Каталог статейКак устроена микроволновая печь: принцип работы и основные узлы.

  Даная статья описывает узлы и блоки микроволновых печей, связь между ними и призвана помочь желающим разобраться в ремонте микроволновок. Опираться в изучении принципа и схемы работы СВЧ мы будем на усреднённую функциональную схему приведённую на рисунке 1.

1. Структурная схема микроволновой печи.

Рисунок 1.

Рассмотрим устройство микроволновки по пути прохождения энергии, начиная с источника энергии, т.е. с сетевого провода и заканчивая камерой в которой находятся разогреваемые продукты...

   Итак, сетевое напряжение, через вилку и шнур 1 поступает на плату фильтра сетевых помех 3 , на этой же плате расположен сетевой предохранитель 2, который перегорает в случае превышения тока потребляемого от сети, при этом полностью обесточив микроволновую печь. Так же на этой плате, зачастую, находится схема плавного пуска магнетрона. Которая обеспечивает в начальный момент включения магнетрона, его работу на меньшей мощности, для плавного его выхода на рабочий режим, без превышения тока в холодной спирали накала.

   После платы фильтра питания, напряжение поступает на цепочку концевых защитных выключателей 4. Обычно их три: 

• SW1 - основной или первичный, выключатель контакты которого первыми размыкаются в момент открытия дверцы СВЧ, прерывая поступление напряжения на первичную обмотку высоковольтного трансформатора.
• SW2 - вторичный он же защитный, он же контрольный выключатель/переключатель. Осуществляет замыкание первичной обмотки высоковольтного трансформатора, после того как цепь питания будет разомкнута выключателем SW1. Это обеспечивает безальтернативное прекращение подачи питания на магнетрон, даже если первичный концевик или контакт схемы управления не разомкнут цепь питания - произойдёт просто короткое замыкание которое спалит сетевой предохранитель.
• SW3 - выключатель разрывающий цепь питания по нулевому проводу.. Иногда работает как датчик открытия двери. В СВЧ с механическим управлением подачей питания на лампочку, вентилятор и мотор тарелки, а в СВЧ с микропроцессорным управлением подаёт информацию об открытии двери для микроконтроллера.

Далее сетевое напряжение поступает на высоковольтный трансформатор T1 управляемое блоком управления 6. Для механических СВЧ - через контакты электромеханического блока управления 6а, для электронных - через контакты силового реле электронного модуля 6б.
В функции блока управления, помимо задания времени нагрева, входит регулировка мощности СВЧ печи. Достигается это за счёт регулировки длительности включенного состояния магнетрона, по отношению к длительности выключенного. Такой способ управления называется широтно импульсной модуляцией (ШИМ).  

Высоковольтный трансформатор THV, повышает сетевое напряжение 220В, до величины примерно 2000В на высоковольтной обмотке, и понижает примерно до 3В на обмотке накала.

С выхода высоковольтной обмотки, через высоковольтный предохранитель F1, напряжение поступает на схему диодного умножителя, реализованную на высоковольтном диоде D1 и высоковольтном конденсаторе C1 . Благодаря этой схеме, на катод магнетрона, поступает постоянное отрицательное напряжение порядка 4000В!
В свою очередь, напряжение с обмотки накала, имеет малую величину, но ток в ней может достигать 10А!Что стоит учитывать при ремонте.

В процессе работы микроволновки, магнетрон очень сильно нагревается, и его необходимо охлаждать. Осуществляется это по средством вентилятора принудительного охлаждения.7. Питание на него подаётся с блока управления.

С антенны магнетрона, называемой в простонародье "колпачком", СВЧ излучение через волновой канал. поступает в камеру микроволновки.Камера представляет собой хорошо экранированный объём, из которого СВЧ волны не могут выйти.Но в результате многократных переотражений, в пространстве камеры образуются множественные пучности напряжённости СВЧ излучения, что приводит к неравномерности нагрева продуктов по камере. Для минимизирования такого эффекта, продукт располагается на тарелке, которая приводится в движение электроприводом - мотором тарелки 8, питание на который подаёт так же блок управления.

