第2章 家用电磁炉故障维修
2.1 不加热故障
实例22 湛江三角牌CT—14D电磁炉电源指示灯亮,各操作键均失灵
分析与检修 首先,检查各组供电回路,未见异常。由于该机低压板曾进过水,因此怀疑电路板受潮漏电。于是,用香蕉水清洗一遍,但故障依旧。
重新调整思路,怀疑MCU(IC201)正常工作的“三条件”有问题。用UT30F型数字表检测IC201的VDD⑤脚,电压值为5.00V,正常;外接晶振的[11]、[12]脚OSC1、OSC2的电压分别为2.23V和2.26V,也正常;检测RESET复位端[13]脚,电压为3.37V(正常时约4.43V)。
湛江三角牌CT—14D电磁炉的复位电路如图2-1所示。按图索骥,检查出五环精密电阻R208阻值变为33kΩ(正常阻值为19kΩ),更换相同规格的电阻后,故障排除,电磁炉能正常开机使用。
图2-1 湛江三角牌CT—14D电磁炉的复位电路
维修经验表明:遇到电磁炉不能正常开机的故障,应重点检查MCU正常工作的“3个条件”,即VDD、外接晶振、RESET三个端口的电压。
实例23 湛江三角牌CT—14D电磁炉能正常开机,但不能加热
分析与检修 开盖检查,各组供电回路未见异常。把电源电压用调压器调到250V时,电磁炉能正常开机加热,说明故障在电源电压检测回路。
湛江三角牌CT—14D电磁炉电压检测电路如图2-2所示。用UT30F型数字表测得IC201[20]脚电压为1.68V(正常约1.76V)。拆下R101(270kΩ/2W),用数字表2MΩ电阻挡测得R101阻值变为285kΩ,换上同规格的电阻后IC201[20]脚电压恢复正常,电磁炉正常加热。
图2-2 湛江三角牌CT—14D电磁炉电压检测电路
注意:任何电磁炉的MCU都有一个电源电压检测端口,单片机根据内部设定的数值做出比较,当外围电路发生故障时,MCU即认为电压不正常而发出停止加热的指令。
实例 24 越好牌BT—100A/1000W微电脑控制型电磁炉使用中突然停止加热,以后就再也不能开机使用了
分析与检修 首先用MF—47型万用表测量电源线两端间的电阻值,结果为∞,说明已经开路,不正常。然后,小心地卸下面盖,拔去操控板与主板之间的6芯排线插头。再拔去炉面NTC热敏电阻引线插头,拧下发热线圈盘与主板接线的两枚螺钉。可以发现,220VAC熔断丝已烧断,这说明炉内元器件有严重的短路性故障。更换10A熔断丝后,在路测量IGBT管和整流桥共同的散热片与地之间的电阻值,结果为0Ω,不正常。取出主电路板做进一步检查,发现整流桥完好,但IGBT(型号为11N120CND)管已呈短路性损坏。改用一只电气参数高一些的G40P150D管更换。经验告诉我们,当IGBT管击穿损坏的同时,极可能殃及驱动电路。经检查,发现Q2集电极和发射极间呈开路性损坏。驱动电路如图2-3所示。
图2-3 电磁炉驱动电路
用新的三极管更换V2(S8050)。接着,再对各组直流供电回路进行检测。
(1)市电经整流后+334V输出端对地电阻值为17kΩ,正常;
(2)+14.5V输出端对地电阻值为7kΩ,正常;
(3)经AN7815稳压的+15V输出端对地电阻值为9kΩ,也正常。
至此,确保短路故障已被排除,才放心地重新接上发热线圈盘,装好机器。这时,复测电源线两端间电阻值,结果为850Ω。通电试机,电磁炉恢复正常加热工作。
实例25 富士宝800H电磁炉电源、加热指示灯亮,不加热,蜂鸣器报警
