Ремонт и обслуживание СВЧ печей - Радиоэлектроника - Скачать бесплатно
Министерство образования Российской Федерации
Казанский Государственный Технический Университет
им. А.Н. Туполева
Контрольная работа
По дисциплине:
«Бытовая радиоэлектроника»
На тему:
«Ремонт и обслуживание СВЧ печей»
Выполнил ст.гр.5631
М.А. Лукьянов
Проверил
О.Г. Морозов
Казань 2002
Содержание
1.Введение……………………………………………………………………3
2.СВЧ установки и их рабочие камеры………………………………….5
3.Магнетрон…………………………………………………………………6
4.Блок питания магнетрона……………………………………………….9
5.Высоковольтный диод…………………………………………………..11
6.Блок управления и ввода информации………………………….…….12
7.Требования к СВЧ установкам…………………………………….…...13
8.Меры безопасной работы при ремонте и регулировке………….…..14
9.Элементная база………………………………………………………….16
10.Ремонт плат с печатным монтажом………………….………………24
11.Методы отыскания неисправностей………………………………….25
12.Пример электрической принципиальной схемы СВЧ печи………27
13.Рекомендации по ремонту……………………………………….…….30
14.Список литературы…………………………………………………….31
Введение
СВЧ нагрев и его применение
Технологическая обработка самых различных объектов почти всегда
включает в себя термообработку и в первую очередь нагрев или сушку.
При традиционных способах нагрева и сушки (конвективном, радиационным
и контактном) нагрев объекта происходит по поверхности. Если
теплопроводность объекта низка, что имеет место у диэлектриков, то
термообработка объекта происходит медленно, с локальным перегревом
поверхности нагрева, отчего возможно подгорание этой поверхности,
возникновение внутренних механических напряжений. Все это в конечном счете
может привести к выходу объекта из строя.
Сверхвысокочастотным называется нагрев объекта энергией
электромагнитного поля сверхвысоких частот. Электромагнитная волна,
проникая в объект, взаимодействует с заряженными частицами. Совокупность
таких микроскопических процессов приводит к поглощению энергии поля в
объекте. Полное описание эффекта может быть получено лишь с помощью
квантовой теории. Ограничимся учетом макроскопических свойств материальной
среды, описываемых классической физикой.
В зависимости от расположения в них зарядов молекулы диэлктрической
среды могут быть полярными и неполярными. В некоторых молекулах
расположение зарядов столь симметрично, что в отсутствии внешнего
электрического поля их электрический дипольный момент равен нулю. Полярные
молекулы обладают некоторым электрическим дипольным моментом и в отсутствии
внешнего поля. При наложении внешнего электрического поля неполярные
молекулы поляризуются, то есть симметрия расположения их зарядов
нарушается, и молекула приобретает некоторый электрический момент.
Под действием внешнего поля у полярных молекул не только меняется
величина электрического момента, но и происходит поворот оси молекулы по
направлению поля. Обычно различают электронную, ионную, дипольную и
структурную поляризации диэлектрика. На СВЧ наибольший удельный вес имеют
дипольная и структурная поляризации, так что выделение тепла возможно даже
в отсутствии тока проводимости.
СВЧ устройства для технологических целей работают на частотах,
установленных международными соглашениями. Для термообработки в диапазоне
СВЧ наиболее часто используются электромагнитные колебания на частотах 433,
915, 2375 (2450) Мгц. В таблице приведены сведения о глубине проникновения
электромагнитной волны в некоторые из диэлектриков с потерями.
