El Sistema de alto voltaje en hornos de microondas.

Horno de microondas Samsung modelo MW840WA.

PRESENTACIÓN

La finalidad del Sistema de Alto Voltaje es la generación de energía de microondas.  El proceso consiste en transformar el voltaje de C.A. de línea a alto voltaje,  el resultado obtenido, se utiliza para crear una tensión de C.d. aún mayor. Finalmente, el sistema convierte la corriente directa en energía de microondas.

Un porcentaje importante de averías en hornos de microondas, tiene lugar en el Sistema de Alto Voltaje.  Las fallas comunes determinan la ausencia de calentamiento, la generación de ruidos extraños al interior del horno, importantes arqueamientos de alta tensión en el Guía de Ondas o la quemadura  del fusible de línea de 15 amperes, entre algunas otras causas.

Un sistema representativo de Alto Voltaje encontrado en cualquier horno de microondas de fabricación reciente, está conformado por cuatro elementos básicos: El Transformador de Alto Voltaje, el Capacitor de Alto Voltaje, el diodo rectificador y el Magnetrón.

El presente artículo, hará una reseña breve del funcionamiento del Sistema de Alto Voltaje, describirá el método de comprobación de cada uno de los dispositivos que lo integran y el incidente en particular ocurrido en el horno de microondas al momento en que falla cualquiera de ellos.

Tal como viene ocurriendo con los artículos de reciente publicación en el Rincón de Soluciones TV, nuevamente haremos referencia al horno de microondas modelo MW840WA fabricado por Samsung.  Para descargar el manual de servicio, visiten este enlace.

Advertencia: 

El horno de microondas está considerado como el aparato más mortífero de todos los que existen en el hogar.  Por tanto, el usuario común y corriente deberá de abstenerse en intentar cualquier recomendación de servicio aquí descrita.

UBICACIÓN DE DISPOSITIVOS

La siguiente imagen señala los cuatro dispositivos que conforman el Sistema de Alto Voltaje:

Dispositivos que integran el Sistema de Alto Voltaje en hornos de microondas.

 El rincón.

DESCRIPCIÓN DE FUNCIONAMIENTO

El principio de funcionamiento del Sistema de Alto Voltaje en hornos de microondas consiste en un simple circuito doblador de tensión de media onda que alimenta a un tubo electrónico tipo diodo el cual es empleado para producir la energía de microondas a una frecuencia de 2 450 Mhz. 

0.707 + 0.707 = 1.414.

Por lo común, el Transformador de Alto Voltaje de un horno de microondas, eleva el voltaje de 120 a 2 000 volts. En vista de que el voltaje de C.A. varía continuamente, el valor que indica el voltímetro sólo es el valor eficaz de este voltaje.  

El valor máximo que alcanza la onda sinusoidal de C.A. es 1.414 veces el valor efectivo.  Por lo tanto, el voltaje máximo alcanzado en los devanados del Transformador de Alto Voltaje sería como sigue:

Devanado Primario: Voltaje máximo = 1.414 X 120 V.c.a. = 169.6 V.c.a.

Devanado Secundario: Voltaje máximo = 1.414 X 2 000 V.c.a. = 2 828 V.c.a.

Para exponer el funcionamiento del circuito eléctrico de un Sistema de Alto Voltaje en hornos de microondas, tomaremos como ejemplo el que tiene el modelo MW840WA fabricado por Samsung.

1. Durante el primer medio ciclo positivo de la onda sinusoidal de C.A., la corriente de electrones fluye en la dirección que indica la flecha en color rojo cargando el Capacitor de Alto Voltaje a través del diodo rectificador.  Durante el tiempo de carga del capacitor, no hay voltaje al magnetrón porque la corriente toma el camino de menor resistencia.

Sistema de Alto Voltaje, primer medio ciclo positivo, carga del capacitor de H.V.

2. Cuando el voltaje del transformador comienza a disminuir con respecto a su valor máximo positivo, el capacitor intentará descargarse al regresar por el diodo.  Sin embargo, el diodo no conduce en dirección opuesta, bloqueando por lo tanto el camino de descarga.

