机械式微波炉的工作原理详解

目前市场供应的微波炉，功率较小的为微波加热炉，功率大的为微波烧烤混合加热炉。

1.典型机械式微波炉的工作原理

图1-13所示为典型机械式微波炉即定时器控制式微波炉的工作原理图。

该电路主要由高压变压器、高压二极管、高压电容和磁控管等微波炉的主要部件组成。由图1-13可见，这种电路的主要特点是由定时器控制高压变压器的供电。定时器定时旋钮旋到一定位置后，交流220V电压便通过定时器为高压变压器供电。当到达预定时间后，定时器回零，便切断交流220V供电，微波炉停机。

磁控管是微波炉的核心部件，它是产生大功率微波信号的器件。给磁控管供电的重要器件是高压变压器。高压变压器的一次侧接220V交流电，高压变压器的二次侧有两个绕组，其中一个是低压绕组，另一个是高压绕组。低压绕组给磁控管的阴极供电，磁控管的阴极就相当于电视机显像管的阴极，给磁控管的阴极供电就能使磁控管有一个基本的工作条件。高压绕组的匝数约为一次侧绕组的10倍，所以高压绕组的输出电压也为输入电压的10倍。如果输入电压为220V，高压绕组输出的电压应为2000多伏。这个高压是50Hz的频率，经过高压二极管的整流变成4000V的高压。当220V电压为正半周时，高压二极管导通接地，高压绕组产生的电压就对高压电容进行充电，使其达到2000V左右的电压。当220V电压为负半周时，高压二极管反向截止，此时高压电容上面已经有2000V左右的电压，高压绕组上又产生了2000V左右的电压，这样有4000V左右的电压加到磁控管上。磁控管就在高压下产生强功率的电磁波，这种强功率的电磁波就是微波信号。微波信号通过磁控管的发射端发射到微波炉的炉腔里，在炉腔里面的食物由于受到微波信号的作用就可以实现加热。

图1-13 定时器控制式微波炉的工作原理图

磁控管在高电压的驱动下能产生2450MHz的超高频信号，由于它的波长比较短，微波炉正是利用此信号对食物进行加热。

交流220V电压经插头送入微波炉时，首先要经过熔丝。熔丝的作用是当微波炉有过电流、过载的情况时，熔丝就会熔断，对整个机器进行保护。

初级开关和次级开关安装在炉门附近，与炉门形成联动关系，其外形如图1-14所示。

图1-14 初级开关和次级开关

监控器开关也安装在炉门处，受炉门控制。当炉门打开时，监控器开关便接通，将高压变压器的输入端短路，以防止初级开关失灵时磁控管误启动。这是一个双重保护措施。温控器是温度检测开关，如图1-15所示。它安装在炉腔的外壳上，用于对微波炉的工作状态进行检测。如果微波炉内的温度过高，温控器就会自动断开，切断交流220V电源，从而使微波炉自动停机进入保护状态，以确保不会损坏其他元器件。

在定时器控制方式的微波炉中，定时加热控制也是通过定时器开关来实现的，其外形如图1-16所示。为确保使用安全，微波炉电路中设有许多保护装置。

图1-15 温控器

图1-16 定时器

定时器是机械计时装置的控制开关。转动定时器的控制旋钮，定时器开关即处于导通状态，微波炉开始加热工作。当定时器旋钮转回初始位置时，定时器开关即断开，微波炉停止工作。

2.机械式微波炉典型电路详解

前面我们大致了解了机械式微波炉的整机工作原理及电路概况，下面，我们通过对几款典型机型的分析，来具体认识一下机械控制式微波炉的电路结构组成。

（1）格兰仕WP800型微波炉电路

在格兰仕系列微波炉中，WP800型微波炉采用机械控制方式。它是一款颇具代表性的机型，格兰仕机械控制式微波炉及其他品牌机械控制式微波炉均采用与WP800型微波炉相同的电路。只不过个别微波炉采用门开关打开炉门，控制面板做了些改动。