Таблица 1
Глубина проникновения электромагнитной волны
В диэлектрике с потерями при 20-25оС
|Диэлектрики |Глубина проникновения, см |
| |433 Мгц |915 Мгц |2375 Мгц |
|Титанат бария |11.3 |3.5 |0.6 |
|Метиловый спирт |33.0 |7.8 |1.4 |
|Вода |70.5 |23.4 |3.5 |
|Стекло |4600 |2180 |840 |
|Мясо |5.1-10.7 |2.8-6.2 |1.6-3.1 |
|Овощи |8.1-9.1 |5.0-6.3 |2.6-3.0 |
|Рыба |5.0-6.2 |3.4-3.8 |1.2-2.0 |
Итак, если вместо традиционных способов нагрева использовать нагрев с
помощью энергии СВЧ колебаний, то из-за проникновения волны в глубь объекта
происходит преобразование этой энергии в тепло не на поверхности, а в его
объеме, и потому можно добиться более интенсивного нарастания температуры
при большей равномерности нагрева по сравнению с традиционными способами
нагрева. Последнее обстоятельство в ряде случаев приводит к улучшению
качества изделия.
СВЧ термообработка обладает рядом других преимуществ. Так, отсутствие
традиционного теплоносителя обеспечивает стерильность процесса и
безинерционность регулирования нагревом. Изменяя частоту, можно добиться
нагрева различных компонентов объекта. СВЧ электротермические установки
занимают площадь меньшую, чем аналогичные установки с традиционным
энергоприводом, и оказывают меньшее вредное воздействие на окружающую среду
при лучших условиях труда обслуживающего персонала.
СВЧ установки и их рабочие камеры
При любом назначении СВЧ электротермической установки, она имеет
структурную схему, приведенную на рисунке 1.
Рис.1
Основным генератором СВЧ энергии является магнетрон. Из приборов
других типов наиболее перспективны клистроны и СВЧ триоды. Генерируемая
мощность поступает по волноводу (линия связи) в рабочую зону СВЧ печи,
представляющую собой прямоугольную камеру (рабочая камера). Рядом с
волноводным выходом расположен диссектор, вращающийся от воздушной струи
вентилятора. Диссектор необходим для того, чтобы получать равномерное
распределение СВЧ поля по объему камеры и, следовательно, обеспечить
равномерный нагрев продукта. В новых конструкциях СВЧ печей используют не
диссектор, а вращающийся столик, на который помещают обрабатываемый
продукт. Система управления (по другому блок управления и ввода информации)
управляет всем технологическим процессом обработки.
Магнетрон
Магнетрон это электровакуумный прибор, предназначенный для
генерирования колебаний сверхвысокой частоты. При работе магнетрона
выделяется мощность, которая переходит в тепло, т.е. внутри рабочей камеры
создается «тепловое СВЧ электромагнитное поле». Конструкция магнетрона
показана на рисунке 2.
Рис.2
Колебательная система – анодный блок (1) содержит резонаторы (2),
форма и размеры которых выбираются в зависимости от рабочей длины волны.
Внутренняя цилиндрическая полость (3) называется пространством
взаимодействия. В центре этой полости располагается цилиндрический катод
(4), подогреваемый обычной нитью накала. К магнетрону извне прилагается
сильное постоянное однородное магнитное поле, направленное вдоль оси
цилиндрической полости. В пространстве взаимодействия (3) переменным
электрическим и постоянным внешним магнитным полем происходит управление
электронными потоками. Электроны, вылетевшие с поверхности катода, под
воздействием скрещенных электрических и магнитных полей движутся между
электродами по циклоидальным траекториям. При своем движении они пролетают
мимо щелей резонаторов (2) и возбуждают в них электромагнитные колебания.
Внутри одного из резонаторов располагается петля связи (5) для вывода
СВЧ энергии из магнетрона в рабочую зону печи. Петля связи одним концом
припаяна к стенке резонатора, а другим присоединена к короткой коаксиальной
линии (6), которая возбуждает прямоугольный волновод (7). По волноводу (7)
СВЧ мощность поступает в рабочую камеру печи.
[pic]
Рис. 3
На рис. 3 изображен внешний вид магнетрона:
1. Металлический колпачок насажан на керамический изолятор 2.
3. Внешний кожух магнетрона 4. Фланец с отверстиями для крепления. 5
Кольцевые магниты служат для распределения магнитного поля. 6. Керамический
цилиндр для изоляции антенны. 7. Радиатор служит для лучщего охолождения.
