电饭煲加热板

关于电饭煲发热盘的基本情况
目录
1、电饭煲的发展史————————————————2
2、电饭煲的基本结构———————————————4
3、电饭煲的工作原理———————————————5
4、电饭煲发热盘的基本情况————————————13
5、电饭煲的发展方向———————————————15
6、结束语————————————————————15
摘要：
电饭煲又称作电锅，是利用电能转变为热能的炊具，使用方便，清洁卫生，还具有对食品进行蒸、煮、炖、煨等多种操作功能。

常见的电饭锅分为保温自动式、定时保温式以及新型的微电脑控制式三类。

现在已经成为日常家用电器，电饭煲的发明缩减了很多家庭花费在煮饭上的时间。

而世界上第一台电饭煲，是由日本人井深大的东京通讯工程公司发明于1950年代。

普通电饭锅主要由发热盘、限温器、保温开关、杠杆开关、限流电阻、指示灯、插座等组成。

电饭锅限温器动作温度是电饭锅重要的性能指标,一定程度上反映了电饭锅的质量,且对其测量
较为复杂。

电饭锅核心原件是限温器，利用了磁性材料的居里温度来控制锅内温度，居里点（the Curie temperature）也称居里温度或磁性转变点，热运动是磁矩有序的破坏者，强烈的振动或者温度过高造成的剧烈热运动都能造成磁畴的瓦解，从而使铁磁质变成顺磁性。

改变磁环的吸力，控制锅内的温度，一般电饭锅使用材料的居里温度是101℃。

作为电饭煲的核心零部件，发热盘关系到电饭煲的煮饭性能，直接决定了整个电饭煲的质量。

关键字：
发热盘铸铝发热管结构
正文：
一、电饭煲的发展史
自从1950年日本人井深大的东京通讯工程公司发明了第一台电饭煲，电饭煲的发展已经过了60年。

到现在，电饭煲已经成为了现代家庭必备的生活电器之一。

而中国第一台简易电饭煲则是由湛江市家用电器工业公司于1976年生产出的。

最初的电饭煲设计相当简单，通过一个按键进行操作，锅胆则是采用铝材质。

此后，这种机械式电饭煲的外观设计也有了很大改变，原本一百落地的电饭煲机身上开始增加了印花及卡通图案。

继机械电饭煲之后，电脑电饭煲也随之上市，他们不再仅仅只能煮饭，还提供了定时，煮饭，保温以及菜单选择等多种功能，实现一锅多用。

内胆加涂了不粘材质，保证煮饭时更不易糊饭，粘锅。

电饭煲在锅盖的设计上也有了不少改变，更有效的保存食物中的水分及营养，不仅美味，而且营养更加丰富。

除此之外，电饭煲也演变出了很多不同类型的产品，紫砂锅就是一例。

湛江作为电饭煲的发源地，其市场容量堪称全国第一，然而就品牌来说，国内综合性家电龙头品牌之一的美的，还是牢居电饭煲市场的第一宝座，2008年全年度内销售量高达1100万台，占4200万台市场容量的四分之一。

从机械式控制，到电子式控制，再到微电脑控制，再是目前将要成
为主流的电磁电饭煲和微压力电饭煲，，电饭煲的控制技术也经历了几个重要阶段。

今天，我们正经历着一个电脑技术迅速发展的时代。

电脑芯片，网络和3C技术已经开始普及和成熟，成本大幅的下降，这就为我们提供了一个绝好的平台和环境，我们应该有信心也有理由将包括电饭煲在内的所有智能家电控制技术做一次大的提升。

因为随着人们生活水平的提高，对电饭煲的要求也越来越高。

日后，煮出来的米饭的可口程度，营养以及是否多功能，是否节能这些因素将成为判断一个电饭煲好坏的标准.
二、电饭煲的基本结构
图1
上图结构是一种双层自动保温式电饭锅的结构图，主要由锅盖、外壳、内胆、开关、发热板和温度控制装置组成。