3. El voltaje en el devanado secundario del transformador pasa al medio ciclo negativo hasta alcanzar su punto máximo, momento en que el citado devanado y el capacitor cargado son ahora dos fuentes de voltaje en configuración serie.  Los 2 828 volts presentes en los extremos del devanado del transformador, se suman a los 2 828 volts almacenados en el capacitor y esa suma, -5 656 volts, se aplica al cátodo del magnetrón como una corriente continua pulsante (Las flechas en color anaranjado, indican la dirección del flujo de electrones):

Sistema de Alto voltaje, segundo medio ciclo negativo, polarización del cátodo con -5 656 volts.

Esto último nos indica que el circuito doblador genera salida sólo durante el medio ciclo negativo del voltaje secundario del transformador.  Esto significa también que el magnetrón en realidad se conmuta a una velocidad de 50 o 60 veces por segundo, según la frecuencia del voltaje de línea.  Por tanto, el voltaje de alimentación hacia el cátodo del tubo, es siempre negativo.

El filamento del magnetrón funciona como cátodo en el tubo.  Al quedar polarizado, el tubo crea un campo magnético entre el ánodo y el cátodo.  La antena es una proyección o círculo conectado con el ánodo, se extiende dentro de una de las cavidades sintonizadas internas y además, se acopla a la guía de onda hacia la que transmite la energía de microondas.

MEDIDAS DE SEGURIDAD

En prevención de accidentes que pueden resultar de gravedad, es sumamente importante descargar el Capacitor de Alto Voltaje antes de intentar cualquier tipo de revisión en el Sistema de Alto Voltaje en hornos de microondas.

Descargando el capacitor de H.V.

Para descargar el Capacitor de Alto Voltaje, sólo es necesario poner en corto-circuito sus dos terminales acercando la hoja metálica de un desarmador plano con mango aislado cuidando de que las manos no toquen las partes metálicas, ver ejemplo en la imagen del lado izquierdo.  El empleo de un cable provisto con caimanes o pinzas cocodrilo en sus extremos, facilitará una descarga segura. De preferencia, una de las terminales del Capacitor de Alto Voltaje, deberá de aterrizarse al chasis del horno antes de realizar su descarga.

A menos que los capacitores de alto voltaje tengan vía de descarga, retienen una carga apreciable aun después de apagar y desconectar la unidad.  Por ese motivo, muchos fabricantes agregan una resistencia de sangría al interior del dispositivo cuya finalidad es proteger al personal de servicio logrando que cualquier carga eléctrica que permanezca en la unidad después de apagada, se disipe por sangría en un lapso de 20 a 30 segundos.  Queda a criterio del técnico si se confía o no de la resistencia de sangría la cual, es susceptible de abrirse creando así un enorme riesgo.

¿CÓMO SABER CON CERTEZA SI EL SISTEMA DE ALTO VOLTAJE ESTÁ FALLANDO?

En el campo de la práctica, existen ciertas averías que parecen confundir al técnico de servicio con poca experiencia en la reparación de hornos de microondas.  Para demostrarlo, basta citar un ejemplo de servicio frecuente y es cuando la unidad no calienta.

En los artículos intitulados "El sistema de control" y "Circuitos de seguridad y protección en hornos de microondas" de reciente publicación en el Rincón de Soluciones Tv, se ha hecho mención de los circuitos eléctricos y en particular a sus propios dispositivos que, de cara a alguna avería, interrumpen o anulan el proceso de calentamiento.  Sin embargo, en el Sistema de Alto Voltaje se ubica también un gran porcentaje de casos de servicio por falta de calentamiento.

Lo anterior, puede crear un enigma no tan fácil de despejar.  Sin embargo, existe un procedimiento de comprobación simple cuyo resultado indicará sin titubeos, cuál sistema o circuito será sujeto de revisión si es que el horno de microondas no calienta.  Veamos:

1. Tal como se describe en la sección “Medidas de seguridad”, se efectúa la descarga del capacitor.

2. Se localizan las terminales del devanado primario del Transformador de Alto Voltaje y se coloca ahí un voltímetro de C.A.  Enseguida, se cierra la puerta de la unidad y se selecciona la opción de “un minuto más”.  El horno, entrará en operación.