8. Коробочка фильтра. 9. Узел соединения магнетрона с источником питания
содержит переходные конденсаторы которые вместе в дросселями образуют СВЧ
фильтр для защиты от проникновения СВЧ излучения из магнетрона. 10. Выводы
питания.
Магнетрон это вакуумный диод, анод которого выполнен в виде медного
цилиндра. Рабочее напряжение анода магнетрона колеблется от 3800 до 4000
вольт. Мощность от 500 до 850 Ватт. Напряжение накала от 3,15 до 6,3
вольта. Магнетрон крепится непосредственно на волноводе. В тех печах где
производитель располагает магнетрон с коротким волноводом можно наблюдать
такой дефект как пробой слюдяной прокладки. Происходит это в результате
загрязнения прокладки.
Дефекты магнетронов: 1.При пробое прокладки часто бывают случаи когда
колпачок расплавляется. Можно заменить на колпачок с другого магнетрона.
2.Как любая лампа он может терять свою эмиссию, в результате чего
значительно сокращается мощность энергии и увеличивается время
приготовления. Можно увеличить продолжительность срока службы магнетрона
добавив напряжения накала. Для этого необходимо домотать 0,5 виток
накальной обмотки. (в некоторых случаях удается продлить срок службы до 3
лет)
3. Пробой переходных конденсаторов можно обнаружить с помощью тестера.
Пробой происходит на корпус магнетрона. Устраняется путем замены узла 9 (см
рисунок).
При замене магнетрона необходимо строго соблюдать правила: 1. Диаметр
антенны и крепеж должны точно совпадать с оригиналом. 2. Магнетрон должен
плотно соприкасаться с волноводом. 3. Длинна антенны должна точно
соответствовать оригиналу. 4. Мощность магнетрона должна совпадать.
Блок питания магнетрона.
[pic]
Рис.4
Блок питания магнетрона обеспечивает выработку питающих напряжений: Анодное
напряжение Uа = 4000 вольт A = 300 мА. Напряжение накала U = 3,15 В, I = 10
А.
Напряжение ~220 вольт через специальную схему управления подается на
первичную обмотку силового трансформатора. Далее с помощью силового
трансформатора (который выполняет также роль стабилизатора) напряжение
подается на схему удвоения напряжения собранную на VD1, C1. Сопротивление
R1 имеет наминал от 1 до 10 Мом и нужно для того чтобы обеспечивать разряд
конденсатора С1 при выключенной печи. В импортных конденсаторах резистор
монтируется внутри. Предохранительный диод VD2 (фьюз диод) служит для
защиты трансформатора от перегрева в случае замыкания в магнетроне или
чрезмерном повышении напряжения на конденсаторе С1. При замыкании резко
повышается ток во вторичных обмотках что ведёт к увеличению тока в
первичных обмотках и перегорает предохранитель. Данным диодом можно
пренебречь т.е. не устанавливать его, но в этом случае необходимо
устанавливать предохранитель строго по наминалу. Если замерить напряжение
на катоде магнетрона оно будет ровно -4000 вольт (отрицательное), значит на
аноде относительно катода напряжение будет ровно +4000 вольт.
Высоковольтный диод
Представляет собой большое количество соединенных последовательно диодов в
одном корпусе. Проверить тестером невозможно. Но есть один метод
позволяющий с определенной точностью проверить диод. Если подключить его
согласно данной схемы. Измерение проводится в двух направлениях, для чего
диод необходимо перевернуть.
[pic]
Рис.5
Блок управления и ввода информации
БУВИ предназначен для задания времени, режимов работы и управления
работой СВЧ печи по заданным программам. Структурная схема БУВИ приведена
на рисунке 6.
Рис.6
Устройство коммутации представляет собой клавиатуру.
Требования к СВЧ установкам
Установки и камеры должны удовлетворять определенным требованиям.