下面介绍它的主要部件：内胆内胆系采用纯铝板拉伸成型，底部加工呈球面状，使与发热板很好吻合，以提高热效率。

胆的内壁上有刻度，可指示出放米量和放水量。

内胆的边向外翻口，既可增加强度，又可使溢出的饭水流到壳外，以防损坏内部电器零件。

外壳外壳是用冷轧薄钢板拉伸成型，外面喷涂装饰性漆层。

外壳与内胆之间有一层空气间隔，起保温作用，同时可以安装开关、发热板和温度控制装置。

锅盖有的锅盖中央部位嵌有一块玻璃，能观察烹饪情况；有的装有压紧锅盖用的手柄，兼具便携作用。

发热板发热板是将环形金属管状电热元件铸造在铝合金体中，再经加工而成，它具有较好的热传导性能和较大的机械强度，板面形状要求与锅底相吻合，在其中心处装有磁性温度控制元件，如图2所示。

温度控制装置，电饭锅所以能够自动断电和保温，是因为它内部装有磁钢限温器和热双金属片恒温器两个自动装置。

电饭锅主要由发热盘、限温器、保温开关、杠杆开关、限流电阻、指示灯，插座
图2
等主要元部件组成。

三、电饭煲的工作原理
1.限温器的工作原理
发热盘的中央装有一个永久磁环和一个弹簧，煮饭时，按下煮饭开关靠磁钢的吸力带动杠杆开关使电源触点保持接通，当煮饭时，锅底的温度不断升高，永久磁环的吸力随温度的升高不断减弱，当内锅里的水蒸发掉，锅内的温度达到101℃～105 ℃时，磁环的吸力小于其上的弹簧的弹力，限温器被弹簧顶下，带动杠杆开关，切断电源，表明米饭已煮熟。

核心原件是限温器，利用了磁性材料的居里温度来控制锅内温度。

（1）热运动居里点
热运动是磁矩有序的破坏者，因此，强烈的振动或者温度过高造成的剧烈热运动都能造成磁畴的瓦解，从而使铁磁质变成顺磁性。

实验证明，对于每种铁磁质的确存在一临界温度T C称为居里温度（也称居里点）。

当高于这一温度时，铁磁性就将消失。

比如纯铁的居里温度是7700C纯镍是3500C.当温度增加时，由于热扰动影响磁畴内磁矩的有序排列，但在未达到居里温度T C时，铁磁铁中分子热运动不足以破坏磁畴内磁矩基本的平行排列，此时，物质仍具有铁磁性，而其自发磁化强度随温度升高二降低，如果温度继续升高达到居里点时，物质的磁性
发生突变，磁化强度M(实为自发磁化强度)剧烈下降，因为这时分子热运动足以使相邻原子（或分子）之间的交换耦合作用突然消失，从而瓦解了磁畴内磁矩有规律的排列，此时磁畴消失，铁磁性变为顺磁性。

