主题:【原创】CEM MARS5 微波消解仪磁控管驱动维修(未果及后续)

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童心老叟
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日前维修了一台CEM微波消解仪,尝试使用国产元件替代,结果失败。把它理出来,总结一下,以备后来者借鉴。

实验室的老师报修时讲,这台仪器上个月刚修过温度控制部分,没几天又坏了,整机没电。与代理商的维修工程师联系,但他最近很忙需要过一段时间才能上门。

我对实验室老师说,试试吧,这种进口仪器的专用配件不大好配。

仪器外观:




仪器外观仪器标签:



电压220/240V,最大电流15A,电源频率50Hz,最大功率3100W

微波频率2450MHz,微波最大功率1600W。

这是消解仪磁控管的参数,与后面查询的磁控管标签参数可以对应。

一、    故障现象:上电整机无反应,显示屏不亮,各个开关、按钮均无动作。

二、    检测:打开后盖检查供电电源,发现高压变压器次级绕组烧毁。保险管15A开路。整机的开关电源没发现问题。

先依据实物绘制高压部分电路原理(接线)



这部分电路比主控电路(单片机)毕竟简单。而主控电路、显示单元、外周门控、风机均与此故障无涉,就没继续研究。
据此原理图分析,此高压(磁控管驱动)电路与家庭常用的微波炉原理并无太大差异。
检测下列元器件:高压二极管,双向可控硅、灯丝变压器、高压继电器、噪声滤波器、磁控管、转换开关均无问题。高压电容虽然外壳有锈蚀,但容量尚在,应该可以继续使用。
三、分析故障原因:
1、      酸雾排除不畅(排风管有泄漏)导致酸雾进入控制电路部分,腐蚀了变压器绕组及其周边的元器件。
2、      高压变压器烧毁,导致整机保险管烧毁,进而整机开关电源无输入、输出,所以整机没电,显示屏无显示。
3、      当然,海边气候空气潮湿,也有可能导致上述现象。
四、处理过程:
1、买变压器,
与CEM公司联系。不提供高压变压器参数,变压器要价很高,不含服务费。领导们认为要价太高,在之前刚换过一个光纤传感器就要了一万余元。
另寻它途!遍寻了国内、国外商家及购物平台均无原装变压器。
还是笨办法,画图,准备根据外形图选购或者定做变压器。





然后翻过头来,查磁控管关键参数,再根据磁控管选变压器。没有参数,变压器不能确定。遍寻国内大小磁控管(家用、工业)供应商、厂家都没有它的参数。

当时想,如果实在查不到磁控管参数,那就只好拆掉旧变压器绕组,测线径、数圈数、做骨架,用它原来的铁芯重新绕制了。不过这过程太麻烦了!

最后在一德国网站查到此磁控管2M262-M11A,功率1500W,频率2450MHz,高压4.5KV。





并且得知此磁控管并非标签所注松下产品,在中国国内没有销售。估计是松下公司为CEM特制的。
据此参数选了一家国产的成品变压器(成品零配件为批量生产,价格相对便宜):这国产变压器尺寸为135*162*86,体积稍大。好在相差不多,估计安装空间还够。价格2K以内。
2、装机:到货后装机,更换保险管15A,接好线路后,上电自检。
初始自检过程:屏幕有显示了,但是箱内照明灯不亮,开、关仪器仓门后,照明亮,设置参数正常。然后加载微波部分,显示数据正常,转盘电机、冷却风扇、磁控管风扇、箱体排风扇均正常运转。正在暗自庆幸,以为故障排除。
孰料大约1分钟左右,机器后部发出噼里啪啦的异常响声,屏幕不显示了。立即关机。因此时只关注的仪器正面显示屏,竟没发现异常响声来自哪里。
再次更换15A保险后,重复上述步骤,观察高压电路部分,竟然发现变压器部位打火,而后出现上述同样现象。
拆下高压单元,发现变压器高压绕组与铁芯之间打火发黑!表测高压绕组对铁芯短路。变压器是坏的!