3. Si el instrumento de medición registra la presencia del suministro de C.A. de 120 volts en el devanado primario del Transformador de Alto Voltaje, existirá evidencia de que tanto el Sistema de Control como los Circuitos Seguridad y Protección, trabajan apropiadamente.  De este modo, no hay la menor duda de que el problema por falta de calentamiento, se sitúa en el Sistema de Alto Voltaje.

4. Si el instrumento de medición no registra la presencia del suministro de C.A. de 120 volts descrito, habrá plena certeza de que la avería por falta de calentamiento se ubicará entre el Sistema de Control y los Circuitos de Seguridad y Protección.  Las dos fotografías que aparecen en el lado superior izquierdo, demuestran físicamente y también en el diagrama eléctrico, los puntos exactos en que se colocarán las puntas de prueba.

Método seguro de medición de C.A. hacia el devanado primario.

En opinión de algunos técnicos de servicio que no están habituados en manipular o estar muy cerca del Sistema de Alto Voltaje en hornos de microondas cuando éstos entran en operación, el procedimiento de comprobación antes descrito, podría parecer poco seguro.  De ser el caso, la táctica de validación puede sufrir alguna variante: En lugar de colocar las puntas del voltímetro directamente en las terminales del devanado primario del Transformador de Alto Voltaje, se opta por retirar el par de conectores insertados en las mismas y entonces, en el interior de cada uno de ellos, se coloca una y otra punta de prueba del voltímetro.  La alternativa hace que el procedimiento de comprobación se ejecute con mayor seguridad porque en todo momento, el probable suministro de C.A. rumbo al Sistema de Alto Voltaje, queda interrumpido por completo.

PRUEBA DE DISPOSITIVOS

1. EL TRANSFORMADOR DE ALTO VOLTAJE

En realidad, son muy pocos los casos de servicio en donde se localiza un Transformador de Alto Voltaje dañado por corto circuito en cualquiera de sus devanados.  Sin embargo, a simple vista, resulta común encontrar rastros de deterioros por el aspecto físico que demuestran los propios arrollamientos del dispositivo, esto en cuanto a la textura del barniz aplicado en las espiras que pasaría de un color rojizo a una tonalidad amarillenta.  Los cartones aislantes, también revelarán algún menoscabo debido a un sobrecalentamiento.

En todo horno de microondas, son cuatro los dispositivos que al fallar, queman al instante el fusible de línea de 15 amperes.  Se trata del Interruptor de seguridad “MONITOR S/W”, el Capacitor de Alto Voltaje, el diodo rectificador y el Transformador de Alto Voltaje.

Las sospechas en cuanto al deterioro en el Transformador de Alto Voltaje por corto-circuito, aumentarán en la medida en que se compruebe que los otros tres dispositivos, funcionan adecuadamente y que en realidad, son mucho más fáciles de verificar.

Aunque no se trate de una razón concluyente, en la sección “Alignment & Adjustment” del manual de servicio del horno de microondas Samsung modelo MW840WA, el fabricante cita los valores de impedancia en la comprobación del Transformador de Alto Voltaje tipo SHV-U820A:

Devanado Primario:      0.453 Ohms +/- 10%

Devanado Secundario:  108.0 Ohms  +/- 10%

Filamento:                   0.00   Ohms (Continuidad)

Durante el servicio, si bien es raro encontrar un Transformador de Alto Voltaje dañado por corto circuito, resulta improbable hallar un dispositivo con algún devanado abierto; por lo menos en los talleres de servicio del Rincón de Soluciones Tv, no se ha tenido noticia sobre esto último en 20 años de ejercicio continuo en hornos de microondas.

Ahora bien, ¿Es factible medir la tensión de salida en el devanado secundario del Transformador de Alto Voltaje?  Por supuesto que sí: existen herramientas apropiadas para hacerlo.  Sin embargo, en opinión del autor y desde la perspectiva del campo de la práctica, la medición del alto voltaje resulta una labor prescindible si se toma en consideración que los problemas de los hornos de microondas se diagnostican tan bien, si no es que mejor y ciertamente con mayor seguridad, sin medir el alto voltaje.

