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1、2023/7/15,1,微波炉原理,2023/7/15,2,第一台微波炉问世,1946年，斯潘瑟还是美国雷声公司的研究员。一个偶然的机会，他发现微波溶化了糖果。事实证明，微波辐射能引起食物内部的分子振动，从而产生热量。1947年，第一台微波炉问世。,2023/7/15,3,微波是一种电磁波,微波是一种频率为300MHZ300GHZ的电磁波，它的波长很短，具有可见光的性质，沿直线传播。微波在遇到金属材料时能反射，遇到玻璃、塑料、陶瓷等绝缘材料可以穿透，在遇到含有水分的蛋白质、脂肪等介质可被吸收，并将微波的电磁能量变为热能。由于微波的频率较高，它的传输需要用高导电率的波导管来传输。微波的频段虽然很
2、宽，但是真正用于微波加热的频段却很窄，主要原因是避免所以使用较多的频率，防止对微波通讯造成干扰。国际上，家用微波炉有MHz和MHz两个频率，MHz用于家庭烹调炊具，MHz用于干燥、消毒。,2023/7/15,4,微波加热原理,被加热的介质一般可分为无极性分子电介质和有极性分子电介质。有极性分子在没有外加电场时不显示极性。如果将这种介质放在外加电场中，每个极性分子会沿着电场力的方向形成有序排列，并在电介质表面会感应出相反的电荷，这一过程称为极化。外加电场越强，极化作用也越强。当外加电场改变方向时，极性分子也随之以相反的方向形成有序排列。若外加的是交变电场和磁场，极性分子将被反复交变磁化，交变电场
3、的频率越高，极性分子反复转向的极化也就越快。此时，分子热运动的动能增大，也就是热量增加，食物的温度也随之升高，便完成了电磁能向热能的转换。,2023/7/15,5,微波加热原理,家用微波炉的频率是MHz，电场方向每秒钟变化亿次，其生成的热量之大是可想而知的微波炉是用微波来烹调食物的，由磁控管产生MHz的超短电磁波，通过微小元件发射到炉内各处，经发射、传导、被食物吸收，引起食物内的极性分子（如水、脂肪、蛋白质、糖等）以每秒亿次的极高速振动由于振动所引起的摩擦使食物内部产生高热，将食物烹熟,2023/7/15,6,微波炉的工作过程,电控系统将交流电压通过高压变压器和高压整流器，转换成左右的直流电压
4、，送到微波发生器产生微波，微波能通过波导管传入炉热腔里。由于炉热腔是金属制成的，微波不能穿过只能在炉腔里反射，并反复穿透食物，加热食物从而完成加热过程。,2023/7/15,7,微波炉的心脏是磁控管,微波炉的心脏是磁控管。这个叫磁控管的电子管是个微波发生器，它能产生每秒钟振动频率为2450MHz的微波。,2023/7/15,8,微波炉磁控管结构,2023/7/15,9,2023/7/15,10,2023/7/15,11,2023/7/15,12,2023/7/15,13,磁控管结构,目前广泛应用于微波炉的是连续波强迫风冷型磁控管，其基本结构剖视如上图所示。由右图可见，磁控管是由阴极(灯丝)、阳
5、极、环形磁钢、耦合环、天线(即微波能量输出器)、散热器和灯丝插头等组成。其中阳极呈圆筒状，通常用铜材制成，筒中多个翼片将阳极分割成十几个扇形空间，每个扇形空间就是一个阳极谐振腔，其谐振频率即磁控管的工作频率，一般为2450MHz左右。在阳极的外壳嵌套了一对环形永久磁钢，磁钢形成的磁场用于控制阳极腔内的微波振荡能量。阳极输出的微波能量通过一根环状金属管(即耦合环)传送到天线，再由天线向炉内发送微波能，对食物进行加热。,2023/7/15,14,磁控管工作原理,微波炉磁控管的灯丝工作电压一般为交流33V，电流10A左右；阳极(对阴极)电压为直流4000V左右。磁控管通电工作时，灯丝被加热，同时在阴
6、极(灯丝)与阳极间形成高压电场，在电场作用下，阴极向阳极发射电子，阳极接收到电子而产生阳极电流。电子在到达每个扇形阳极谐振腔时，按其谐振频率振荡，同时因环形磁钢产生的恒定磁场垂直于高压电场方向，在该磁场作用之下，电子沿着阴极、阳极间的圆周空间作摆轮曲线运动，形成一个积聚能量的旋转电子云，并向阳极不断输送，从而在阳极上获得稳定的每秒振动频率约为245亿次的微波振荡能量。,2023/7/15,15,2023/7/15,16,2023/7/15,17,2023/7/15,18,2023/7/15,19,磁控管工作原理,微波能量的大小主要取决于阳极电压的高低和磁场的强弱，由于环形磁钢的磁场强度恒定，故
7、而微波输出功率主要与阳极电压相关。但若磁钢因故破裂或磁性明显衰退，就会引起磁控管输出功率减小，微波炉加热效果变差，出现加热慢、火力不足等故障，维修时一定要注意这方面的问题。磁控管工作时的动态导通内阻很小，阳极电压的波动对微波输出功率影响很大，这将明显影响微波炉的加热性能。为了避免因电源电压波动而导致微波炉工作不稳定，磁控管阳极电压通常都由漏感变压器组成的电源电路来提供，它可稳定磁控管的阳极电流，使微波炉输出功率保持稳定。,2023/7/15,20,磁控管工作原理,磁控管的微波转换效率为70左右，工作时其余30左右的功率变成了热量，在管子上耗散，因功率大、温升较高，所以微波炉中都设置了冷却风扇，
8、对磁控管进行强迫风冷散热，以防止过热损坏。,2023/7/15,21,2023/7/15,22,格兰仕WD-900B微波炉电原理图,2023/7/15,23,微波炉的种类,微波炉按控制方式的不同，可分为：机电控制型和电脑控制型。机电控制型，微波通过定时器和功率调节器等机械装置来控制微波加热的时间。电控制型，按设定的程序完成各种操作。微波炉按功能分，可分为：单一微波加热型和多功能组合型。单一微波加热型，又分：转盘式和搅拌式两种。多功能组合型，在单一微波加热的基楚上，增加烘烤装置。按微波的容量还可划分为17升，18升，20升，23升，24升，26升 28升等微波炉。,2023/7/15,24,微波炉的性能,微波炉的微波输出功率一般在600w900w范围内。转换效率一般按30%60%计算，微波炉的实际消耗功率约为1100w1400w。,