分析与检修 拆下上盖,检查熔断器、整流器、滤波电容、谐振电容及大功率管,均正常。用万用表测得与热敏电阻RT相连的三极管V733集电极电压约为0.2V,温度检测比较器IC1(LM339)输出端②脚电压约为0.9V,这两处电压异常,说明热敏电阻RT已开路。拔出热敏电阻接插件XT,用万用表测量RT两端电阻值,结果正常。接着检查RT的插头、插座,发现插座的一根插脚与电路板脱焊,致使热敏电阻RT与三极管V733之间电路不通,V733截止,迫使脉宽调制电路输出端变成低电平,驱动集成电路TA8316无调宽脉冲输出,造成停止加热。将插脚及插座上的氧化物清除后重新焊牢,再将热敏电阻RT插头插入插座,接通电源,电磁炉恢复正常加热,故障排除。实物图和相关电路如图2-4所示。
图2-4 实物图和相关电路
图2-4 实物图和相关电路(续)
LM339是内置4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(正输入端电压高于负输入端电压),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(负输入端电压高于正输入端电压),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。
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电磁炉的优点
电磁炉又名电磁灶,是20世纪70年代发展起来的一种新型家用电器。电磁炉可对食物进行蒸、炒、炸、煮等加工,可控制火力,操作十分方便,如图2-5所示。
图2-5 电磁炉
电磁炉与传统的灶具相比,有诸多优点。
(1)热效率高。由于电磁炉利用电磁感应原理,直接在锅底利用涡流发热,因此热效率很高,可达80%以上,比煤气灶约高一倍,比一般电炉节电60%左右。
(2)安全性好。电磁灶无明火,灶体本身不发热,不存在发生火灾的危险。同时,由于灶体仅对导电的金属材料有明显加热作用,因此对人体无烧伤、灼伤的可能。
(3)清洁卫生。灶体不发热,食品溢出至灶台不会焦煳;无明火,不存在空气污染;灶台表面光滑,清理工作简便易行。
(4)烹饪效果好。由于带有温控装置,因此可根据不同烹饪要求,准确控制发热功率及烹饪温度,火候好掌握。
(5)费用低廉。完成同一烹饪过程,若普通电灶费用为1元,液化气和煤气费用分别为0.87元和0.58元,而电磁灶仅为0.63元。
实例26 埃美特电磁炉通电烧熔断管
分析与检修 经检查,IGBT管已被击穿。将IGBT管取掉,测得整流桥正常,5μF、0.2μF、2μF的电容均正常,插上电源还是烧熔断管。
电磁炉上电就烧熔断管主要是大电流输入回路有短路点或元器件被击穿所致。由于电磁炉的熔断管额定电流较大(10~15A),弱电流部分即使有短路也不会造成烧熔断管故障。常见的电磁炉大电流输入回路如图2-6所示。从图中可以看出,还有RV1未做检查。另外,不可忽视的就是如果原机的IGBT是不含阻尼管的,阻尼管损坏的可能性很大。
图2-6 电磁炉大电流输入回路
本例故障为RV1短路,用同规格压敏电阻更换后,故障排除。压敏电阻的作用是防止雷击等高电压输入机内部,若一时无元器件更换,应急修理也可将该元器件取下不安装,待有了同规格后再补上。
实例27 万宝DCZ—12电磁炉指示灯不亮,不加热
分析与检修 根据现象分析,应该是电源电路出现了故障。该电磁炉电源电路由高压电源电路和低压电源电路两部分组成。高压电源电路如图2-7所示。接通电源,220V交流电压经熔断器1FU1、继电器常闭触点1K1-1、1K2-2加至整流器1VD1,整流后得到300V直流电压,作为谐振回路工作电源。
图2-7 万宝DCZ—12电磁炉高压电源电路
