Устройство микроволновки

Устройство и конструкция СВЧ-печи

Главная деталь в любой СВЧ печи – это магнетрон. Магнетрон – это такая специальная вакуумная лампа, которая создаёт СВЧ-излучение. СВЧ-излучение весьма интересным образом воздействует на обычную воду, которая содержится в любой пище.

При облучении электромагнитными волнами частотой 2,45 ГГц молекулы воды начинают колебаться. В результате этих колебаний возникает трение. Да, обычное трение между молекулами. За счёт трения выделяться тепло. Оно то и разогревает пищу изнутри. Вот так вкратце можно объяснить принцип действия микроволновки.

Конструкция микроволновки.

Конструктивно микроволновая печь состоит из металлической камеры, в которой приготавливается пища. Камера снабжена дверцей, которая не позволяет излучению выйти наружу. Для равномерного разогрева пищи внутри камеры установлен вращающийся столик, который приводится в движение мото-редуктором (мотором), который сокращённо называется T.T.Motor (Turntable motor).

СВЧ-излучение генерируется магнетроном и через прямоугольный волновод подаётся в камеру. Для охлаждения магнетрона во время работы служит вентилятор F.M (Fan motor), который прогоняет холодный воздух через магнетрон. Далее нагретый воздух от магнетрона через воздуховод направляется в камеру и также используется для нагрева пищи. Через специальные неизлучающие отверстия часть нагретого воздуха и водяной пар выводится наружу.

В некоторых моделях СВЧ-печей для формирования равномерного нагрева пищи используется диссектор, который устанавливается в верхней части камеры микроволновки. Внешне диссектор напоминает вентилятор, но он предназначен для создания определённого типа СВЧ-волны в камере так, чтобы осуществлялся равномерный прогрев пищи.

Электрическая схема микроволновки.

Давайте взглянем на упрощённую электрическую схему рядовой микроволновки (кликните для увеличения).

Как видим, схема состоит из управляющей части и исполнительной. Управляющая часть, как правило, состоит из микроконтроллера, дисплея, кнопочной или сенсорной панели, электромагнитных реле, зуммера. Это «мозги» микроволновки. На схеме всё это изображено отдельной платой с надписью Power and Control Curcuit Board. Для питания управляющей части микроволновки используется небольшой понижающий трансформатор. На схеме он отмечен как L.V.Transformer (показана только первичная обмотка).

Микроконтроллер через буферные элементы (транзисторы) управляет электромагнитными реле: RELAY1, RELAY2, RELAY3. Они включают/выключают исполнительные элементы СВЧ-печи в соответствии с заданным алгоритмом работы.

Исполнительные элементы и цепи — это магнетрон (Magnetron), мото-редуктор столика T.T.Motor (Turntable motor), охлаждающий вентилятор F.M (Fan Motor), ТЭН гриля (Grill Heater), лампа подсветки O.L (Oven Lamp).

Особо отметим исполнительную цепь, которая является генератором СВЧ-излучения.

Начинается эта цепь с высоковольтного трансформатора (H.V.Transformer). Он самый здоровый в микроволновке. Собственно, это и не удивительно, ведь через него нужно прокачать мощность в 1500 — 2000 Вт (1,5 — 2 kW), необходимых для магнетрона. Выходная же (полезная) мощность магнетрона 500 — 850 Вт.

К первичной обмотке трансформатора подводится переменное напряжение сети 220V. С одной из вторичных обмоток снимается переменное напряжение накала 3,15V. Оно подводится к накальной обмотке магнетрона. Накальная обмотка необходима для генерации (эмиссии) электронов. Стоит отметить, что ток, потребляемый этой обмоткой, может достигать 10A.

Другая вторичная обмотка высоковольтного трансформатора, а также схема удвоения напряжения на высоковольтном конденсаторе (H.V.Capacitor) и диоде (H.V. Diode) создаёт постоянное напряжение в 4kV для питания анода магнетрона. Ток анода небольшой и составляет где-то 300 мА (0,3A).

В результате электроны, эмитированные накальной обмоткой, начинают своё движение в вакууме.

