微波炉内部部件及其作用介绍

1.磁控管

磁控管也称微波发生器，是微波炉的“心脏”，其作用是将直流电能转化为微波能量。磁控管实际上是一个真空管（金属管），管内电子在相互垂直的恒定磁场和恒定电场的控制下，与高频电磁场发生相互作用，把从恒定电场中获得的能量转变成微波能量，从而达到产生微波能的目的。在磁控管中，电子运动方向、径向直流电场和轴向恒定磁场三者相互垂直，因而它又属于正交场器件。磁控管在电路中的电气符号如图1-9所示。

图1-9 磁控管电气符号

磁控管按工作状态可分为脉冲磁控管和连续波磁控管；按结构特点可分为普通磁控管、同轴磁控管和反同轴磁控管；按频率可调与否，可分为固定频率磁控管和频率可调磁控管。频率可调磁控管又可分为机械调谐磁控管和频率捷变磁控管。另外还有一类借助改变阳极电压实现频率调谐的电压调谐磁控管。家用微波炉采用的是连续波磁控管，它是在两极上加有直流高压，可连续输出微波，对此类管的频率稳定性要求低些，但对效率要求较高（百瓦级的效率应在60%～70%之间，数千瓦级的效率应在80%以上），且要求抗过载能力强。当被加热的食物的种类、数量发生变化时，磁控管都能稳定工作。

功率在400～1000W之间的廉价连续波磁控管广泛用于家用微波炉，连续波磁控管还用于电子对抗、工业加热和微波理疗。为了不干扰雷达和通信设备的正常工作，医用、工业加热和烹调用磁控管的工作频率通常为915MHz±25MHz及2450MHz±50MHz。

磁控管外部主要由天线（即微波能量输出器）、灯丝端子（灯丝插头）、密封垫圈、冷却翅片、磁控管底盘、管芯等组成。管芯主要由阴极、阳极、磁场、电场、谐振腔和能量输出器等装置构成，如图1-10所示。下面分别介绍各部分的结构及其作用：

图1-10 磁控管外部结构及内部剖视图

（1）阳极

阳极是磁控管的主要部件之一，它与阴极一起构成高频电磁场。阳极多采用孔槽式和扇形式，用无氧铜制成，阳极块上腔口对着阴极，一般有偶数个。为使用安全、安装方便，阳极接地，阴极上接负高压，这样在阳极和阴极之间就形成了一个径向直流电场。磁控管阳极除与普通的二极管阳极一样收集电子外，还对高频电磁场的振荡频率起着决定性的作用。

（2）谐振腔

磁控管的谐振腔是由阳极围成的，许多谐振腔耦合在一起形成一个复杂的谐振系统。其谐振腔频率主要决定于每个小谐振腔的谐振频率，小谐振腔的大小决定了磁控管的工作频段（谐振频率即磁控管的工作频率，一般为2450MHz左右）。谐振腔的数目必须是偶数，管子的工作频率越高腔数越多。

（3）散热片

谐振腔内的电子打到阳极，使阳极温度升高，电流越大，则阳极收集的电子就越多，或电子的能量越大，也就是说能量转换率越低，阳极温度就越高。因此，阳极需有良好的散热能力。阳极带散热片就是为了降低阳极的温度。

（4）阴极

磁控管的阴极即电子的发射体，是磁控管的“心脏”，工作时阴极接负高压，阴极被加热后其表面迅速发射足够的电子，以维持磁控管正常工作所需的电流。

阴极采用发射电子能力很强的材料制成，它分为直热式阴极（阴极和灯丝合为一体，采用此种方式只需10～20s的延时，就可加阳极电压进行工作）和间热式阴极（阴极做成圆筒状，灯丝安装在圆筒内，加热灯丝间接地加热阴极而使其发射电子）。直热式阴极具有加热时间短和抗电子轰击能力强等优点，多应用在连续波磁控管上。间热式阴极则将灯丝与阴极分离开来，与显像管的灯丝与阴极类似。

（5）能量输出器

微波能量输出器也叫高频能量输出器或天线，它是把相互作用空间中所产生的微波能输送到负载去的一种装置（即将磁控管产生的微波能量耦合出来，再通过波导管输送到负载上，用来加热食物）。小功率磁控管大多采用同轴输出器，通过耦合环输出微波。大功率磁控管常用轴向能量输出器，通过输出天线连接在磁控管的极靴孔洞和阳极翼片之间，从而达到输出微波的目的。