Так, они должны обеспечивать заданный технологический режим термообработки,
надежную работу генератора, защиту обслуживающего персонала от СВЧ
излучения.
Чаще всего к камере предъявляется требование равномерного нагрева по
объему объекта с заданной скоростью нарастания температуры (темпом
нагрева).
Для надежной работы генератора коэффициент стоячей волны по
напряжению камеры не должен превышать допустимого для данного генератора
значения. В этом отношении наибольший интерес представляют камеры с бегущей
волной, так как они, практически не влияя на работу генератора, могут быть
использованы с любым источником СВЧ энергии.
Защита обслуживающего персонала от СВЧ излучения осуществляется
разумным конструированием системы загрузки-выгрузки. В конструкции камеры
должны быть установлены блокировочные устройства, выключающие генератор в
аварийных ситуациях.
Меры безопасной работы при ремонте и регулировке
СВЧ печей.
При ремонте и регулировке проигрывателей компакт-дисков следует
строго придерживаться правил безопасности труда. Несоблюдение данных правил
может привести к поражению электрическим током или травмам. Следует
помнить, что самым опасным для человека является ток частотой 50 Гц, а
так же СВЧ излучение.
СВЧ печь под напряжением можно ремонтировать и проверять только в тех
случаях, когда выполнение работ в отключенном от сети аппарате невозможно
(настройка, регулировка, измерение режимов, нахождение плохих контактов в
виде «холодной пайки» и т.д.). При этом необходимо соблюдать осторожность
во избежание попадания под напряжение. Следует остерегаться ожога о
нагревающиеся элементы.
Во всех случаях работы с включенной СВЧ печью необходимо
пользоваться инструментом с хорошо изолированными ручками. Работать следует
одной рукой, в одежде с длинными рукавами или в нарукавниках. Другой рукой
в это время нельзя прикасаться к корпусу аппарата и другим заземленным
предметам (трубам центрального отопления, водопровода и др.).
Измерительные приборы должны подключаться к схеме проигрывателя
только после отключения его от сети и снятия остаточных зарядов с элементов
схемы. Провода приборов должны оканчиваться щупами и иметь хорошую
изоляцию. Корпуса измерительных приборов следует соединить с корпусом.
Запрещается:
- Пайка монтажа СВЧ печи, находящегося под напряжением.
- Ремонтировать аппарат, включенный в электрическую сеть, если помещение,
в котором он находится, сырое либо имеет цементный или иной
токопроводящий пол.
- Находится возле аппарата лицам, не ремонтирующим его.
Кроме обычных мер предосторожности, перечисленных выше, эксплуатация
СВЧ печей требует особого внимания.
Как и любой источник СВЧ излучения, излучение СВЧ печи при прямом
воздействии может вызвать повреждение глаз или ожоги кожи. К тому же СВЧ
излучение человеческий глаз не видит.
1. Нельзя включать печь при открытой дверце либо сетки.
2. Нельзя делать отверстия в корпусе.
3. При замене магнетрона будьте особенно внимательны. Не оставляйте
монтажного мусора в волноводе.
4. Всегда разрежайте емкость в цепях питания магнетрона куском
изолированного провода (резистор иногда выходит из строя).
Кроме потенциально опасного СВЧ излучения, печь создает сильное
электромагнитное излучение, которое, не являясь опасным для человека,
оказывает отрицательное воздействие на наручные часы, магнитные ленты и
т.д.
Необходимо учитывать, что при попадании СВЧ печи из холодного помещения
в теплое или в помещение с повышенной влажностью на элементах СВЧ печи
может конденсироваться влага, присутствие которой отрицательно влияет на
нормальную работу проигрывателя.
Элементная база.
Резисторы являются наиболее распространенными элементами
радиоэлектронной аппаратуры. Постоянные резисторы обеспечивают режимы
работы усилительных приборов, позволяют погасить излишек питающего
напряжения, входят в состав сглаживающих фильтров, используются в делителях
напряжения и в качестве эквивалентных нагрузок. Переменные резисторы
используют в регуляторах различных величин, подстроечные применяют для
установки режимов работы аппаратуры в процессе регулировки и настройки.