Особая траектория движения электронов внутри магнетрона создаёт СВЧ-излучение, которое и нужно нам для нагрева пищи. СВЧ-излучение отводится из магнетрона с помощью антенны и поступает в камеру через отрезок прямоугольного волновода.

Вот такая несложная, но весьма изощрённая схема является неким СВЧ-нагревателем. Не стоит забывать, что сама камера СВЧ-печи является элементом данного СВЧ-нагревателя, так как представляет, по сути, резонатор, в котором возникает электромагнитное излучение.

Кроме этих элементов в схеме микроволновой печи есть множество защитных элементов (см. термовыключатели KSD и аналоги.). Так, например, термовыключатель контролирует температуру магнетрона. Его штатная температура при работе где-то 80 0 – 100 0 C. Этот термовыключатель крепится на магнетроне. По умолчанию он не показан на упрощённой схеме.

Другие защитные термовыключатели подписаны на схеме, как OVEN THERMAL CUT-OUT (устанавливается на воздуховоде), GRILL THERMAL CUT-OUT (контролирует температуру гриля).

При наличии нештатной ситуации и перегреве магнетрона термовыключатель размыкает цепь, и магнетрон перестаёт работать. При этом термовыключатель выбирается с небольшим запасом — на температуру отключения 120 – 145 0 С.

Весьма важными элементами микроволновой печи являются три переключателя, которые встроены в правый торец камеры СВЧ-печи. При закрытии передней дверцы два переключателя замыкают свои контакты (PRIMARY SWITCH – главный выключатель, SECONDARY SWITCH– вторичный выключатель). Третий – MONITOR SWITCH (контрольный выключатель) – размыкает свои контакты при закрытии дверцы.

Неисправность хотя бы одного из этих выключателей приводит к неработоспособности микроволновки и срабатыванию плавкого предохранителя (Fuse).

Чтобы снизить помехи, которые поступают в электросеть при работающей СВЧ-печи, имеется сетевой фильтр — NOISE FILTER.

Дополнительные элементы микроволновки.

Кроме базовых элементов конструкции, микроволновка может быть оснащена грилем и конвектором. Гриль может быть выполнен в виде нагревательного элемента (ТЭН’а) или инфракрасных кварцевых ламп. Эти элементы микроволновки очень надёжны и редко выходят из строя.

Нагревательные элементы гриля: металло-керамический (слева) и инфракрасный (справа).

Инфракрасный нагреватель представляет собой 2 последовательно включенные инфракрасные кварцевые лампы на 115V (500 — 600W).

В отличие от микроволнового нагрева, который происходит изнутри, гриль создаёт тепловое излучение, которое разогревает пищу снаружи внутрь. Гриль разогревает пищу медленнее, но без него невозможно приготовить поджаристую курочку .

Конвектор — это, не что иное, как вентилятор внутри камеры, который работает в паре с нагревателем (ТЭН’ом). Вращение вентилятора обеспечивает циркуляцию горячего воздуха в камере, что способствует равномерному прогреву пищи.

Про фьюз-диод, высоковольтный конденсатор и диод.

Элементы в цепи питания магнетрона обладают интересными свойствами, которые нужно учитывать при ремонте микроволновки.

Так, по умолчанию, высоковольтный конденсатор (H.V.Capacitor) имеет встроенный резистор.

Он служит для разряда конденсатора. Дело в том, что конденсатор находится под высоким напряжением (2 кВ), и поэтому после выключения СВЧ-печи требуется его разряд. Это предохранительная мера. Также бывает, что резистор внутри конденсатора перегорает, и конденсатор не разряжается. Поэтому перед проведением ремонта микроволновки рекомендуется принудительно разряжать конденсатор на корпус.

Внешний вид высоковольтного конденсатора 1.0µF * 2100V AC.