通电,测得高压谐振电容1C3、1C4对地无300V直流高压,说明高压电源电路相关元器件损坏。断电,检查高压电源电路各元器件,发现1FU1发黑,已熔断,说明高压电源电路有短路故障。进一步检查,发现1VD1输出端的正、反向电阻值均为0Ω。由此判断,1VD1内部管子被击穿,导致短路电流增大烧断1FU1引起所述故障。一并更换1FU1、1VD1后,电磁炉指示灯亮,加热正常,故障排除。
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电磁炉的组成
电磁炉一般由加热部分、控制部分、冷却部分和电气部分4个部分组成,如图2-8所示。
图2-8 电磁炉的组成
加热部分:电磁炉的锅体下面有搁板,下面有励磁线圈。通过电磁感应产生涡电流对锅体进行加热
控制部分:主要有电源开关、温度调节钮、功率选择钮等,由内部的控制电路来控制
冷却部分:采用风冷的方式。炉身的侧面分布有进风口和出风口,内部设有风扇
电气部分:由整流电路、逆变电路、控制回路、继电器和电风扇等组成
实例28 美的MC—SH2116型电磁炉发出“哒哒”的检锅声,不加热
分析与检修 放锅,上电试机,电磁炉发出“哒哒”的检锅声,电流表指针轻微摆动,火力灯反复跳变,始终检不到锅。偶尔将锅具放在面板右上角(4个角都可以,但须反复调试角度),电磁炉加热基本正常,但锅壁靠近线盘中心位置发热严重,立即撤锅。
本机采用美的“05标准板”,机芯编号为MC—IH—M02—B2/VER2.1版本。但操作软件有所改动,即在开机状态下,无锅时只亮最小火力灯,待放置锅具单片机确认加热后,再显示相应的火力指示。根据这一特点分析,开机后,单片机能正常启动整个电磁炉的振荡回路,并在PAN口检测到有锅具的脉冲信号,判为有锅,于是点亮火力指示灯,但实际上单片机一直检不到锅。又因为缺少电流检测信号而中断判锅,火力灯熄灭,随后单片机再次被PAN口的脉冲误导,进入判锅状态,如此反复。
分析认为,产生此类故障的原因为整个振荡回路频率上升或振荡波形异常。检修重点应放在同步电路和浪涌保护电路上。在待机状态下(接上线盘),用数字万用表测量同步电路比较器U2B⑥脚电压,结果为4.10V,正常;⑦脚电压为4.33V,正常;①脚电压为5.01V,正常。测量浪涌保护电路比较器④脚电压为5V,正常;⑤脚电压为4.6V,正常;①脚电压为0.24V,正常。分别代换同步电路3只贴片电容C8、C9、C17及电容C6均不见效。手边有一台可正常使用的旧美的MC—EP196型电磁炉,主板同为“05板”(机芯型号MC—IH—M02—B3),与故障机主板代换后试机,电磁炉工作正常,说明故障确实在主板上。仔细对比两块主板在待机状态下各主要测试点电压基本相同。
故障机主板用的是酚醛纸基电路板,当时正值梅雨季节,这类板材极易吸湿漏电,怀疑是电路板漏电引起的。用吹风机均匀吹主板直到发烫后趁热装机测试,故障排除。由此判断故障确为电路板受潮引起的。但如果就这样将机器交给用户,若干天后主板再次受潮,还会引发同样故障。仔细对比两块主板走线,发现故障板同步电路取样电阻R11至跳线J6间的线路中,有一段铜箔与整流桥负极铜箔间距不足1mm,如图2-7所示,故障点可能就在此处。将电阻R11冷端(图2-9中的A点)的铜箔用刀割断,将连接至J6的铜箔剔除,并将跳线J6焊开不接。再用一段导线将电阻R11冷端与跳线J6的U2端相连(导线应接在元器件面),如图2-9中虚线所示。改接后装机上电试机,整机恢复正常。
图2-9 电路板的改进
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美的电磁炉05通用版常见故障检修
表2-1列出了美的电磁炉05通用版常见故障分析与检修。