Так же во время работы и при открытии дверцы СВЧ, в камере включается лампочка подсветки.

2. Принципиальная схема микроволновой печи.

Вот собственно в кратце мы и описали как работает микроволновая печь. Теперь перейдём к более подробному описанию её узлов и схемы, с примерами из схем реальных устройств, и рассмотрением типовых, наиболее распространённых неисправностей и дефектов. И начнём со схемы микроволновки с механическим управлением и схемой плавного пуска,без гриля, рисунок 2.

Рисунок 2   

   Узел №1 - сетевой шнур с сетевой вилкой.

Его задача - соединить внутреннюю схему микроволновки с электрической сетью. Зачастую со стороны сети подключение осуществляется двухконтактной евровилкой с заземлением, а со стороны микроволновки - разъёмами "мама" с "мечевидными" контактами L(IN) и N(IN) на плате сетевого фильтра.  Несмотря на всё простоту, достаточно часто происходит его поломка, обусловленная зачастую, плохим контактом в розетке электропитания. Из -за того что ток потребляемый микроволновкой от сети, может достигать 10А и более, при плохом контакте в розетке, из за плохого поджима провода или низкого качества самой розетки, сетевая вилка может начать разогреваться, что приводит к ещё большему ухудшению контакта и к ещё большему разогреву и так по спирали до самого разрушения вплоть до возгорания сетевой вилки.

Если у вас на сетевой вилке розетки обнаружены дефекты как на картинке выше, то в первую очередь следует проверить качество розетки от которой запитана микроволновка.

Так же не редки случаи повреждения шнура микроволновки от посторонних горячих предметов - горелки, свечки, плитки....В таком случае рекомендовано заменить шнур на новый или хотя бы устранить нарушение изоляции.

 Узел №2 - сетевой предохранитель.

На рисунке 2 обозначен F1. Это защитное устройство, предназначенное для отключения питания микроволновки, при возникновении превышения максимального тока потребления. Происходит это зачастую в результате поломки внутри СВЧ, и благодаря сработке предохранителя, пользователь получает защиту от пожара и от СВЧ излучения. 
Помните! - сгорание сетевого предохранителя говорит о том ч то в устройстве уже что то сломалось, и предохранитель защищает не микроволновку от поломки, а вас от пожара!!!

 Узел №3 - сетевой фильтр от помех.

Задача этого узла - ограничить поступление электрических помех от элементов микроволновки в электрическую сеть. И так же не дать помехам из сети поступить в схему микроволновки. 
Зачастую на плате сетевого фильтра так же расположен сетевой предохранитель, и если есть, схема мягкого пуска магнетрона. В таком случае выглядит она вот так:

Сам фильтр выполнен на элементах C1, L, C2, C3 рисунок 2, и представляет собой фильтр ВЧ помех. А вот со хемой плавного пуска стоит разобраться по подробней, для чего она ниже выделена в отдельный рисунок.

3. Как работает схема плавного (мягкого) пуска магнетрона микроволновой печи.