Высоковольтный диод (H.V. Diode) является комбинированным элементом и состоит из целой вереницы последовательно включенных диодов. Это позволяет составному диоду работать с высоким напряжением. Но в этом кроется подвох. Дело в том, что протестировать такой диод стандартной методикой проверки не удастся. Мультиметр просто не сможет «открыть» такой диод из-за того, что пороговое (прямое) напряжение отпирания (V_F) диодов складываются. В результате в прямом и обратном включении высоковольтный диод будет иметь высокое сопротивление.

Так, например, для диода HVR-1X3 максимальное прямое напряжение (V_F) составляет 11V. Если учесть, что обычно падение напряжения на переходе в прямом включении (V_F) у кремниевых диодов составляет 1 — 1.1V, то получается, что в диоде HVR-1X3 ориентировочно смонтировано 10 последовательно включенных диодов.

Максимальное постоянное обратное напряжение такого диода — 12kV!

В некоторых микроволновых печах параллельно высоковольтному конденсатору устанавливается фьюз-диод (защитный диод). По сути, фьюз-диод — это двунаправленный высоковольтный супрессор. Он служит для того, чтобы защитить конденсатор от завышенного рабочего напряжения, которое чревато выходом из строя последнего. Но на практике чаще бывает так, что он сам и выходит из строя. В таком случае ремонтники просто удаляют его из цепи, как ненужный аппендикс. На деле оказалось, что микроволновки прекрасно работают и без такого диода.

Для тех, кто желает более детально разобраться в устройстве СВЧ-печей, подготовлен архив с сервисными инструкциями микроволновых печей (Daewoo, SANYO, Samsung, LG). В инструкции приведены принципиальные схемы, схемы разборки, рекомендации по проверке элементов, список комплектующих.

Также рекомендуем ознакомиться с книгой «Ремонт микроволновых печей».

yourmicrowell.ru

Двигатель поворотного стола

Для полноценной реализации функций поворотного стола, двигатель его привода должен обладать малыми оборотами вращения и довольно большой величиной крутящего момента. При этом, для снижения стоимости печи, он должен быть прост технологически в производстве и питаться от источника переменного напряжения.

В современных микроволновых печах для этих целей применяется синхронный двигатель малой мощности (Рисунок 1). Синхронный двигатель состоит из статора представляющего собой одну круговую обмотку, намотанную на каркасе в виде кольца и ротора, который является постоянным магнитом. Мощность такого двигателя не велика и составляет приблизительно 4Вт., а количество оборотов ротора равняется частоте тока питающей сети. Для снижения количества оборотов двигателя и для повышения крутящего момента, такие двигатели оснащены редуктором, расположенным в одном корпусе с элементами двигателя. В итоге получается довольно компактное устройство с малым количеством оборотов – 5 – 6 оборотов в минуту и с весьма большим усилием на выходе, способным поворачивать поддон, нагруженный продуктами весом в несколько килограмм, на протяжении длительного времени.

Обмотка двигателя намотана медным проводом на круглом пластиковом каркасе. Для удобства подвода питания, концы обмотки выведены под плоские клеммы. Каркас обмотки помещен на дно круглого металлического корпуса, в центре которого, размещена, ось ротора. Ротор состоит из цилиндра, представляющего собой постоянный магнит. В центр цилиндра запрессована пластиковая втулка – выполняющая, роль подшипника. Для взаимодействия с редуктором, вал ротора оснащен зубчатой шестерней. Сверху обмотку двигателя фиксирует металлическая пластина, которая одновременно – является основанием редуктора.

На пластине размещены стальные оси, на которых вращаются шестерни редуктора. Для бесперебойной работы и предотвращения преждевременного износа деталей, механизм редуктора обильно смазан смазкой. Для защиты от внешних воздействий и попадания пыли внутрь, вся конструкция двигателя плотно закрыта металлической крышкой (Рисунок 2).

Выпускаемые современной промышленностью двигатели поворотного стола могут отличаться друг от друга, как конструкцией редуктора – это, прежде всего форма выходного вала адаптированная под конкретный вид переходной муфты, так и параметрами самого двигателя, в частности напряжением питания и мощностью. Информация о параметрах двигателя размещена на наклейке приклеенной к нижней части его корпуса (Рисунок 3).