表2-1 美的电磁炉05通用版常见故障分析与检修
实例29 万宝DCZ—13电磁炉各指示灯均亮,但各按钮不起作用,也不加热
分析与检修 根据故障现象分析,估计是加热保护电路有故障。加热保护电路如图2-10所示。在正常加热状况下,三极管VT7充分导通,VCC电压经VT7、R47加至脉宽调制集成电路IC1-1输出端②脚形成上拉电压。当负温度系数热敏电阻RT1有故障(如断裂、导线折断、插接端子接触不良)时,VT7将失去基极偏置电流而截止,IC1-1输出端②脚失去上拉电压,其输出被钳位在低电平,从而停止加热,起到保护作用。
图2-10 加热保护电路
断电,重点检查负温度系数热敏电阻RT1,发现RT1有一引线松脱,导致IC1-1输出端②脚处于低电平状态引起所述故障。将松脱的引线重新铆牢后,电磁炉恢复正常加热,故障排除。
实例30 美的MC—PD16电磁炉通电后指示灯点亮但不加热,也不报警
分析与检修 指示灯点亮,说明低压电源正常,引起故障的原因是驱动电路相关元器件损坏,可能情况如下:
(1)高频谐振电路相关元器件损坏。
(2)脉宽调制电路有故障。
(3)大功率管的驱动电路有故障。
美的MC—PD16电磁炉的电路板和原理图如图2-11所示。检查高频谐振电路各元器件,均正常。用示波器测量脉宽调制电路(LM339)②脚输出的可调脉冲波形正常。因此,故障发生在大功率管驱动电路。大功率管驱动电路如图2-12所示。用万用表测量TA8316S ②脚电压,结果为18V,正常;用示波器测量TA8316S ①脚的脉冲波形,异常;再测量⑦脚,无脉宽信号输出。由此判断,驱动集成电路TA8316S损坏。更换TA8316S后电磁炉工作正常。
图2-11 美的MC—PD16电磁炉的电路板和原理图
图2-12 大功率管驱动电路
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电磁炉的加热原理
物理学中关于电与磁相互转化的规律,可以用一句话来概括:“电动生磁,磁变生电”。
“电动生磁”的意思是运动的电荷在其周围产生磁场;而“磁变生电”表示通过闭合导线(金属回路)的磁通量发生变化时产生感应电流。使磁通量发生变化有两种途径:一种是导线相对磁场运动,即切割磁力线;另一种是导线不动,磁场随时间发生强度或方向,或者兼而有之的变化。电磁中的磁通量变化属于后一种。
电磁炉的工作过程是一个“电动生磁”,“磁变生电”,最后“电流生热”的过程。
电磁炉的炉面是耐热陶瓷板交流电压经过整流器转换为直流电,又经高频电力转换装置使直流电变为超过音频的高频交流电,将高频交流电加在扁平空心螺旋状的感应加热线圈上,由此产生高频交变磁场。磁力线穿透灶台的陶瓷台板而作用于金属锅。在烹饪锅体内因电磁感应就有强大的涡流产生。涡流克服锅体的内阻流动时完成电能向热能的转换,所产生的焦耳热就是烹调的热源,如图2-13所示。
图2-13 电磁炉加热原理
实例31 美的MC—PD16电磁炉风扇运转正常,电源指示灯不亮,不加热
分析与检修 根据故障现象分析,很有可能是低压电源有故障引起的。美的MC—PD16电磁炉的低压电源电路如图2-14所示。从图中可以看出,低压电源电路由电源变压器T降压,再由3组电路结构相同的半波整流滤波、串联稳压,分别输出+18V、+13V、+5V直流电压。拆下上盖,分别测量3组直流电源,+18V输出端和+13V输出端电压正常,+5V输出端无直流电压。遂将+5V所有的负载电路断开,再测量+5V输出端仍无直流电压,说明该故障出在+5V的半波整流电路或串联稳压电路。测量调整管VT204的集电极对地有+7.5V直流电压,说明串联稳压电路相关元器件损坏。断电,分别检查VT204、R204、VZ204、C206等有关元器件。发现VT204的基极和发射极被击穿,造成开路。VT204型号为D667,此三极管市场不易觅到,可用型号BF391、2SB647、2SD400的三极管代换,也可用电气参数为VCBO=120V、ICM=1A、PCM=0.9W的其他型号三极管代换。更换VT204后,电磁炉一切工作正常,故障排除。