1）格兰仕WP800型微波炉整机概述。

①整机结构。

WP800型微波炉有WP800L23、WP800SL23两种型号。该微波炉造型简洁大方，如图1-17所示，具有0～30min定时器（带铃）、六挡功率调节等功能。

微波炉内设有风扇电动机（FM）、转盘驱动电动机（TTM），以及为炉腔照明的灯泡（OL）和定时器电动机（TM）等多种电动机。

图1-17 格兰仕WP800型微波炉外形

格兰仕WP800型微波炉的面板设有定时器和火力选择器，炉内安装有炉门联锁开关、磁控管、高压变压器、风扇电动机等，各器件之间通过插线连接。

如图1-18所示，打开微波炉机壳，可看到除转盘电动机外的所有电气部件。

图1-18 格兰仕WP800型微波炉电气部件

图1-19所示为格兰仕WP800型微波炉控制面板说明。

图1-19 格兰仕WP800型微波炉控制面板说明

②整机电路。

图1-20所示为格兰仕WP800型微波炉的整机电路原理图。

高火（High）输出功率100%（约800W）；

中高火（M·High）输出功率85%（约680W）；

中火（Mid）输出功率66%（约528W）；

中低火（M·Low）输出功率40%（约320W）；

解冻（Defrost）输出功率37%（约296W）；

低火（Low）输出功率17%（约236W）。

图1-20 格兰仕WP800型微波炉整机电路原理图

格兰仕WP800型微波炉整机电路又可分为低压电路、控制电路和高压电路3部分。

高压变压器T二次绕组及之后的电路为高压电路，主要包括MAG磁控管、高压电容器C、高压变压器T、高压二极管D、高压熔丝管H.V.FUSE。

高压变压器一次侧、炉灯、转盘电动机、风扇电动机、定时电动机等属于220V低电压电路。

初级门锁开关、次级门锁开关、门监开关、磁控管自复位热断路器、定时器开关、火力开关等属于控制电路。

2）格兰仕WP800型微波炉单元电路。

①炉门联锁开关控制。

炉门联锁开关有3个：初级门锁开关S1、次级门锁开关S2、门监控开关S3，均采用两引脚轻触开关，如图1-21所示。这3个开关，受炉门钩及传动机械联动控制。

图1-21 炉门联锁开关电路

如果由于器件原因或人为过失，在门打开时，初级门锁开关S1仍处于闭合状态。这时由于门监开关S3处于接通状态，会将220V交流电压短路，熔丝FUSE熔断

如图1-21a所示，在炉门关闭时，初级门锁开关S1闭合、次级门锁开关S2闭合，门监控开关S3断开。这时，只要设定了加热时间及火力大小，按下启动按钮，电源立即送至后级负载，使微波炉工作。

如图1-21b所示，在炉门打开时，初级门锁开关S1、次级门锁开关S2断开，门监开关S3闭合。因S1、S2断开后切断负载电路220V供电，微波炉立即停止工作。

②定时控制电路。

如图1-22所示，定时控制电路包括定时器开关S4和一体化定时火力选择电动机M1。

图1-22 定时/火力控制/其他电路

烹调期间，如果打开炉门，初级门锁开关S1、次级门锁开关S2断开，切断电动机M1等供电电路，定时等工作也因此而停止。当炉门关闭时，微波继续定时加热工作。

当定时器旋钮指向“0”位置时，定时器开关S4断开，切断M1等所有被控制器件供电电路，微波炉停止工作，当然也不进行计时工作。

在初级门锁开关S1、次级门锁开关S2、磁控管自动复位热断路器S6闭合接通情况下，如定时器旋钮指向非“0”位置时，定时开关S4接通，接通电动机M1供电电路，M1运转，通过定时器内的齿轮等计时机构进行计时，定时器旋钮慢慢回转，同时对火力选择开关S5进行计时控制。当工作到设定时间后，定时器旋钮指向“0”位置，定时器开关S4断开，切断M1等供电电路，烹调工作结束。

③火力控制电路。(www.xing528.com)

如图1-22所示，火力控制电路包括火力选择开关S5、一体化定时火力选择电动机M1。

火力控制电路根据用户设置的火力挡位，控制微波系统供电电路的通/断时间比例，实现微波功率输出设置。

当设置于高火力位置时，火力选择开关S5接通，220V始终对微波系统供电。微波系统连续发射微波，微波功率最大，即800W。

当设置于低火力位置时，受一体化定时火力选择电动机等计时机构控制，以30s为一个周期，火力选择开关S5接通5s、断开25s。每个周期，在S5接通的5s期间微波系统得到220V电压而发射微波，在其他25s则停止发射微波。这样，微波系统平均输出功率最小，仅为最大功率的17%，约136W。

同理，当设置中高火、中火、中低火、解冻等火力时，火力控制开关仍以30s为一个周期轮流接通/断开，只是接通/断开的时间比例不同，微波炉的输出功率分别为最大功率的85%、66%、40%、37%。

④微波加热电路。

如图1-23所示，微波加热电路包括高压变压器、高压二极管、高压电容和磁控管。

图1-23 微波加热电路

其中，磁控管在具备灯丝电压，阳极和阴极间施加4000V左右直流高压的情况下，就谐振产生2450MHz微波，由天线发射，经波导射向炉腔，被食品吸收而产生热量，达到加热目的。

