主要器件结构和工作原理

第八章　微波炉的原理与维修

微波炉按控制方式分有机械式和电脑式。按加热方式分有微波式、微波+电加热式、微波+光波式。

一、微波炉概述

微波是频率非常高的电磁波，家用微波炉一般采用2450MHz ±25MHz的电磁波。其特点如下:①微波在传输过程中遇到金属就会反射，为此，微波炉炉腔采用钢板或不锈钢板，以使微波在炉内来回穿透食物，加强热效率。②微波能够穿透一般的陶瓷、玻璃、耐热塑料、木器、竹器、纸板等绝缘材料，这些材料可做微波炉器皿。③各类食品均可吸收微波，微波使食物内的分子振荡、摩擦产生热能。④微波是电磁波的一种，过量的微波会对人的中枢神经系统造成损害。在微波炉的2450MHz频率段中，主要危害眼睛等部位。

二、主要器件结构和工作原理

如图8-1所示，微波炉由电器控制、高压整流器、磁控管、加热腔体和冷却系统等组成。电网220V电压通过电器系统控制，再通过高压整流电路变换为4000V左右的直流高电压送磁控管转换为微波。微波能通过波导传入加热腔内，由于加热腔是金属材料制成的，微波不能穿透，只能在炉腔内反射，并反复穿透被加热的食物，为被加热的食物所吸收，从而完成加热过程。

电器控制部分起调节加热功率、加热时间等作用。冷却系统则对工作中的高压整流器和磁控管进行冷却，防止温度过高，保证微波炉稳定、正常地工作。

如图8-2所示是微波炉的基本结构，是由门体部件、控制面板部件、风扇架部件、底盘部件、炉体部件、炉体内部部件六大部分组成。

图8-1　微波炉工作原理

图8-2　微波炉基本结构
1－门体部件;2－控制面板部件;3－风扇架部件;
4－底盘部件;5－炉体内部部件;6－炉体部件

(一)磁控管

磁控管如图8-3所示，结构示意图如图8-4所示，磁控管属于真空器件。磁控管内有一个用导电率高、气封性好的无氧铜制的阳极，其中有若干个谐振腔，是产生高频谐振的回路。磁控管中还有一个发射电子的阴极，一个对阴极加热的灯丝。灯丝得电发光，对阴极加热，阴极发射电子，电子受阳极高电压吸引流向阳极，作为电子作用空间。利用永久磁铁或电磁铁，在阳极、阴极之间，采用适当的参数，使阴极发射的电子，在作用空间作圆周运行。由于谐振腔的作用，在此过程中，完成电能向磁能的转换，再以需要的方式输出。在微波炉中，磁控管常是阳极接地，阴极接负高电压，以保证安全。

图8-3　磁控管的外形

图8-4　磁控管结构示意图

(二)高压变压器

高压变压器又称高压稳定变压器，初级、次级、灯丝三个线圈分别绕在中间芯柱上，输出1800V以上和3.2V左右两组交流电压。1800V以上交流电压经倍压整流为4000V以上，加到磁控管的阴极电压，3.2V送到磁控管的灯丝端子。为了安全，几乎所有微波炉中的磁控管阳极都接地，阴极接负高压。所以，变压器的次级高压总有一端与地相连。

高压电容又叫高压谐振电容，其耐压在2100V上下，作滤波用。高压二极管，其耐压在万伏以上，额定电流为1A，作整流用。高压变压器的高压端和高压电容、高压整流二极管组成半波整流倍压电路，起整流作用，即将高压交流电变成高压直流电，提供给磁控管。

(三)电脑板

电脑板由CPU、晶体、三极管、直流继电器、低压变压器等众多器件组成。CPU为核心，用于检测用户指令、检测炉门开/闭状态，然后根据程序设置将用户指令和炉门状态进行逻辑处理后，确定相应输出电压，以控制外接三极管导通/截止状态，来控制主继电器(又称时间继电器、炉灯继电器)、电源直流继电器、烧烤继电器的吸合/释放状态，从而控制微波炉转盘、风扇电机、炉灯、高压变压器初级、烧烤器等220V供电路的通/断，实现对微波炉加热时间、加热功率、加热方式的控制。

三、微波炉常见故障检修

(一)维修规则

维修微波炉时必须遵照以下规则，避免造成意外或机器受损:①维修前必须拔掉电源插头。②拆开外壳通电试验之前，在对高压电容放电后，应先将高压变压器的初级一个插头拔下，以防止微波对人体的伤害。③禁止测试高压电路中的电压，包括磁控管的灯电压。在任何形式的烹调期间，高压变压器的高压端子总是存在高压的，因此没有必要也不建议对高压进行测试。④更换和检查微波系统器件前应对高压电容放电。微波炉停止工作后，高压电容器内的充电持续时间约30秒，因此，更换或检查零部件之前必须对高压电容放电。改用改锥将高压电容的负压端和微波炉壳体间短路放电，也可通过测量高压电容两端电压放电(利用万用表内电阻)。⑤更换第一、第二级开关、监控开关必须为联锁式，且开关通断必须与原开关状态一致，更换后需进行调整。⑥更换零件均符合原规格要求。⑦维修后重新接通电源前，应确保器件连接、安装正常。有关紧固螺钉安装正确且紧固。无论在电气和机械方面，均需接地线。切勿改动微波炉的内置安全设施。