图2-14 低压电源电路
实例32 美的MC—PSD18B电磁炉间断加热
分析与检修 通电开机,电磁炉各功能基本正常。但是,放锅烧水时,发现有时工作,有时不工作,温度总是升不上去。根据故障现象分析,估计是高频谐振电路有故障。高频谐振电路如图2-15所示。重点检查大功率管VT301,发现该管集电极和发射极在截止时不完全截止,还存在200kΩ直流电阻。正常的大功率管在截止时直流电阻应为无穷大,说明VT301变质,导致高频谐振电路间断性工作而引起所述故障。更换VT301后,通电开机,电磁炉正常加热,故障消除。
图2-15 高频谐振电路
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绝缘栅双极型晶体管及代换
绝缘栅双极型晶体管(Insulated 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,但它们均可被看做是一个MOSFET输入跟随一个双极型晶体管放大的复合结构。
IGBT有3个电极,分别称为栅极G(也称控制极或门极)、集电极C(也称漏极)及发射极E(也称源极),如图2-16所示。
图2-16 绝缘栅双极型晶体管
电磁炉中常用的IGBT有SGW25N120、SKW25N120、GT40Q321、GT40T101、GT40T301和GT60M303。其中,GT40T101配套6A/1200V以上的快速恢复二极管(VD11)后可代用SGW25N120、SKW25N120、GT40Q321,配套15A/1500V以上的快速恢复二极管(VD11)后可代用GT40T301;GT40T301可代用SGW25N120、SKW25N120、GT40Q321、GT40T101,代用SGW25N120和GT40T101时应将原配套该IGBT的快速恢复二极管拆除。
实例33 海乐DZC—1000V电磁炉通电后电风扇不转,也不加热
分析与检修 本例故障大多情况下是由低压电源电路相关元器件损坏所致。海尔DZC—1000V电磁炉电源电路如图2-17所示。测量220V交流电源正常。检查电源插座、插头接触良好。断电,打开上盖,发现熔断器FU1(8A)发黑,说明电路有严重短路故障。检查FU2(10A)完好,说明高频谐振电路正常。重点检查低压电路的整流器UR1、UR2、UR3,发现UR3被击穿,造成短路,导致电流急剧增大而烧断FU1引起所述故障。更换UR3后电磁炉正常工作,故障排除。
图2-17 海乐DZC—1000V电磁炉电源电路
实例34 海乐DZC—1000V电磁炉通电后指示灯不亮,不加热
分析与检修 根据故障现象分析,引起故障的原因有如下几种可能。
(1)低压电源电路有故障。
(2)高压电源电路有故障。
(3)高频谐振电路相关元器件损坏。