（6）磁场

在阳极的外壳嵌套了一对环形永久磁铁，磁铁形成的磁场用于控制阳极腔内的微波振荡能量。磁场的强弱对磁控管的工作影响很大，磁控管正常工作时要求有很强的恒定磁场，其磁感应强度一般为数千高斯（Gs^[1]）。工作频率越高，所加磁场越强。

（7）电场

磁控管阳极与阴极之间形成的能量空间称为电场，它是提供电子加速的空间。

2.波导

微波炉中由磁控管产生的微波功率通过微波传输线传输给炉腔，而常用的微波传输线就是矩形截面的波导，波导的一端接磁控管天线，另一端接加热腔体，其作用是将磁控管产生的微波功率传输到炉腔，以加热食物。

波导采用铝或黄铜之类的良导体制造的矩形或圆形空心管子，可以用来传输大功率微波。波导对电磁波起屏蔽作用，又限定管内电磁场的分布形式。微波在波导中传播，有一定的条件限制，只有当微波的波长（λ）小于波导的临界波长（λ₀）时，才能在波导内进行传输。所以波导的尺寸直接影响到微波的传输，若尺寸不合理，微波会送不出去。另外，波导内壁要求光滑，以免影响传输效果。

波导安装在微波炉的最上部（见图1-11），波导口与磁控管相接，其作用是将磁控管产生的微波功率传输到炉腔，以加热食物。

图1-11 波导安装位置

3.熔丝管

熔丝管又称熔断器、熔丝，它是一种安装在电路中，保证电路安全运行的电器元件。熔丝管的作用如下：当电路发生故障或异常时，伴随着电流不断升高，并且升高的电流有可能损坏电路中的某些元器件，此时熔丝管就会在电流异常升高到一定的高度时，自身熔断，切断电流，从而起到保护电路安全运行的作用。熔丝管常用文字符号“F”表示，其在电路中的电气符号如图1-12所示。

图1-12 熔丝管电气符号

微波炉里有两个熔丝管：一个是高压熔丝管，一个是低压熔丝管，它的位置在微波炉的炉膛上方。微波炉熔丝管的规格因整机功率大小不同而不同，常见规格有8A、10A、15A。换用普通熔丝管，要用额定电流大一点的，否则经常熔断熔丝。

4.变压器

微波炉变压器是一种用于电能转换的电气设备，微波炉中的变压器有两种：一种是电源变压器（低压变压器）；另一种是高压变压器。它实际上是一种根据电磁感应定律，将一种电压、电流的交流电变换为相同频率的另一种（或几种）电压、电流的非旋转式电动机（又称静止电动机）。需指出的是，变压器所能变换的只是交流电压的电压值，不能变换成直流电，也不能改变交流电的频率。变压器是电能传递或作为信号传输的重要组件，在电子线路中常用英文字母T或B（旧标准）表示，其电路图形符号如图1-13所示，图1-13a所示是空心变压器，图1-13b所示是磁心或铁心变压器，图1-13c所示是绕组间有屏蔽层的铁心变压器，图1-13d所示是二次侧有中心抽头的变压器，图1-13e所示是耦合可变的变压器，图1-13f所示是自耦变压器，图1-13g所示是带可调磁心的变压器，图1-13h所示中的小圆点是变压器极性的标记。

图1-13 变压器电路图形符号

图1-14 变压器的基本结构

变压器的种类虽多，但基本原理和结构是一样的（见图1-14），一般由套在一个闭合铁心上的两个或多个绕组构成。通常把绕在变压器铁心上的线圈叫做绕组，变压器有两个或两个以上的绕组。与电源相连，取得电功率的绕组称为一次绕组（其匝数为N₁）；与负载相连，输出电功率的绕组称为二次绕组（其匝数为N₂）。一个变压器一般只有一个一次绕组，但二次绕组可有一个或多个。为加强磁场、提高效率，通常将两绕组套在铁心上，绕组与绕组及绕组与铁心之间都是相互绝缘的。

铁心构成了电磁感应所需的磁路，它分为心式和壳式两种类型。通常心式铁心用于高电压、小容量的变压器，壳式铁心则用于低电压、大容量的变压器。铁心中通过交变磁通后将产生磁滞损耗和涡流损耗，也会引起二次电压的波形畸变和对一次电压的相位移。为了减少磁通变化时所引起的涡流损失，变压器的铁心一般用0.35mm或0.5mm厚两面涂有绝缘层的硅钢片叠成或卷成，片间用绝缘漆隔开。