(二)注意事项

①禁止用二芯导线的电源线启动微波炉，微波炉在设计时已被确定只有接地才能使用，因此，在维修之前必须确保微波炉接地良好。②接触微波炉的任何电器元件、导线或更换零部件时，应拔出电源插头。操作中不要用非绝缘工具触碰线路中的导线。③维修人员在磁控管附近操作或更换磁控管时，必须取下手表。④易于拆掉并可能触及到250V以上的器件有磁控管、高压变压器、高压电容、高压保险。⑤倘若磁控管波导管、导线安装使用不当，便会泄漏微波，维修人员切勿碰触，必须确保所有输入、输出微波接驳装置、波导管、凸缘、垫圈都在附有微波能源吸收负载的情况下，才能启动微波炉。⑥禁止测试高压电路中的电压，包括磁控管的灯丝电压。⑦防止触电和微波辐射，不要在磁控管或传导微波部件工作时检修。⑧下列情况可导致微波泄漏，切勿启动微彼炉: a.由于机门弯曲或门铰链损坏，使机门不能紧贴门框。b.机门的修边或密封垫受损。c.门钩及门体固定在上、下铰链上调整不当，开关托架安装不当。d.微波炉明显受损。e.机门未能正确紧闭。f.知道联锁系统、炉门或微波炉装配失灵时，切勿启动微波炉。所有受损部件必须予以更换。

维修结束后的检查:①零部件修理或更换后，必须确保微波炉的螺钉既不松动也没有丢失，以防微波泄漏。②接通电源之前必须确保所有电器元件连接紧密。③检查微波泄漏。

微波能量泄漏测试步骤:测试用具有微波能量测量仪，600mL烧杯，水银温度计或数字温度计。下面是测量三星M9G77微波炉的步骤:①将(275±15)mL，(20±5)℃的水加入到600mL的烧杯中，然后将烧杯置于微波炉中心。②启动微波炉并用微波能量仪测定微波泄漏。③设置双量程测量仪至2450MHz。④测量微波泄漏时，要用5.08cm厚隔离锥的探针，探针需垂直于炉门。把探针的隔离锥放在炉的连接处，并且垂直于接缝移动。同样按上述方式测量观察窗和排气孔。测量时设置探针的移动速度为2.54cm/s。如果对门缝的泄漏测量接近拐角处，要使探针垂直于测量区域，紧靠隔离锥的探针与金属的距离不小于5.08cm，如果小于5.08cm，会导致错误的读数。⑤维修或调整后测试，微波泄漏量必须小于5mW/cm2。注意:测试探针必须固定在手柄上，否则当操作者的手位于手柄和探针之间时会导致错误的读数。怀疑有泄漏时，不要沿着微波炉表面水平移动探针，这有可能损坏探针。

(三)常见故障检修

1)常见故障检修

常见故障检修见表8-1。

表8-1　微波炉常见故障检修表

续表

续表

注　①所有这些开关必须同时更换(参阅测试与调整)。检查功率继电器　　　触点的连续性，如有连续性，把功率继电器也换掉。
　　②更换高压变压器时要检查二极管和磁控管。
　　③大的接触电阻会导致磁控管灯丝电压降低和磁控管输出降低以及　　　间歇振荡或两者都有。

2)微波炉常见故障检修实例

如:全无反应，保险管熔断

一般是高压器件短路或严重漏电，如磁控管短路，高压二极管、高电压电容击穿，双向二极管击穿，门联锁开关损坏。对于电脑控制式机型，还要考虑低压变压器是否损坏，压敏电阻是否击穿。

故障检修:①拔掉电源插头，先将高压电容存储的电压放掉。②拔掉变压器次级的高压绕组引出线，测量高压接线柱与炉下底盘(外壳)之间电阻，若测量电阻值很低，则说明次级的高压绕组已经短路，需修复或更换变压器。注意拆卸变压器时，应先拆除变压器初级、次级所有引线，然后再拆下固定变压器的螺丝。③测量磁控管灯丝两端电阻，灯丝对外壳电阻正常值分别小于1Ω和无穷大，否则已损坏，应更换。④检查高压二极管、高电压电容是否击穿。⑤用R×10kΩ挡测量双向二极管，正反向电阻应为无穷大，若有阻值，则为损坏，应更换。如果手头没有可换器件，也可去除不用，但失去了相应的保护作用。⑥检查联锁开关。如果说炉门打开时，门第一级联锁开关仍处于接通状态，即已接通高压变压器220V供电电路，则为损坏。⑦对于电脑控制式机型，还要检查电脑板上低压变压器，若有烧焦或初级开路，则为损坏。检查压敏电阻有裂纹、黑炭点、炸飞仅剩炭状芯片为损坏。