這個也叫動態電感量,但廠家也都是抽檢,在電磁加熱實際運用中都是大電流,頻率高的條件下工作,扼流圈的檢驗卻是如此簡單,我想出問題是正常的,不出問題那就是幸福的事了吧。這還是一些規模化的電感廠商做法,可想而知這個領域缺少的東西不是一點點。

圖2
圖3

不同頻率下Q值的變化趨勢如圖3,可以看到頻率在某一頻段是比較穩定的,就看實際是用在哪一段,儘量用在比較穩定的這個區間,Q值直接反映了電感的發熱量,所以對於低Q值的扼流圈那肯定就是自身發熱嚴重,從圖3看到1Khz~10Khz的Q值為一斜線,若是檢驗抽在這個頻率段,變化應該很大,很容量誤判,有可能將一個不良品當做了良品出貨,根據上面規格書Q值檢驗採用10Khz,剛好處在轉折點,是否有問題呢?那就是一個臨界啊。

從以上Q值、電感量的檢驗標準來看是完全不合理的,可能針對普通電感不會有問題,但是對於電磁加熱的扼流圈來講那就是致命的可靠性問題,你們覺得呢?

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