微波炉电容器安规测试中的若干问题

]088 +7\]6Y -166,+\6 +7Z Z.8/+7-6Y X.\X 50]/+\6 /68/Y 67ZU1+7-6 /68/ +7Z 675.107367/+] /68/ 4+8 Z.8-U886Z^ %X.8 -+7 X6], 16+Z618 /0 U7Z618/+7Z /X6 36/X0Z 02 8+26/_ /68/ ()*+,%-# 107367/+] /68/ 微波炉电容器 * )+,+-./01 201 3.-104+56 05678 9 是使用在 :;<= > ?; <= 电源供电的微波炉中，连接于磁控管主电源电 路，用于稳定磁控管电流的无自愈性能的电力电容器。它具 微波炉用电 有以下不同于其它电容器的性质： !额定电压高。 这明显高于其它同类 容器的额定电压一般在 @AB C DAB 之间， 元件； 这是为电容器在切断运行电压后 "内部含有放电电阻， 放掉其中大量电荷而设立的， 因此具有阻值高、 与电容器并联 等特点。 对它的要求是在运行电压切断 E 3.7 内使电容器两端 并能随电容器经受各项试验， 此外其阻值 电压降至 :;B 以下， 还应考虑叠加直流电压的作用等； #整机 * 微波炉 9 及电容器 在结构和电路设计时应充分注意提高防爆的能力：例如在整 机中应装有能在电容器击穿 D8 内切断电源的熔断器；在电容 器结构方面， 盖的封装采取 “ 弯边” 工艺， 内部电路中采取 “ 悬 丝” 的办法， 使得当电容器外壳因某种原因膨胀时 * 这往往是 “ “ 弯边” 拉伸变直， 悬丝” 受力将内部导线拉断， 爆炸的前兆 9 ， 使电容器发生断路， 避免膨胀进一步发展， 从而起到预防爆炸 的作用。图 E 为微波炉电容器的结构原理图。 别进行论述。 一、 电容量和损耗角正切的测量 微波炉电容器是一 种高压电容器， 故在容量 和损耗测量时应使用西 林电桥 * 图 @ 9 。电桥法的 本质是利用比较法和逐 步逼近法， 使电流计最终 没有电流流过。 逐步逼近 图 @ 西林电桥 的过程就是不断调整不同位数上的电阻值的过程，这些电阻 值经过计算，可和不同位数上的电容值成一定比例，因此可 从面板上直读出电容量的大小。西林电桥的两个高压桥臂分 别由试品 FG * )G 表示被测电容的电容量， HG 表示交流等效电 两个低压桥臂分别由 阻值 9 及无损耗的标准电容器 )I 组成， 各桥臂的导纳依 无感电阻 HD 及无感电阻 HJ 与 )J 并联组成， 次为： &G K E > HG L M $)G 、 &D K E > HD 、 &J K E > HJ L M$)J 、 & I K M$ ) I 。 电桥平衡时应满足： 调节 HD 、 )J ， &G &J K &D &I * E > HG L M$)G 9 * E > HJ L M$)J 9 K * E > HD 9 M$)I 即： 解此方程， 实、 虚部分别相等， 有： /+7% K E > * $)G HG 9 K $)J HJ )G K )I N E > * E L /+7@ % 9 O HJ > HD 当 /+7% P;Q E ， 误差允许不大于 ER 时， 上式可改写为： )G K )I HJ > HD 这时有： HJ 取 E;J > & * ’ 9 ， 图E 微波炉电容器结构示意图 /+7% K $)J HJ K S)J T E;? 式中 )J 的单位是 #， 以 U# 计时， 上式改为 其中 S K E# V E /+7% K S)J ， 于是， /+7% 可以通过调整 )J 进行直读。/+7% 定义为损耗角正 基于以上原因，微波炉电容器在某些安规测试中有特殊 的仪器和方法要求，本文将从容量和损耗的测量、爬电距离 和间隙的测量、耐压试验、耐久性试验和环境试验等方面分 *D9 又因高压西林电桥用于工频电压， 于是 $ K @ &2 K E;; &； 同时 *E9 *@9 -+,+-./01 201 3.-104+56 05678Y /X6 1+/6 -+,+-./+7-6 +7Z /+7\67/ 02 /X6 ]088 +7\]6Y -166,+\6 +7Z Z.8/+7-6Y 675.‘