变压器主要有导电材料、磁性材料和绝缘材料三部分，其中，导电材料主要是各种强度较高的漆包线，在调谐用高频变压器中则大多使用纱包线。电源变压器和低频变压器中使用的磁性材料以硅钢片为主，中频变压器、脉冲变压器、振荡变压器等使用的磁性材料以铁氧体磁性材料为主。变压器的绝缘材料除骨架外，还有层间绝缘材料及浸渍材料（绝缘漆）等。

5.高压变压器

高压变压器（见图1-15）是一种将低电压（100～230V）交流电源变成高电压（一般在2000V左右）交流电源的变压器，是一种升压变压器，它又称高压稳压器、漏感变压器，其结构如图1-16所示，共有3个绕组（一次绕组、二次绕组、灯丝绕组）及磁分路装置、硅钢片等。高压变压器一次侧通市电220V交流电，二次侧有两组，一组提供3.4V灯丝电压，另一组提供2000V左右高压。微波炉中高压变压器的作用是给磁控管提供工作电压，其一般安装在微波炉炉腔的底侧中央位置。高压变压器通常用文字符号T_H表示，它在电路图中的电气图形符号同低压变压器一样。表1-1为常见微波炉高压变压器的技术参数。

图1-15 高压变压器

图1-16 高压变压器结构

表1-1 常见微波炉高压变压器的技术参数

（续）

6.二极管

微波炉中常用的二极管有高压二极管和保护二极管两种。高压二极管（又称单向二极管或高压整流器组件）用在高压整流电路中，整流出4000V直流高压供磁控管阳极。微波炉高压二极管的负极有圆环可接底板，正极有套脚可插在高压电容上。保护二极管并联在高压电容的两端，起到高压保护作用，当电压过高时，该二极管导通，使电压降下来。保护二极管由两只二极管负极串联而成。二极管常用文字符号VD（有些电路图中用D）表示，它在电路图中的图形符号如图1-17所示。

图1-17 二极管电路图形符号

图1-18 压敏电阻电路符号

7.压敏电阻

压敏电阻是一种过电压保护元件，即“在一定电流电压范围内电阻值随电压而变”或“电阻值对电压敏感”的电阻。压敏电阻在电路中用文字符号“RV”或“R”表示，其电路符号如图1-18所示。

压敏电阻广泛地应用在微波炉及其他电子产品中，起电压保护、防雷、抑制浪涌电流、吸收尖峰脉冲、限幅、高压灭弧、消噪、保护半导体器件等作用。工作时，它们的阻值均为无穷大，并联在电路中，不影响电路的正常工作。当出现异常高压超过该元件的阈值电压V_th时，它们的电阻就会变得很小，为电路提供了一条低阻抗的放电通路，保护其他元器件免受高电压的冲击。

8.继电器

继电器实际上也是一种开关，它同一般开关所不同的是其通与断是通过电流来控制的（见图1-19）。继电器在控制电路中的作用来讲，是以一定的输入信号（如电流、电压或其他热、光非电信号）实现自动切换电路的“开关”。在大多数情况下，继电器就是一个电磁铁，这个电磁铁的衔铁可以闭合或断开一个或数个触头。当电磁铁的绕组中有电流通过时，衔铁被电磁铁吸引，因而就改变了触头的状态。

微波炉中使用了多种继电器（见图1-20，以格兰仕品牌WD800B型为例），如炉灯控制继电器、烧烤控制继电器、微波控制继电器等。继电器常用文字符号“K”来表示。

图1-19 继电器

图1-20 格兰仕品牌WD800B型微波炉电气原理图

条件： 炉门：关 面板开关：按“取消”键

S₁—门第一联锁开关 S₂—门第二联锁开关 S₃—门监控开关S₄—磁控管热切断器 M₁—转盘电动机 M₂—风扇电动机 H—石英发热管 K₁—炉灯控制继电器 K₂—烧烤控制继电器 K₃—微波控制继电器(www.xing528.com)

判断继电器的好坏可借助于万用表和12V直流电源。测量时，把继电器从电路板上焊下来，将12V直流电源接到绕组两端，用万用表测量开关两端的电阻值。当绕组不通电时，开关断开；当绕组通电时，开关接通。当测得的结果均与此情况一致时，继电器正常，否则继电器损坏。

9.过热保护器

过热保护器又称热切断继电器、热电断路器、热电熔断器等，它是一种开关，主要作用是保护磁控管。但过热保护器不同于一般的开关，它断开后就无法再接通，重新工作时要更换新的断路器。用万用表可以判断过热保护器的好坏，其判断方法与熔丝管差不多。过热保护器在电路中的电气符号如图1-21所示。