   При поступлении питания на высоковольтный трансформатор TНV, в первоначальный момент времени фазное напряжение поступает на верхний, по схеме, вывод первичной обмотки трансформатора на прямую, а вот нижний  вывод соединяется с нейтралью через контакт T(IN) платы фильтра, к которому подключены два мощных низкоомных резистора R4-1 и R4-2. Сопротивление у них обычно 47Ом и номинальная мощность 5Вт. Включены параллельно, так что общее сопротивление составляет примерно 23,5 Ом.
     Таким образом в первый момент после подачи питания на трансформатор, ток через него заметно ограничивается выше описанными резисторами, что позволяет без резких скачков тока в цепи накала магнетрона, выполнить его начальный разогрев.
     При этом фазное напряжение, что поступает на трансформатор, так же поступает и на клему P(OUT) платы фильтра. С которого через гасящие резисторы R2R3 и диод D1, плавно примерно за 0,5 сек, заряжает конденсатор C4 до напряжения при котором срабатывает реле RY, замыкающее своими контактами резисторы R4-1 R4-2, тем самым прекращая ограничение тока через высоковольтный трансформатор и переводя магнетрон в режим полной мощности. Стабилитрон D2 обеспечивает ограничение напряжения на обмотке реле на уровне 24В. Само реле так же с управляющим напряжением на 24В.
    Получается что схема плавного пуска обеспечивает пониженное напряжение на магнетроне в первые 0,5 сек. после включения, а затем переводит его в рабочий режим.
    Схема плавного пуска хоть и простая, но из-за большого коэффициента нагрузки на её компоненты, вносит значимый вклад в общий котёл неисправностей микроволновок. Рассмотрим наиболее распространённые из них:

1. При подгорании силовых контактов реле, происходит постепенное перераспределение токов между резисторами R4 и возросшим сопротивлением контактов реле. Но мощность резисторов не позволяет им длительное время работать под нагрузкой, что рано или поздно приводит к их перегоранию. а поскольку контакты реле при этом уже подгорели, то микроволновка перестаёт греть вовсе.
        Многие при этом меняют резисторы, и они естественно снова сгорают, ибо реле так и не замыкает цепь или сопротивление его контактов велико.
2.  Со временем происходит потеря ёмкости электролитического конденсатора C4 и сначала уменьшается время мягкого пуска магнетрона. Но когда его ёмкость теряет большую часть своего номинала, напряжение на обмотке реле перестаёт быть постоянным, и реле переходит к режиму многократного, не уверенного включения. Что быстро изнашивает его контакты и приводит к проблемам из пункта 1 этого перечня, только причина кроется в потере ёмкости конденсатора

Узел №4 - схема защиты от СВЧ излучения.

Мощность СВЧ излучения .в камере микроволновой печи такова, что даже при недолговременном воздействии его на человеческий организм оказывает катастрофическое воздействие.- разрушается сетчатка глаз, закипает внутриклеточная жидкость с отмиранием тканей и прочие прелести...

Для недопущения такого происшествия, в микроволновке вводится многоступенчатая защита от работы с открытой дверцей. В закрытом состоянии камера микроволновки представляет собой очень хорошо изолированный объём в плане электромагнитной проницаемости.

Схема защиты состоит главным образом из концевых выключателей и блока управления микроволновки. Концевые выключатели, или по простому концевики, расположены внутри корпуса СВЧ печи на каркасе концевиков:

Рассмотрим работу схемы защиты, на вырезке из схемы принципиальной, на рисунке ниже:

Рисунок 4

При закрытии двери в отверстия расположенные на против концевиков, входят верхний и нижний крючки двери, нажимая на кнопки концевиков в определённой последовательности - сначала нажатием размыкаются контакты защитного переключателя SW2, замыкающие цепь питания таймера. Затем нажатием на клавишу первичного выключателя SW1, замыкаются его контакты, подавая питание на схему таймера.
При таком включении очень важна последовательность - если защитный переключатель остался замкнутым, например залипли контакты, то подача питания через первичный выключатель приведёт к короткому замыканию, и перегоранию сетевого предохранителя, даже если микроволновка не запустила нагрев. 

Очень часто такое происходит при открытии двери, причём причина - в попадании жира на кнопку защитного переключателя. Из за чего она как бы плавно отскакивает, и не успевает разомкнуть цепь до замыкания контактов первичного выключателя.

Так что имейте в виду - если при открытии дверцы горит сетевой предохранитель, то скорее всего надо вместе с предохранителем менять и концевики, желательно сразу два силовых!

Видео ремонта с поломкой крючка СВЧ:

Узел №5 - управление питания ВВ трансформатором, регулировка мощности..