路，它主要起当试品击穿时，使仪器负载不为零和改善电压 波形的作用。 四、 耐久性试验 耐久性试验对于考察微波炉电容器的性能有着举足轻 重的作用，实现起来也涉及诸多问题，其中最主要的当属试 验设备。 我们先进行这样的假设：如果只使用一般意义上的变压 器， 若 C- D 6277<， 于是 27 个样品同时进行试验。 )- D 2E = !#， 在理想条件下 + " D 277F , 有： 2E 6=C- 5 ? D 2 5 G#) D 2 5 G6 $H27)? D G2E 6= I 6277< I 277 $ I 27 I 2E = !#*26E 0J" K D C? D 2E 6= I 6277< I 26E 0J" D 06//=L， ?K D 2/8" +8, 显然， 这个方法不具备实际意义； 若一次不进行 27 个样 显然也不可取。因此唯 品， 那么试验周期将至少长达 2777M， 一的办法就是采用谐振回路，提高无功电流而减小有功电 流。 为了更细致的分析设备的构造，我们再来了解一下谐振 回路的两种形式： 即串联谐振回路和并联谐振回路。 如图 / 所示：串联谐振时，电感器不仅充当着补偿电压 的作用，还充当着电流滤波器的作用。试品相对变压器次级 的输出电流不变， 电压是变 压器输出电压的 * + 回路品 质因数， 即设备 27 N /7 , 倍， 容量、初级电流各降低 * 倍。当试品击穿时， 回路失 谐，试品电压迅速回落，这 时， 电感器变成了限流电抗 器，试品电流随即下降 * 倍，起到了保护设备的作 用；并联谐振时，电感器不 能起到滤波的作用。 试品相 对于变压器输出电压不变， 图/ 谐振电路 试品电流是变压器次级输出电流的 * 倍，即设备容量、初级 电流也降低 * 倍。但当试品击穿时， 试品两端的高电压依然 存在，而且电感器会通过导线向变压器注入能量，损坏设 备。由此可见， 耐久性试验应使用串联谐振电路。 另外，在对不同的样品进行试验时，测试电压和容量往 往不同，这就要求在设备中增加与变压器容量相匹配的调压 器和采用可变电感器。可变电感器有手动调整和自动调整两 种，由于微波炉用电容器的容量范围不宽，考虑到自动调谐 的价格因素， 故一般使用手动调谐的办法。谐振时， 电感器的 电流与试品电流相等，所以不能采用象滑动变阻器那样的方 法进行调整，而是采用移动铁芯观察试品两端电压的办法进 行调整。实际耐久性试验工装原理图如图 = 所示。 +=, +J,
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安全与电磁兼容
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・测试与测量・
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切， 即 * + 品质因数 , 的倒数。 由于 )- 、 因 ./ 、 .0 均为固定已知， 此 )1 可经计算得出。至此完成了电容量和损耗角正切的测 量。 高压西林电桥高压臂的阻抗比对应的低压臂大的多，所 以将试品和标准电容放在高压臂进行屏蔽保护，用屏蔽线从 其低压端连接到低压臂上， 在低压臂调节 .0 、 )/ 的方法就十 分安全。 二、 爬电距离和间隙 爬电 + 漏电 , 距离与间隙几乎是所有整机和元器件为检 测其绝性能所必测的指标之一。一般电容器主要在端子和端 子之间与端子和外壳之间用直接测量法测量。但微波炉电容 器就是一个例外。 微波炉用电容器因其工作电压高而在端子结构上采取 安装绝缘护套的工艺 + 见图 2 , ，其主要的目的是增加爬电距 离和间隙， 并与外界进行有效隔离。由于其材质不同， 所以在 爬电距离和间隙的要求上除须考虑电势差外，还要参考绝缘 套的漏电起痕指数等因素 + 漏电起痕指数的测试方法详见 是高压 34 5 %/678 9 2:;/ 方法 " , 。这种测试方法更加科学， 元件与低压元件在测试方法上的一大差异。漏电起痕指数可 以由企业提供或对基材进行试验，如果得不到确认，可用标 准规定的最严酷值进行衡量。如额定电压为 6277< 的电容 器， 有凸缘结构的， 空气间隙取 2=>>， 爬电距离取 07>>。 三、 耐压试验 耐压试验通常分为直流耐压试验和工频交流耐压试验， 两者在击穿机理方面各有侧重。