微波炉中大多采用自恢复热感应片式过热保护器，它被安装在磁控管的外壳上，上盖的端面与磁控管直接接触，磁控管工作时，其温度变化通过上盖端面传导给热感应片。在正常温度范围内，保护器的动、静触头相接触，为导通状态。由于某种原因使磁控管的温度快速上升并达到规定的数值时（超过145～155℃），热感应片受热而变形，使顶杆动作，将弹簧片压下，这样动触头便脱离静触头，于是电路被切断，磁控管停止工作，温度开始慢慢下降。当磁控管温度降到一定值后，热感应片又动作，恢复原形，使动、静触头相接触，电路又被接通，磁控管重新工作，这就是自恢复功能，如图1-22所示。

图1-21 热保护器电路图形符号

图1-22 微波炉过热保护器外形与结构

10.热电保护器

热电保护器亦称温度感应器，它实际上就是一只热敏电阻，在温度为10～30℃时，其阻值为30～120kΩ。它安装在炉膛顶部的左侧，其作用是防止炉膛内温度过高。当炉膛内的温度达到125℃时，该装置就工作，它所产生的信号输入数字控制电路的程序块，程序块发出指令通过断开继电器K₁使高压电路停止工作。炉膛内温度降下来后，可对烹调程序重新设定而进入正常工作，热电保护器可继续使用。热电保护器在电路图中的符号如图1-23所示。

图1-23 热电保护器电路图形符号

热电保护器监测加热线路所产生的热量，并保持用户设定的磁控管温度。在75℃温度下进行测量，热电保护器的阻值约为7.2（1±7%）kΩ，如果阻值超过这个范围，则热电保护器是坏的，需进行更换。

11.电动机

电动机在电路中用字母“M”（旧标准用“D”）表示，其在电路中的电气符号如图1-24所示。电动机的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器的动力源。微波炉中使用的电动机有风扇电动机、功率调节器电动机、定时器电动机和转盘（或搅拌器）电动机。在电脑控制式微波炉中只有风扇电动机和转盘电动机（因为定时时间和微波功率调节由微电脑完成）。

图1-24 电动机外形及电气符号

（1）风扇电动机

风扇电动机（见图1-25）的主要作用是对磁控管及高压变压器、炉腔等进行通风散热。风扇电动机是冷却系统的动力源，若风扇电动机不工作，就会造成磁控管温升过高，使过热保护器动作，切断微波炉的电源，所以冷却十分重要。风扇电动机一般采取强制风冷方式。普通微波炉中的风扇电动机大多采用20～30W单相罩极微型电动机，绕组电阻阻值为100～250Ω。风扇电动机的文字符号为“MF”。

（2）转盘电动机

转盘电动机（见图1-26）的作用是带动炉腔内的转盘转动，同时又带着转盘中的食物作同步圆周运动，使食物在微波场中的位置不断改变，以达到均匀加热食物的目的。转盘电动机通常由永磁同步电动机和减速齿轮组构成，转速为5～8r/min，功率为3～5W。转盘电动机的绕组电阻通常为10～20kΩ，有些较早期产品的电阻小于10kΩ，通常为4～8kΩ。转盘电动机的文字符号为“MTT”。

图1-25 风扇电动机

图1-26 转盘电动机

（3）搅拌器用电动机

搅拌器的作用是使炉腔内微波场均匀，从而使得食物均匀加热。搅拌器用导电性能好、强度高的合金板制成风叶，并由单相罩极异步电动机带动旋转，不断改变对微波的反射角度，以改善炉腔内微波场的分布，从而使食物受热均匀。有的微波炉的炉腔内侧还有小型排风扇，起排风和搅拌作用。

（4）定时器和功率调节器电动机

微波炉定时器是以罩极式同步电动机的恒速转动为时间基准及动力，通过减速传动系统分别带动功率控制凸轮及定时凸轮转动，以达到功率调节和定时的目的。定时器电动机用以驱动定时器工作，控制食物的烹调时间；功率调节器电动机控制微波烹调时的微波加热功率。

有的微波炉的功率控制器与定时器共用1台单相永磁同步电动机驱动。通过功率控制器旋钮带动凸轮轴等机构来控制功率控制器开关的闭合，提供不同挡级功率的选择。定时器和功率调节器电动机常用文字符号“MT”表示。

图1-28 联锁开关安装及组成

12.开关

开关的作用是用来接通和断开电路，常用文字符号“Q”或“S”表示，其电路中的电气符号如图1-27所示。微波炉的不同厂家和不同型号所使用的开关数量与种类也有所不同，现介绍两种常用开关如下：