是铁磁质丧失铁磁性的临界温度。

叫做居里点。

磁畴的出现或消失，伴随着晶格结构的改变，所以是一个相变过程。

居里点就是发生相变的温度，它和熔点一样，因物质的不同而不同。

①居里温度的磁转变计算
磁转变是指顺磁和铁磁、反铁磁、螺旋磁性及其他磁有序结构之间的转变。

按埃伦范斯特的分类，磁转变属于第二类相变。

这类相变的特点是：物体的形态在通过相变点时不发生任何跃变，因此物体的热力学状态函数(如能量、体积、熵等)是连续的; 而只是对称性发生改变。

对于磁相变，只涉及到磁矩体系。

如顺磁-铁磁转变是由原子 (离子) 磁矩的无序排列转变到取向一致的有序排列，而物体的晶体结构、原子或离子的位置不发生任何变化。

通常可以用一个参量-有序度来描述有序的程度。

对于不同的系统，其定义可以不同。

但是，它们都要满足：在无序相中，有序度为零，在不同程度的有序相中，它具有非零的值。

在第二类相变中，有序度的变化是连续的; 而对于第一类相变，有序度是以跃变的方式变为零的。

对于铁磁体，有序度σ可以定义为相对磁化强度M/M0。

在高于居里点的顺磁状态σ=0，而在居里点以下0<σ≢1。

如前所述，在磁转变中，热力学状态函数不发生跃变。

即热力学势函数φ的一级微商是连续的，数学表示为：
然而，对于磁转变，这些热力学状态函数的微商则发生突变：即比热、膨胀系数、磁化率：
在转变点均有突变点。

上述物理量在磁转变中的突变现象在实验中都已观察到了。

在理论上，朗道 (Landau) 的唯象的第二类相变理论给出了解释。

下面仅就顺磁-铁磁转变对朗道理论做一些介绍。

如前所述，定义有序度σ为相对自发磁化强度σ=M/M0。

在接近居里点处的铁磁相，σ很小，因此可将热力学势函数展成σ的幂级数。

对于简单的一维情况：
φ=φ0+ασ+Aσ2+Bσ3+Cσ4+…… (9-160)
考虑到居里点以上 (T>T C) σ=0为稳定态，此时φ有极小值，则：
可以得到α=0，A>0。

当T<T C时，σ=0的态为不稳定态，则要满足：
则得到α=0，A<0。

因此α≡0，可以设：
A=a(T-T C) (9-161)
式中a是常数。

又考虑到对于各向同性铁磁体，对σ的展开应该是偶数幂的，因此：
φ=φ0+a(T-T C)σ2+c(T)σ4+…… (9-162)
根据居里点附近热力学势函数的极值条件∂φ/∂σ=0，可以得到：
略去高次项，可以得到：
这个结果与分子场理论得到的临界点展开的结果是一致的。

下面计算在居里点附近的比热和磁化率的变化。

②比热
根据C=-T∂2φ/∂T2可以得到
可见在居里点比热是不连续的。

③磁化率
为了计算磁化率，需要考虑加弱均匀磁场H的情况。

此时，热力学势中增加了一项-μ0M0Hσ
φ=φ0+a(T-T C)σ2+Cσ4-μ0MHσ (9-166)
由于x T＝M0(∂σ/∂H T)，则 (9-167)
当T>T C时，σ=0
当T<T C时，σ≠0，考虑H是弱场，将H=0时的σ值 (9-163)式代入(9-167)式，得到：
当T=T C时，χT是发散的，因此在通过居里点时磁化率是不连续的。

朗道理论虽然解释了磁转变的性质，但在很接近居里点的区域内与实验不符，如比热随温度变化的规律，磁化率在居里点的发散等。

其原因是朗道理论忽略了有序度的局部涨落 (fluctuation)，对于磁转变来说，是忽略了磁矩取向的短程有序的存在。

当温度升高到居里点附近时，虽然长程序基本消失，由于涨落，在一定温度范围内还存在短程有序。

铁磁与顺磁居里点的区别就来源于此。

在实验上，通过中子的临界散射已经证实了短程有序的存在。

图是镍的小角度散射强度的温度关系曲线，可以看到在居里点处，小角度散射强度达到一个尖锐的极大值。

图3 镍的小角度散射强度与温度的关系
在理论上，金斯伯格(Ginzburg)和朗道(Landau)以有序度是坐标的函数
来表示涨落现象。

这样，在热力学势函数中增加了|σ(r)|2项，则在磁场H()中热力学势函数可表示为：
对于三维铁磁体：
由于r点的有序度与其他点的有序度有关，因此，广义磁化率x(-′)满足关系式：
式中Hm 是磁场强度的幅值，当激励电流稳定且按正弦变化时，则Hm 恒定，由此得：μ∝)(B eff ε ,00)(→→B eff εμ，当此时温度Tc 称居里点。