Неисправности в двигателе поворотного стола могут возникать, как в электрической его части, так и в механической. Чаще всего, в результате различного рода перегрузок, выходит из строя редуктор двигателя. В более ранних моделях двигателей, применялся редуктор, шестерни которого были выполнены из металла. Шестерни редукторов современных двигателей, как правило, изготавливаются из пластика, что делает двигатель более дешевым в производстве, но отрицательно сказывается на его качестве. Шестерни из пластика менее прочны, чем металлические и больше подвержены различного рода деформациям в процессе эксплуатации.

Часто встречается такое явление, как сворачивание вала двигателя (Рисунок 4). Такое может произойти в, следствии перегрузки или искусственного торможения поворотного стола. При эксплуатации своей микроволновой печи, будьте внимательны! Соблюдайте все условия и рекомендации, изложенные в инструкции по эксплуатации. Не нагружайте поворотный стол больше, чем положено и внимательно следите, что бы помещенная в камеру печи посуда, при вращении поворотного стола, не задевала края камеры и тем самым не тормозила поддон. При наличии запасных частей или двигателя с другой неисправностью, вышедший из строя редуктор, можно легко отремонтировать. Для получения доступа к механизму нужно отогнуть четыре крепежных лепестка удерживающих крышку редуктора (на рисунке 1 обозначены желтыми стрелками), затем, острым инструментом, аккуратно поддеть и снять крышку, заменить вышедшую из строя шестерню и собрать двигатель в обратном порядке. При сборке, проследите, что бы оси всех шестеренок попали в свои отверстия в крышке редуктора.

К неисправностям электрической части двигателя, относятся обрыв или межвитковое замыкание обмотки двигателя. Проверить обмотку на обрыв, можно с помощью омметра. Обмотка двигателя рассчитанного на рабочее напряжение 220В., намотана очень тонким проводом и содержит довольно большое количество витков, поэтому величина сопротивление такой обмотки, может достигать 13 – 15кОм. Сопротивление обмотки двигателей рассчитанных на низкие напряжения питания – 30В. и 21В., имеет более низкое значение и лежит в пределах 100 – 200Ом. Если омметр показывает «бесконечность» — обмотка оборвана.

Межвитковое замыкание обмотки двигателя, без специального прибора, определить трудно. Но работа двигателя с замкнутой обмоткой почти всегда сопровождается чрезмерным нагревом двигателя, а это можно определить простым осмотром.

В микроволновой печи, двигатель поворотного стола размещен в нижней ее части и крепится к днищу камеры печи посредством винтов – саморезов. Вал двигателя имеет выход во внутрь камеры. В случае необходимости замены двигателя, совсем не обязательно разбирать всю микроволновку. В днище любой печи, есть закрытое технологическое окно. Для открытия этого окна и получения доступа к двигателю, необходимо бокорезами перекусить перемычки, как это показано на рисунке 5, и снять крышку окна. Затем открутить винт крепления двигателя, снять разъем с клемм питания и извлечь неисправный двигатель. Установить новый двигатель в обратном порядке, перевернуть крышку технологического окна и вставить выступы крышки в пазы сделанные в днище печи. Прикрутить крышку винтом – саморезом подходящего размера, через отверстие к днищу микроволновки. Все, замена двигателя завершена.

Внимание! Не пытайтесь провернуть вал редуктора, с помощью какого либо инструмента, удерживая двигатель в руках и касаясь руками клемм питания двигателя! Во первых, такими действиями, вы можете вывести из строя редуктор. Во вторых, помните, что этот тип двигателей обладает обратным эффектом, т. е., если вращать ротор двигателя с номинальной частотой вращения, то двигатель становится генератором и на клеммах питания возникает напряжение по величине соответствующее напряжению питания данного двигателя. Иначе говоря, если вы держите в руках двигатель, рассчитанный на 220В. и вращаете вал редуктора с частотой 5 – 6 оборотов в минуту при этом, касаясь клемм питания руками, то вы можете получить весьма ощутимый удар электрическим током. Будьте осторожны.