（1）联锁开关

联锁开关（联锁微动开关）安装在炉门上，当炉门打开时就连动停止微波产生，确保炉门打开状态下微波炉不工作，使微波不会外泄，以保证使用者安全。如图1-28所示，炉门的联锁开关由初级门锁开关（第一门锁开关）、次级门锁开关（第二门锁开关）、监控器开关（短路开关）、门钩和起动联锁机构组成。微波炉炉门里面，上下有两个门钩，初级门锁开关安装在门钩侧的上方，次级门锁开关安装在门钩内侧的下方，监控器开关安装在门钩内侧的下方，紧靠次级门锁开关的内侧。

联锁开关的工作过程：上门钩带动S₁（初级门锁开关），下门钩带动S₂（次级门锁开关）和S₃（短路开关）两个开关。当炉门关闭时上门钩通过杠杆推动“触头”，使S₁接通，同时下门钩通过杠杆推动“触头”，使S₂接通、S₃断开；炉门关闭时的情况和关门时完全相反，即S₁、S₂开关断开，S₃闭合，微波炉停止工作。

（2）薄膜开关

微波炉的控制面板中常常应用了薄膜开关，有平面式无触感型、凸面触感型等。平面式无触感型开关以感觉反应而非触觉接触为基础，就像视觉或者听觉的刺激警告使用者关闭开关；触感型开关是在薄膜开关结构中的电路层轧出凸起的按键，此结构非常耐用，行程比金属弹片要小一些。

13.操作面板

微波炉操作面板就是给使用者输入指令的地方，如起动微波炉、选择微波火力、时钟预约、烧烤组合、重量选择、暂停取消、解冻、童锁等。不同厂家或不同型号的微波炉，其操作面板的构造和内容是不同的。一般说来，机电控制型的微波炉功能较少，操作面板就较简单，只有火力选择和定时时间选择两部分：而电脑控制型微波炉则功能多，操作面板也就复杂。微波炉操作面板外形如图1-29所示，其内部结构如图1-30所示。

图1-29 微波炉操作面板外形

图1-30 微波炉操作面板内部结构

14.炉灯

炉灯（见图1-31）是在炉膛内的右侧安装一个220V/15W小电灯，当微波炉工作时用来照亮炉膛，观察食物加热程度、转盘是否转动等。炉灯采用抗振性较好的耐高温灯泡，直径约为22mm，长度约为60mm，工作电压为110～130V，功率为5～40W。能耐温350℃以上，工作寿命在2500h以上。炉灯常用文字符号“EL”表示（也有些电路中用“L”表示）。

炉灯好坏的判断：检测时可直观检查灯丝是否断路，或用万用表测量灯泡引脚触头之间的电阻是否正常，若为无穷大，则说明灯泡已损坏。

15.光波管

微波炉的光波管（带光波管的微波炉又称光波炉）是通过光能转化为热能，实现了真正意义上的光波烤制。这种真正光波的烹饪方式加热速度提高了，对食物的穿透性更强，不仅让食物达到较完美的烹饪效果，还具有强大的杀菌功效。光波管安装在炉腔顶部，其外形与位置如图1-32所示。

16.紫外线发生器

微波炉中的紫外线发生器大多是紫外线杀菌灯，它能有效地发射大量具有卓越杀菌效果的253.7nm波长的紫外线，与普通照明用的荧光灯具有相似的结构和电学性能。

图1-31 炉灯

图1-32 光波管外形与位置

17.炉腔

炉腔也称谐振腔、内胆，它是烹调和烘烤食物的地方。微波炉一般采用矩形腔，炉腔常见的材料有钢板喷涂和不锈钢两种。在炉腔的左侧和顶部均开有通风孔。经波导管输入炉腔内的微波在腔壁内来回反射，每次传播都穿过和经过食物。

18.炉门

炉门的作用是便于取放食物及观察烹调食物的情况，炉门又构成炉腔的前壁，它也是防止微波泄漏的一道屏障。炉门由门面、门体、门封、门钩等组成。

19.微波屏蔽网

微波屏蔽网是用来屏蔽微波的一种金属网。其作用是防止微波泄漏，以免影响人们的身体健康。

20.蒸汽发生器

微波炉蒸汽发生器的作用产生蒸汽，补充食物水分，以防止微波炉烤食物越烤越干的现象出现。

21.旋转工作台

旋转工作台安装在炉腔底部，离炉底有一定的高度，由一只以5～6r/min转速的小电动机带动。旋转工作台一般由转轴、玻璃转盘、转环、转盘电动机组成，如图1-33所示。

图1-33 旋转工作台示意图

22.烧烤加热器

烧烤加热器一般采用管状结构，正常电阻为200～300Ω。