注意：µ为介质的磁导率，是个反映介质磁化特性的物理量。

显然，我们完全可用测出的εeff （B ）～T 曲线来确定温度TC 。

具体作法是，先根据实验数据做出εeff （B ）～T 曲线，然后在曲线斜率最大处作其切线，该切线与横轴相交的一点即为居里温度TC 。

如图19-3 所示。

这是因为在居里点，铁磁材料的磁性发生突变，所以要在斜率最大处作切线。

又因为在居里点以上时， 铁磁性己转化为顺磁性 ，且本实验的交变磁场较弱，所以对顺磁性物质引起的磁化是很弱的,但有一个很小的值,故无论如何升高温度，εeff （B ）都不会为零。

2.双金属片恒温器的工作原理
又叫磁钢。

它的内部装有一个永久磁环和一个弹簧，可以按动，位置在发热盘的中央。

煮饭时，按下煮饭开关时，靠磁钢的吸力带动杠杆开关使电源触点保持接通，当煮米饭时，锅底的温度不断升高，永久磁环的吸力随温度的升高而减弱，当内锅里的水被蒸发掉，锅底的温度达到103±2C时，磁环的吸力小于其上的弹簧的弹力，限温器被弹簧顶下，带动杠杆开关，切断电源。

磁钢限温器将电饭锅电源切断，且不能复位，想要饭熟后自动保温，可在磁钢限温器上并联一个双金属片恒温器，它是两种热膨胀系数不同的材料经轧制而成的开关，如图所示，在常温下，双金属片处于平直状态，随着温度的不断升高，两层热膨胀系数不同的材料发生热膨胀的长度不同，热膨胀系数大的金属被热膨胀系数小的金属拉成弯曲状，温度越高，弯度越大，当拉到一定程度时，弯曲点带动触电分离，达到断开电源的目的，当温度下降时，双金属片又恢复原来状态，触点再度闭合，如此反复工作，达到保温作用，通常恒温，电饭锅的温度维持在60 ℃~70 ℃左右。

3.电路控制原理
如图所示，是电饭煲电路简图。

其中，K1为磁钢式限温开关，K2为双金属片
保温开关，R为电热盘中管状电热元
件，T为热熔式超温保护器，R1、R2
为限流电阻，L1为煮饭指示红色氖
灯，L2为保温指示黄色氖灯。