断电检查,FU1、FU2均烧断,说明电路出现严重短路。首先断开整流器UR4电源输入端,更换FU1,通电分别测量UR1、UR2、UR3输出端+5V、+4V、+12V直流电压均正常。由此推断,短路故障出现在高压电源电路及高频谐振电路。分别检查UR4、C4、T2、T3、L1、C、VT1等有关元器件,发现UR4已被击穿,VT1严重短路。VT1是由3只同型号大功率管并联组成的功率组件,装在铝散热器面上。拆下3只大功率管逐一测量均被击穿,估计先是一只管子电气性能不佳被击穿,最终全部损坏。由于3只大功率管外壳上的型号印字都被抹去,因此不能用原型号大功率管更换。根据该电磁炉耗电功率及高频谐振电路的要求,确定选用型号为BU508D(内带阻尼二极管)的三极管或电气参数分别为BVCBO=1500V、PCM=125W、ICM=8A的其他型号大功率管代换,然后再更换UR4。更换后电磁炉一切功能正常,故障排除。
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高频电磁炉
高频电磁炉由高频大电流发生器、感应加热线圈、冷却风扇、微晶玻璃灶台面板、控制面板、保护装置、外壳及平底烹饪锅组成。高频电磁炉的基本结构及加热原理如图2-18所示。
图2-18 高频电磁炉的基本结构及加热原理
高频大电流发生器是高频电磁炉的高频电力转换装置,是电磁炉的重要部件。它的功能除将工频电流变频加大为高频大电流外,还对异常温升、电流过大或使用非铁磁材料的锅等不正常情况进行报警。
感应线圈是产生高频交变磁场的空心螺旋电感线圈,其工作电流是高频大电流,如图2-19所示。
图2-19 感应线圈
冷却风扇用于对高频大电流发生器及感应加热线圈等部件散热、降温,以保证电路正常工作。
微晶玻璃灶台面板将锅具与灶腔隔开,用于支撑锅具。同时防止水、油、污物等物体落入灶内。该面板可在600℃高温下承受骤冷的冲击。
控制面板上设有功率调节和温度调节按钮,两者需配合使用,如图2-20所示。
图2-20 控制面板
保护装置设有磁性开关,只有当烹饪锅符合放置位置正确、平底、铁磁材料制成等条件时,开关才闭合,电路方可正常工作。此外,该装置还设置了保险及保护电路。
电磁炉外壳由阻燃材料制成。外壳前后两边开有许多小气孔,这些小气孔与冷却风扇相配合,使灶内空气流通,降低温度。
平底烹饪锅是烹饪食物的容器,由铁磁材料制成。为提高发热功率,需制造强磁场,因而感应线圈的匝数(圈数)很多。如果选用铜或铝材料制成烹饪锅,则锅底的等效电阻可等于甚至小于线圈自身的电阻。这样,大部分电能消耗在线圈电阻上,使得电磁灶发热效率大大降低。因此,锅体材料应选用高频电阻稍大些的材料。再考虑到磁导率及受磁力线作用的有效面积对发热功率的影响,烹饪锅应用铁磁材料制成,并呈平底形状。
技能提高
微波炉不能加热的检修步骤
(1)检查主熔断管(有延迟特性,电流6~10A)是否熔断。若已熔断,再将电源变压器二次侧的高压端插头拔掉,将两只3.15A(或4A)彩电延迟保险并联焊在一起,临时代替主熔断管(待微波炉修复后应换为原装熔断管)试机。若熔断管熔断,可拔掉变压器一次绕组两端插头后再试。仍熔断,表明控制电路有短路故障,如门锁开关、定时装置、功率调整电路、转盘电动机等有短路点,也可能是炉门监测开关在炉门关后未断开。如果熔断管再熔断,则说明变压器一次线圈短路,或者磁控管灯丝与阳极短路,或者灯丝插头与磁控管外壳短路。
(2)在上述检查中,如果拔掉电源变压器高压端插头后熔断管不再熔断,则说明高压系统有短路故障,如高压电容被击穿、高压整流二极管被击穿和变压器高压绕组匝间短路等,可按上述方法先对高压电容、高压整流二极管的好坏进行检测。如果都正常,则说明变压器高压绕组出现短路故障。
(3)在第(1)步检查中若发现熔断管未熔断,可先检查电源变压器一、二次绕组,电源插头、插座是否开路。若正常,则检查联锁开关、定时器(开关)、功率调节开关、磁控管过热保护温控开关(不是所有微波炉都有)是否开路或接触不良。
(4)若上述检查均正常且托盘电动机能转,炉灯也亮,则检查磁控管灯丝是否断路或灯丝插座是否接触不良。