在微波炉电容器的型式试验 中应采取直流耐压的方法。其原因主要有二： 首先， 由负载特 性决定。耐压仪一般都设有击穿报警电流，当流过试品的电 流大于这个值时， 仪器容量较大时， ? 也较大。对于微波炉电 容器， 由于其电容量较大， 通常大于 /@ 8 !#， 其电流值超过了 大多数耐压仪的最大报警电流，这个问题在针对整机及小电 容使用的耐压仪上就显得更为突出，而用直流电压则没有此 类问题； 其次， 由电压性质决定。直流击穿电压和交流击穿电 压的对应关系， 由于其受限因素多， 所以很难有一定论。工程 经大量实践表明， 相同 上， 将两者的比值定义为巩固系数 AB。 物质中 AB 是一条随绝缘探伤深度增加而下降的曲线，也就 是说： 直流耐压比交流耐压更能灵敏地发现绝缘损伤缺陷。 在使用直流电压试验时，应采用图 0 作为仪器外接电
图0
耐压试验仪外接电路
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・测试与测量・
A —高压开关
3) —高压接触器 ) B—试品
%0 —调压器
%3 —谐振变压器
)0 、 )3 —电容分压器
20 "0 —原边电压电流表
电流表 23 、 "3 —试品电压、
析， 简述了微波炉电容器的测试原理及设备要求。对理解安规试验方法具有一定的帮助作用。 关键词 !"#$%&’$ W7 /X.8 ,+,61Y /X6 36/X0Z +7Z /X6 16[U68/ 02 /X6 /68/ 6[U.,367/ 4X.-X 02 /X6 1+/6 -+,+-./+7-6 +7Z /+7\67/ 02 /X6
图+
耐久性试验工装原理图 多有关气候的试验，它们的侧重点虽各有不同，但其出发点 和流程都是一样的：即基于元件在正常使用时须经历的外部 气候环境，这主要取决于微波炉炉腔的工作特点；而流程则 都是在气候试验前后进行电气参数的比较，而在经历气候试 验时不施加电压。具体方法可参阅相关标准。 以上讨论的若干问题在微波炉电容器的试验中只占一 部分，更多的问题还需在实践过程中进行进一步的探讨。研 究微波炉电容器的安规测试，有着其广泛而深刻的意义。首 先， 由于被试样品容量较大， 在进行耐久性试验时， 如何在有 是工程实 功功率 1 限定的情况下提高试验确定的 2" 容量， 践中必须要解决的。其次， 电容量和损耗、 耐压的测量可以推 广至一切电介质的性能评估，还有高压元件的测试比低压元 件测试方法更为全面、 客观， 等等。这对我们细致理解电子产 品的安全规范都将大有裨益。 加， 但是随温度下降或电压升高而增加， 我们认为： 温度下降 或电压上升都导致电流加大， 辐射加大， 从而干扰变大， 干扰 脉冲变高， 信号信噪比变差， 误码增加。 要解决辐射干扰引发误码的问题，首先要降低辐射产 生， 0++( 及其倍频辐射的大小与其 0++( 电口的阻抗匹配不 " 好有关，良好的阻抗匹配可以降低辐射的产生。其次是要对 辐射源进行屏蔽，使之与被干扰信号隔离。还有就是降低电 压以减小辐射。另外， 在电路功能允许的前提下， 在信号线上 串电阻，也可以有效降低辐射发射。我们综合采取了上述措 施以后， 终于使 <)( 光板做到了 = +> 时 3; 小时无误码 （ = ，基本解决了该设备的误 0,> 时 3; 小时还有少量零星误码 ） 码问题。 参考书目 光同步数字传送网 ” ，邮电科学出版社， 0: 韦乐平著 “ 099? 年 ; 月 光缆通信系统指标与测试 ” ， 邮电科学出版 3: 韦乐平著 “ 社， 099; 年 3 月 电磁兼容原理与设计 ” ，电子工业出版社， @: 王定华著 “ 099? 年 ; 月
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微波炉电容器安规测试中的若干问题
#$%& ’(&)*+$,) -.$(* */& #-0&*1 2&)* $0 */& 3-4-5+*$6 0$6 7+56$8-9& :9&,) 国家广播电视产品质检中心
摘 要
王
昕
本文通过对微波炉电容器的电容量和损耗角正切、爬电距离和间隙、耐电压、耐久性试验和环境试验等分 微波炉电容器 电容量和损耗角正切 爬电距离和间隙 环境试验。