不应该出现这种状况啊!变压器出厂一定是没有检测就发出来了。
不合格的变压器只好退货。按理说这高压变压器的技术含量并不高,
看来国内的这些厂家还是要努力提高啊!准备另选变压器生产厂家。
五、后续:

在多次联系其他变压器生产厂家后,仍然不敢相信其产品质量。只好与实验室老师联系,汇报了维修过程及目前仪器的状况:

这台机器马上上课要用,容不得时间再找国内厂家购买新的变压器,其质量无法保证。

而且代理公司的限制,若是买了变压器(即使是他们原装的),你们自己修,再出现其他问题,他们都不管了。

所以,还是请代理公司的人修吧,尽管价格高出太多,也没办法。

最后实验室老师还是请了代理公司来修。

代理公司的工程师将所有与此高压部分相关的元器件都换掉了。高压变压器、灯丝变压器、高压二极管、继电器板、高压电容(三个)。报价2W,折扣后实收1.8W。

六、评价:

  实话说,代理公司工程师的维修中,将全部相关元器件都换掉,似乎没有必要。但为了今后考虑(仪器使用年代久远,元器件逐渐老化)其实并无不妥。只是要价太高,对用户来说负担比较重。

另、

这台微波消解仪本质上与家用微波炉原理相同。差别在于程序设置部分和消解罐的专利。

目前国内也有很多厂商在生产,例如北京的中环北方、国环高科……。

但他们的高压部分大多都是用开关电源取代了高压变压器,属于比较现代的技术,质量可靠,重量轻,价格也低了太多。

这也是国内非常难找到同型号高压变压器的原因,没有人再使用高压变压器了。

小结:

虽然此次维修失败,但收获还是有的。

1、高端仪器的电路结构看起来复杂,但它也是由各个常规电路单元(模块)组合起来的。只要针对故障现象,有目的的去解剖分析同样可以将其恢复正常。

2、使用国产的元器件的代换应该可行,价格差距实在悬殊了。当然要保证其产品质量。
该帖子作者被版主 新官人-闭关修炼中20积分, 2经验,加分理由:鼓励原创
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Insm_df2f6ec2
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你好我想问下后边的红色按钮是应该放在显示220的位置还是240的位置啊,我们这个型号跟你的一样,电阻烧了,我随意波动这个红色按钮忘了原来位置在哪里了
童心老叟
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原文由 Insm_df2f6ec2(Insm_df2f6ec2) 发表:

你好我想问下后边的红色按钮是应该放在显示220的位置还是240的位置啊,我们这个型号跟你的一样,电阻烧了,我随意波动这个红色按钮忘了原来位置在哪里了

没查到原始的背板外面照片,不过根据原理图分析,应该是在220位置。

提醒一下,无论是使用或者维修,这个转换开关最好都不去动它,通常它是不会坏的。

也修过几台因转换开关位置不对而烧毁的机器,损失很严重。但那都是220--110 v的转换。

最可靠办法是电话咨询厂商工程师。

wccd
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老师好厉害,佩服。不过有个地方值得商榷,电路图中的双向可控硅MT1(最后接至主变压器220V初级)为什么会连接到高压上(高压电容C3,高压二极管正极,灯丝变压器,磁控管阴极),从原理上讲,这样会烧坏可控硅及变压器相关元件的?
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2021/6/16 16:41:07 Last edit by wccd
童心老叟
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原文由 wccd(wccd) 发表:
老师好厉害,佩服。不过有个地方值得商榷,电路图中的双向可控硅MT1(最后接至主变压器220V初级)为什么会连接到高压上(高压电容C3,高压二极管正极,灯丝变压器,磁控管阴极),从原理上讲,这样会烧坏可控硅及变压器相关元件的?


嗯。看得仔细!

原始接线的照片查不到了,目前那机器正常,也不可能为此问题再拆机看看。

从道理上讲你的分析是对的,大概是我疏忽了。

因为最后没有修复,在最后整理文档时就没仔细核对细节。也没考虑电路的原理。

这可控硅应该就就是控制主变压器供电的,与高压部分无关。
wccd
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我个人觉得国产质量好的高压变压器是可以胜任此磁控管工作的,对于国产产品来说,几千伏的绝缘应该不是什么问题,也许你的运气不够好,碰到了质量欠佳的高压变压器。

当然也不排除线圈工作时过热,导致绝缘下降最后被击穿的可能性。