К неисправностям резисторов можно отнести обрыв выводов; изменение
сопротивления; перегрев или обугливание проводящего слоя; пробой резистора
(нарушение изолирующего покрытия) при превышении допустимого напряжения;
нарушение плавности хода и контакта (в переменных резисторах); плохую
фиксацию значения сопротивления (в подстроечных резисторах).
Неисправности резисторов можно выявить визуально или с помощью
омметра. Неисправный резистор необходимо заменить. Особое внимание следует
уделять мощности рассеяния резисторов. Допускается устанавливать резистор с
большей мощностью, но не наоборот. При работе в импульсном режиме средняя
мощность не должна превышать номинальную, т.к. через резистор протекают
периодические импульсы тока, мгновенные значения которых могут значительно
превышать значения в непрерывном режиме.
Конденсаторы входят в состав колебательных контуров, полосовых
фильтров, используются в качестве разделительных и блокировочных, элементов
связи, накопителей электрических зарядов, в сглаживающих фильтрах, для
температурной компенсации, для подавления радиопомех и т.д.
К основным причинам неисправностей конденсаторов постоянной емкости
можно отнести механические повреждения; обрыв выводов; пробой диэлектрика;
изменение емкости; возрастание потерь; изменение сопротивления изоляции.
Подстроечные и переменные конденсаторы могут иметь такие неисправности:
короткое замыкание между обкладками; плохую фиксацию значения емкости при
её установке; механические повреждения.
Неисправности конденсаторов можно выявить путем осмотра и
измерительными приборами. Простейшие неисправности определяют с помощью
омметра.
Особенности применения конденсаторов:
- При работе с высоковольтными конденсаторами необходимо учитывать
явление абсорбции электрических зарядов в диэлектрике, обуславливающей
неполную отдачу энергии (от 3 до 5 %) при быстром разряде конденсатора
на нагрузку – опасно для жизни.
- У некоторых слюдяных и керамических конденсаторов может иметь место
«мерцание» - самопроизвольное скачкообразное изменение емкости.
- У электролитических конденсаторов значительное снижение сопротивления
утечки приводит к нарушению режима работы транзисторов и микросхем.
Сложность обнаружения пониженного сопротивления утечки состоит в том,
что оно может проявляться под напряжением при работающем приборе.
- Снижение емкости конденсаторов в сглаживающих фильтрах приводит к
увеличению пульсаций выпрямленного напряжения.
- При выборе электролитического конденсатора кроме номинальной емкости,
необходимо учитывать рабочее напряжение, ток утечки не должен превышать
0.1 мА на 1 мкФ. Недопустима подача напряжения обратной полярности.
Катушки индуктивности, дроссели, трансформаторы проверяются визуально
или с помощью омметра. Для обнаружения короткозамкнутых витков
рекомендуется следующая схема.
Рис.7
На выходе генератора синусоидальных колебаний устанавливают частоту
равную 1 кГц и подают сигнал через резистор R на проверяемую обмотку L.
Напряжение на обмотке контролируется осциллографом. Появление
дифференцированных импульсов на обмотке указывает на наличие в ней
короткозамкнутого витка.
Коммутационные изделия предназначены для необходимых
переключений в электрических цепях радиоаппарата (переключатели,
выключатели, реле, штепсельные разъемы, колодки и т.д.).
Причинами неисправностей коммутационных изделий могут быть
механические повреждения контактов, загрязнение электрических контактов,
выход из строя механических устройств (пружин, отдельных деталей),
электрический пробой изоляционного материала переключателя, замыкание
между контактными группами, заклинивание механических частей в результате
их износа.
Определить неисправности можно визуально или омметром.
Эксплуатация полупроводниковых приборов и микросхем.
Анализ отказов полупроводниковых приборов и
|