当初级门锁开关S1、定时器开关S4、火力选择开关S5、磁控管自动复位热断路器S6、次级门锁开关S2均闭合接通时，电源插头引入的220V就会加到高压变压器的一次侧，被变压后由二次侧输出3.4V、2000V两组交流电压。3.4V交流电压施加到磁控管灯丝。2000V交流电压，在正半周时，高压二极管导通，对高压电容C充电，电容器被充电到电压的峰值；在负半周时，高压二极管截止，磁控管导通。高压电容器C上正半周的电压与绕组电压正相串联，获得两倍高压，即-4000V左右的直流高压，加到磁控管的阴极。因磁控管的阳极接地，所以上述条件满足了磁控管工作要求，磁控管发射微波。

当火力设置于高火力以外的级别时，因火力开关的间歇性通断，使高压变压器等微波系统间歇性工作，受此影响磁控管间歇性发射微波，输出功率在相应级别。

⑤炉灯/风扇电动机/转盘电动机的工作。

如图1-21所示，在初级门锁开关S1、次级门锁开关S2、定时器开关S4闭合接通时，炉灯、风扇电动机M2、转盘电动机M3供电电路被接通，上述器件同时工作，炉灯亮，照亮炉腔。风扇电动机运转，带动扇叶以鼓风的方式，将冷风流平行吹经磁控管散热片，再经风道导流吹向炉外。转盘电动机运转带动托盘转动，使食物均匀加热。当炉门打开或定时器恢复到“0”位置时，因S1或S4断开，炉灯、风扇电动机、转盘电动机供电被切断，上述器件同时停止工作。

（2）惠尔浦AVM600WH型微波炉电路

惠尔浦AVM600WH型微波炉属于机械控制式。

1）惠尔浦AVM600WH型微波炉整机概述。

①整机结构。

如图1-24所示，惠尔浦AVM600WH型微波炉由磁控管、变压器、高压二极管、高压电容等组成微波系统；风扇电动机、通风管、风扇组件及外壳，决定通风量，影响磁控管的性能；转盘电动机、转盘轴承、玻璃转盘为食品加热均匀而设置；定时器、电子板电源、48V继电器、微动开关、145℃和95%温控器、熔丝等属于控制器和保护器件。

图1-24 惠尔浦AVM600WH型微波炉的内部构造

在加热过程中，当冷却系统发生故障时，磁控管温度升高，自动复位热断路器S6自动断开，立即切断整机220V供电，保护磁控管的安全。当温度降低到一定值后，S6自动复位接通，微波炉又继续工作。

较之其他机械控制微波炉，惠尔浦AVM600WH型微波炉增加了一块电子板。

②整机电路。

如图1-25所示为惠尔浦AVM600WH型微波炉的整机电气系统电路。此外，在220V输入电路中增加了消干扰电路。

2）惠尔浦AVM600WH型微波炉单元电路。

①炉门联锁开关安全保护电路。

如图1-26所示，惠尔浦AVM600WH型微波炉炉门联锁开关有3个：主开关1060、次开关1040、门监开关1050。3个微动开关均为单刀双掷，固定在门开关座配件上，受炉门门钩控制三者联动。

图1-25 惠尔浦AVM600WH型微波炉整机电气系统电路

图1-26 炉门联锁开关电路

如图1-26a所示，在炉门打开时，3个开关的①、④脚触点断开，①、②脚接通。

如图1-26b所示，当炉门关闭时，①、④脚接通，①、②脚断开。

炉门打开时，主、次开关①、④脚断开，双重切断微波系统220V供电电路，停止微波发射。同时门监开关1050的①、②脚接通。这样，在主开关1060因损坏，其①、④脚不能断开的情况下，门监开关1050的①和②脚、电阻3002（100Ω）、监视保险1002串联支路会将220V短路，形成很大的电流，将监视熔丝管1002或电源熔丝管1001熔断。监视熔丝管1002熔断，会切断电子板电路供电，电子板上的火力继电器释放，切断微波系统供电。电源熔丝管1001熔断，则切断整机供电路。

②定时和功率控制电路。

如图1-27所示，定时和功率控制电路由1110一体化定时器功率控制器和电子板组成。

图1-27中，1110的①、②脚为定时开关，③和④脚为功率开关，⑤、⑥脚为一体化定时功率电动机（以下简称一体化电动机）接线。电子板中的1101为功率继电器，二极管6001、稳压二极管2001、电容2001、电阻3002组成+48V电源电路。

图1-27 定时和功率控制电路

在图1-26b中，炉门关闭时，因主、次开关的①、④脚闭合，接通微波系统220V供电电路，微波系统发射微波，对食品进行加热。同时，门监开关①、④脚闭合。

定时器设置于“0”位置时，1110定时开关①、②脚断开，切断整机220V供电电路，整机不工作。定时器设置于非“0”位置时，1110定时开关①、②脚接通，一体化电动机⑤、⑥脚加入220V，电动机运转，带动定时器内部齿轮等开始计时，定时器旋钮慢慢回转，同时功率开关③、④脚以30s为一周期常通或间歇接通/断开。

