关键词：微波炉；高压变压器；结构；原理；应用特性
1.微波炉高压变压器概述
微波炉是家庭常见的白色家电之一，食物是有磁控管发出的微波来实现加热的。为了获得较高能量的电磁波，需要几千伏的电压来驱动磁控管，这就需要使用高压变压器（简称变压器）将市电从低压转化为高压，高压变压器如图1所示。但是，高压变压器在微波炉启动时，输入电源导通瞬间会产生很大的涌动，这会对微波炉其他部位造成破坏，降低微波炉的使用寿命，由此可见，高压变压器作为微波炉的关键部件，其质量好坏，直接影响到产品的性能。
图1
2.微波炉高压变压器结构及原理
微波炉高压变压器共有3个绕组，其中一 个初级绕组，交流220V市电电压施加在此绕组中；两个为各自独立的次级绕组；即输出交流3．3V的灯丝电压绕组和输出交流2100V左右的高压绕组。在初、次级绕组之间插有一定厚度的多片硅钢片，使变压器中形成一个具有高磁阻间隙的磁分路。当高压变压器工作时，磁分路中将产生一定量的漏磁通，它控制着变压器的输出电流，使磁控管工作电流保持相对稳定，原理简述如下：
磁控管工作时，变压器的次级高压绕组中有振荡电流流通，使其附近的铁芯产生磁饱和现象。假设因市电波动等原因而引起磁控管阳极电压上升、阳极电流增大，那么变压器次级绕组的电流也增加，使磁饱和度加深，漏磁通增大，这就使得变压器次级高压下降，也即磁控管阳极电压降低，阳极电流下降，反之则相反，从而起到自动调节阳极电压、电流及稳定微波输出功率的作用。可见，高压变压器主要是靠漏磁通使磁控管工作电流保持稳定的，因此也被称作漏磁（感）变压器。这种变压器可在市电波动范围较宽的情况下保持磁控管阳极电流的稳定，因而在微波炉中获得了广泛应用，除特种产品外，几乎所有的微波炉均采用这类变压器。
图2
3.微波炉高压变压器的应用特性
高压变压器的体积小、容量大，满足了家用电器对重量和体积的严格要求。900W高压变压器，输入为220V/50Hz，输出2200V和3.3V两组电压。2200V整流后，做磁控管的阳极电压，3.3 V做灯丝电压，如下图2所示。变压器的视载功率为1450VA左右，体积只有同规格普通变压器的三分之一。高压变压器的铁心材料，采用损耗很低的优质冷轧硅钢片，进口的Z11、Z10。其磁通密度很高，因此它的空载电流只有额定电流的25%，这不仅使铁心材料得到充分的利用，而且大大减少了变压器的用铜量。
3.1高压变压器的稳压特性
微波炉高压变压器的铁心为壳式结构，一、二次侧、灯丝三个线圈分别绕在中间芯柱上。在一、二次侧线圈之间的窗口装有约5.5mm厚的漏磁铁心（分流磁心）。正是由于它的存在，才使得变压器具有漏磁稳压特性。
在变压器的磁通密度接近饱和磁通密度的情况下，当一次侧线圈电压高于额定电压时，增加的磁通大部分不与二次侧线圈交连而是通过漏磁铁心。一次侧线圈电压越高，通过漏磁铁心的磁通就越多。此时，二次侧线圈的磁通无显著增加，感应电压亦无显著增加。当一次侧线圈电压低于额定电压时，减少的磁通大部分是通过漏磁铁心的磁通。一次侧电压越低，通过漏磁铁心的磁通越少。此时，二次侧线圈的磁通无显著减少，感应电压也无显著减少。当高压变压器的输入电压在额定电压的±10%范围内波动时，输出电压在额定电压的±3%范围内变化。高压变压器的这种优良的电压适应性，为磁控管提供了稳定可靠的阳极电压和灯丝电压。所以，微波炉一般不因电源电压过高而损坏，也不因电源电压过低而停机。正确地调整高压变压器漏磁铁心的截面积和间隙，不仅可以使变压器获得理想的稳压特性，而且可以使磁控管获得最佳的工作电压和工作电流。
3.2高压变压器的温升
为了得到最小的几何尺寸，微波炉高压变压器设计时，工作磁通密度和电流密度取得很大，结果使变压器产生很高的工作温升。在风冷工作条件下，变压器的温升超过120K，因此，变压器的耐热等级必需大大提高，因此某公司在进行设计时采用了R级设计（耐热220℃）。一、二次侧线圈采用R级绝缘的漆包线；灯丝线圈采用R级高压线；绝缘材料采用杜邦绝缘纸和云母纸；浸渍漆采用220℃绝缘漆。从而很好地满足了变压器温升和最小尺寸的要求。
3.3高压变压器的短路特性
在额定电压下，微波炉高压变压器次级高压输出端可以短时间短路，其短路电流并不大，为额定电流的4倍左右。这对于普通变压器是绝对不允许的，完全短路是破坏性的。高压变压器工作时，一次侧线圈产生的磁通有一部分从漏磁铁心通过，并不与二次侧线圈环连，这相当于在一次侧线圈回路接入一个电感为L的等效漏磁线圈。当负载电阻RH为零时，负载电流I2的起始值无穷大，一次侧线圈电流的瞬时值I1也随之变得很大，漏感L所产生的电压降UL 也很大。如果电源电压U 不变，则变压器一次侧线圈电压U1随之下降，二次侧线圈电压也随之下降，I2的起始值也随之下降。这一瞬变过程的出现，使高压变压器具有良好的短路特性。
结束语：
综上，本文对微波炉高压变压器结构、原理及应用特性等相关要点进行了论述，高压变压器可以将市电从低压转化为高压，才能保证微波炉的正常运转，由此可见微波炉高压变压器重要地位。因此这就要求相关设计人员在进行微波炉设计时，必须要充分掌握高压变压器的应用要点，从而保证微波炉产品的功能得到正常发挥。
参考文献
[1]余朋清.基于微波炉用高压位相控制方法的研究[J].仪表技术.2013（08）.
[2]袁昕.微波炉高压变压器的设计与修复[J].家电检修技术.2012（02）.
论文作者:李颖异
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/12
标签：变压器论文; 高压论文; 微波炉论文; 电压论文; 侧线论文; 电流论文; 绕组论文; 《建筑学研究前沿》2017年第29期论文;