Мощность СВЧ излучения .в камере микроволновой печи, регулируется двумя основными способами - при помощи инвертора, с возможностью изменения мгновенного значения мощности излучения, и при помощи ШИМ регулирования, когда средняя мощность за период времени изменяется, в зависимости от длительности включения магнетрона на полную мощность.

В микроволновках с электронным управлением за это отвечает микроконтроллер, по средством управления подачей питания на ВВ трансформатор через контакты силового реле. В СВЧ печках с электромеханическим управлением, за это отвечает таймер с контактами для регулировки мощности.

   Когда мы поворачиваем ручку таймера и задаём время, внутри его механизма замыкается контакт К1, рисунок 4, через который питание подаётся на мотор - привод механизма обратного отсчёта, который возвращает устройство до состояния отключения.
    Этот же мотор приводит в движение механизм обеспечивающий прерывистое замыкание контакта К2, если мощность выбрана меньше чем максимум или 100%. При этом в отличии от К1, через который так же запитывается и мотор привода тарелки, и вентилятор охлаждения магнетрона и лампочка подсветки, К2 подает и прерывает питание только на ВВ трансформатор. И чем меньше выбрана мощность, тем меньше промежуток времени когда питание поступает на магнетрон.

    Следует обратить внимание, что в таком включении, когда мощность выставлена меньше чем максимум, контакт К2 значительно чаще размыкается и замыкается, чем контакт таймера К1, порой в десятки раз. Что приводит к значительно более быстрому его износу, и как следствие более скорой поломке микроволновки в целом.

   А в случаях когда микроволновка используется исключительно на максимальной мощности, этот контакт К2, вообще не имеет признаков износа, так как в процессе эксплуатации всегда замкнут и не подвергается искровой коррозии.

4. Силовая часть и высоковольтные компоненты, как работает высоковольтная часть схемы СВЧ.

Со схемы управления и коммутации, переменное напряжение 220В поступает на первичную обмотку (1) высоковольтного трансформатора THV, который его повышает примерно до 1750В. 

Обратите внимание на нижний вывод высоковольтной обмотки (2) ВВ трансформатора - он подключен к заземлению, т.е. к корпусу устройства! Соответственно при "прозвонке" обмоток трансформатора, вторичная высоковольтная обмотка, будет иметь сопротивление относительно корпуса в несколько сот Ом, и это нормально!
Далее это переменное напряжение, через высоковольтный предохранитель с током срабатывания 650...900мА, поступает на схему диодного умножителя, образованную высоковольтным конденсатором CHV и высоковольтным диодом DHV, вместе с ёмкостью проходных конденсаторов на самом магнетроне. В результате чего на катод магнетрона поступает постоянное напряжение порядка -4000В. Очень такое приличное напряжение, с достаточно большой величиной тока, с ним надо очень осторожно работать.
Как видно по схеме, у THV есть ещё одна обмотка (3), выходное напряжение которой около 3В, и используется для разогрева нити накала магнетрона.
Высоковольтный диод DHV, представляет собой диодный столб - несколько диодов включенных последовательно, и обычным тестером не прозванивается, а точнее будет показывать обрыв в обоих направлениях.
При проверке конденсатора CHV необходимо учитывать что в нем встроен разрядный резистор сопротивлением 10МОм, величина ёмкости этого конденсатора, лежит обычно в диапазоне от 0,9 до 1,15 мкФ, напряжение 2100В.

Поскольку эта часть схемы микроволновки является самой нагруженной, то здесь сосредоточена добрая половина всех поломок микроволновок. Большая часть из них описана в предыдущей нашей статье о причинах и поломках СВЧ с дефектом "не греет", будет полезно с ней ознакомится.

Вот собственно и всё, о чём хотелось рассказать по этой теме. Надеюсь кому то статья поможет в ремонте как своей микроволновки, так и в познании основ ремонта на профессиональном поприще.