试述电
饭煲的工作过程。

原理如下：电饭煲的奇异功能，就在于K1、K2两个开关的妙用。

插头插入电路，闭合K1之前，你会看到红、黄两指示灯交替发光。

内锅温度开始较低，双金属片开关K2自动接通，L2支路被短路，黄灯L2不亮，红灯亮，且 R发热。

当内锅温度达到70摄氏度—80摄氏度时，K2自动断开，由于R<<R1，L1支路被R短路，红灯L1熄灭，L2支路与R串联，黄灯发亮。

由于R2阻值很大，所以，流经L2、R2、R、T回路的电流很小，R消耗的电能很少，内锅温度降低。

当温度低于70摄氏度时，K2再自行接通。

如此循环，内锅温度保持在70摄氏度—80摄氏度之间，饭煮不熟。

用手按下磁钢式限温开关K1，此时L2支路被短路，黄灯L2不亮，L1支路与R并联，红灯L1亮且R持续发热。

当内锅温度达100摄氏度时，内锅中的水汽化完。

饭煮熟后，K1自动跳开，如同K2自动跳开一样的道理，进行上一段分析中的循环，米饭温度保持在70摄氏度—80摄氏度范围。

一旦磁钢式限温开关 K1失灵，内锅温度过高时，热熔式超温保护器T将发挥作用，使电路断开。

四、电饭煲发热盘的基本情况
发热盘是电饭煲的主要发热元件，这是一个内嵌电发热管的铝合金圆盘，内锅就放在它上面，取下内锅就可以看见。

发热盘是通过发热管内的电阻发热丝将电能转化成热能，由发热盘表面通过热传递将热量传递给内锅，实现对内锅的加热，从而加热电饭煲中的食物。

其主要由铸铝、发热管、接线片和硅胶帽组成。

对于电饭煲的发热盘，铸铝的成份和发热管的结构尤其重要，决定着整个发热盘的性能和质量。

1、铸铝材料的成份
因为铸铝材料的成份直接决定了发热盘的熔点，并对发热盘的性能有重大影响，所以对铸铝材料的成份比例企业都做了严格的要求。

其行业标准如下：
（1）需要供应商签订发热盘成份标准协议。

这是告诉供应商我们企业的要求，在采购初期就强硬地杜绝滥竽充数。

（2）设计图纸上进行明确成份标识。

不仅二度提醒供应商保证质量，更作为检验标准进行严格检验。

（3）入厂时严格按照成份要求进行抽检，必要时进行全检。

2、发热管的结构
电饭煲发热盘的发热管一般为金属管。

，主要由引出棒、封口材料、管材、填充材料、电阻发热丝五个部分组成。

上述各组成的材料选择是决定其性能的关键，具体要求如下：
（1）引出棒：A3#钢
(2）封口材料：704硅胶。

（3）管材：10#钢镀铜或电黑。

(4）填充材料：氧化镁混合物，震实密度≣2.85g/cm3。

(5）电阻发热丝：牌号OCr25Al5的铁铬铝合金，含铝量4.5%~6.5%，含铬量23%~26%。

最常见的发热盘为单圈发热盘，其根据引出棒的结构又细分为无交叉发热盘和交叉环绕式发热盘。

交叉环绕式发热盘在圆周方向的发热成像比较均匀，而无交叉发热盘引出棒与其余位置有明显的温度差。

这就导致在煮饭时，冷端与热端的米饭受热不均匀。

故一般设计为引出棒交叉的结构。

3、发热盘的弧度：发热盘与内锅的接触是否紧密，直接关系到发热盘的传热效率。

一般把发热盘表面设计成弧形，内锅底部也设计成相应的弧形，使发热盘表面与内锅底部贴合，实现热能的高效率传导。

通常认为最好是把发热盘表面和内锅底部的弧度设计成相同，就能使发热盘与内锅完全贴合。

实验证明，发热盘在受热以后弧度会出现轻微的变化。

弧度差为常温下发热盘的弧度减去200℃温度下发热盘的弧度：在200℃时，发热盘中间部位会往上变形，导致弧度减小约30。

所以为了使发热盘在工作状态下更好地与内锅底部贴合，在设计时应把发热盘的弧度设计得比内锅底部弧度大30。

4、发热盘的厚度：是指发热管离盘面的距离，也直接关系到发热盘防干烧的性能。

发热盘的厚度太薄，会导致其局部的温度升高较快，当温度超过铸铝的熔点时，发热盘就容易熔化。

故要求发热盘的厚度满足3.0mm到3.2mm。

5、发热盘的图片
五、电饭煲的发展方向
方向一、显示屏的顶部化：电饭煲的操作显示屏一般在侧面，但显然顶部显示屏更符合人性化的思路，目前的技术已经将顶部的隔热层处理的非常好，所以未来几年将有更多款式的饭煲将操作显示屏放在电饭煲的顶部。

方向二、大按键的应用：无论是高档的方煲还是普通的圆煲，大按键产品的应用都是一个明显的趋势，操作简单化与大按键未来将同步发展，被大多数消费
者所认可。

方向三、H技术在高端产品的应用：这也是目前电饭煲行业内最高端的技术之一。

方向四、电饭煲的微压化：应用了微压技术的电饭煲内的压力一般较小，低于1.2个大气压水平，在压力的作用下，内胆力水分和热量可以很充分的渗透到米粒的内部，煮出好味道的米饭。

六、结束语
通过查看书籍、上网我对电饭煲的发展历史、基本结构和工作原理尽进行了简单的了解。

在我们组我主要负责讲解发热盘的工作原理和基本结构。

通过对发热盘的铸铝成份、发热管结构以及整体结构的探究，加深了我对发热盘的选材和结构设计的了解。