当设置于最高火力时，1110的③、④脚功率开关始终接通。这时，220V电源通过1110定时开关①、②脚→电源熔丝管1001→监视熔丝管1002→整流二极管6001→滤波电容2001→稳压二极管6002→降压电阻3001→1110定时器③、④脚→主开关1060的①、④脚→炉腔温控器1130等形成回路。

在这个回路中220V经3001降压、6001和2001整流滤波、6002稳压，在6002稳压二极管两端形成48V直流电压，施加于继电器1101线圈两端，线圈流经电流，产生磁场，吸动内部弹簧片动作，将两触点接通，接通高压变压器一次侧220V供电回路。高压变压器等微波系统始终得电工作，连续发射微波，微波炉工作在最大输出功率状态。

当设置于非最高火力时，1110功能开关③、④脚以30s为一个周期断续接通。在功率选择开关接通期间，继电器1101使触点闭合，微波系统才能得到220V供电而发射微波；而在功率选择开关断开期间，继电器1101为初始断开状态，微波系统220V供电电路被双重切断，停止微波发射。微波系统间歇性发射微波，使微波系统的平均输出功率降低。火力设置得越低，微波输出功率越低。

③微波加热电路。

当微波系统控制电路所有器件处于如图1-28所示状态时，高压变压器5000一次侧220V供电电路被接通，高压变压器对一次侧220V进行变压后，由二次侧输出灯丝和高电压两组交流电压。其中上端二次侧输出灯丝电压直接加到磁控管F脚，对磁控管灯丝加热，以激发阴极发射电子：下端二次侧输出的高压，经高压电容C、高压二极管6000及磁控管1010整流，形成4000V以上的负高压，加到磁控管FA阴极。因磁控管阳极接地，使阳极、阴极之间形成正向电场。上述条件下，磁控管阴极受热发射大量电子，这些电子在阴极和阳极之间正向电场和永磁铁磁场的作用下，绕着圆周轨迹飞向阳极。

图1-28 微波加热电路

电子在到达阳极之前在磁控管的谐振腔内产生振荡，并使振荡频率不断提高到2450MHz，形成超高频微波，通过天线和波导射向食物，使食物内部分子高速运行，并在运动过程中高速摩擦生热，实现加热目的。

④过热保护电路。

参见图1-28。过热保护电路包括：

磁控管温控器1020安装在磁控管外部，串联在高压变压器一次侧。当风扇电动机或风道出现问题，不能对炉内进行冷却或冷却效果差时，磁控管温度升高并被磁控管温控器感知达到120℃，磁控管温控器自动断开，切断高压变压器一次侧供电电路，停止微波系统的工作，防止磁控管因高温损坏或性能变差。

若因加热时间过长或炉内食品过少等原因，造成炉腔温度超过了规定值，并被炉腔恒温器感知的温度达到其极限温度95℃时，炉腔温控器断开，切断整机220V供电，微波炉停止工作。保护若干时间后，当炉内温度下降一定值时，炉腔温控器自动接通，微波炉继续工作。

⑤炉灯/风扇电动机/转盘电动机电路。

图1-29所示为炉灯/风扇电动机/转盘电动机电路。

图1-29 炉灯/风扇电动机/转盘电动机电路

因磁控管电转换效率只有60%～70%，最高也只能达到80%。显然，在磁控管工作中有20%电能被消耗转换成热能，使磁控管温度升高，因此有必要设置风扇电路。

该机风扇电动机的设置较为特殊，与炉灯并联，不受炉门联锁开关控制，仅受1110定时开关①、②脚控制。这样，只有定时开关处于接通位置，炉灯和风扇电动机电路才被接通，炉灯亮，照明炉腔，以观察被加热食物；风扇电动机运转，进行通风工作，将磁控管等产生的热量排至炉外。

转盘电动机工作的同时，受控于炉门主开关1060和门监开关1050、定时开关1110、炉腔温控器1130，只有上述器件处于图1-29所示状态时，转盘电动机TM电路才被接通而运转，并通过减速装置，带动转盘以5r/min速度匀速运转，食品均匀吸收微波，使加热更均匀。

⑥电网消干扰电路。

该机电网消干扰电路由扼流线圈L、电阻R和电容C等组成。扼流线圈L为双线反向绕制，因其为电感性，所以流过它的电流不能突变，这样可避免上电瞬间电流过大引起的不良后果。因此，遇有因电网电压过高等外界因素引起扼流线圈烧焦时，不能用短路线代替。

磁控管过热保护时，转盘电动机、风扇电动机、炉灯仍处于工作状态。磁控管停止工作若干时间后，当磁控管温度下降到较低值时，磁控管温控器自动接通，继续进行微波加热工作。