En cuanto a la misma temática, es cierto que un auténtico profesional del servicio en hornos de microondas, posee en todo momento, un Transformador de Alto Voltaje de repuesto, listo para sustituir cualquier elemento sospechoso, opción muy apropiada y por tanto, carente de todo riesgo.

2. EL DIODO RECTIFICADOR DE ALTO VOLTAJE

El horno de microondas modelo MW840WA fabricado por Samsung, emplea en su Sistema de Alto Voltaje, un diodo rectificador tipo HVR-1X 3. 

En distintas unidades fabricadas o no por la firma Coreana, se verá que todas ellas utilizan en su Sistema de Alto Voltaje, un diodo rectificador de características físicas y técnicas muy similares a las que ostenta el rectificador HVR-1X 3.

En antaño, esta clase de diodo se probaba mediante el uso de un óhmetro analógico seleccionado en la escala de R X 10 000 (por ejemplo con el multímetro Simpson modelo 260).  En polarización directa y dependiendo de la marca y modelo del dispositivo, la lectura que indicaba el instrumento iba de 50 000 a 200 000 ohms.  En polarización inversa, dicha lectura era infinita.

A diferencia del multímetro analógico, ¿Cuál es la razón de que uno del tipo digital moderno sea incapaz de medir diodos rectificadores de alto voltaje como los utilizados en hornos de microondas?

Entre uno y otro instrumento, existen diferencias importantes.  Por ejemplo, el  instrumento analógico emplea para su análisis de resistencias, voltajes mayores a los que utiliza un equipo digital.  Para el cálculo de resistencias, el principio de funcionamiento del multímetro analógico está basado en el famoso PUENTE DE WHEATSTONE.  De su parte, el multímetro digital,  calcula los mismos valores mediante procesos mucho más complejos y lejos de toda lógica que hoy resulta rudimentaria.

De acuerdo con la información asentada en la hoja de datos del fabricante, el punto de ruptura (Max Forward Voltaje Drop) del diodo rectificador de alto voltaje tipo HVR-1X 3 es de 11.00 volts.  Lo anterior significa que para conducir, el dispositivo debería recibir en principio, una polarización directa de 11.00 volts.  Recuérdese que en semi-conductores, la juntura entre un material P y uno del tipo N, se comporta como un aislante cuando está en reposo.

En el modo de diodo, a través de sus puntas de prueba, el multímetro digital FLUKE 79, suministra un voltaje máximo de 2.946 volts. Como se comprenderá, se trata de un nivel insuficiente para producir la ruptura en un diodo rectificador de alta tensión como el tipo HVR-1X 3.  En el modo de auto-rango y colocado en la posición de Ohms, el mismo instrumento entrega 0.656 volts, un nivel mucho más pequeño y limitado.  Es por ello que en ambos casos, el instrumento es incapaz de determinar el estado de un diodo rectificador de alto voltaje porque en todo intento de medición, lo registra como un dispositivo abierto.  El inconveniente no es exclusivo de los instrumentos de Medición fabricados por Jhon Fluke: prácticamente ocurre lo mismo al utilizar cualquier otro del tipo digital, no importa la marca, el modelo, la calidad o su precio.

No obstante, el método de comprobación de un diodo rectificador de alto voltaje como el utilizado en hornos de microondas, es simple.  Veamos:

Lámpara y diodo de H.V., circuito serie.

Con la ayuda de un cable de línea se une el diodo en configuración serie a una lámpara incandescente de 120 V.c.a. (Ver imagen izquierda). Enseguida, se conecta el circuito a la red eléctrica.  En la fase de la red que llega  directo a la lámpara, se coloca la punta de prueba negativa de un voltímetro de C.D. y la positiva, entre la unión del diodo y la lámpara. En condiciones normales de funcionamiento, la lámpara incandescente encenderá con aproximadamente 50 volts de C.D. (Ver imagen inferior).  Es momento de apagarla e intercambiar la posición del diodo rectificador.  Se repite el procedimiento y se comprueba si el resultado es el mismo, con la salvedad de que ahora el instrumento registrará -50 V.C.D. si es que el ánodo del diodo está conectado al extremo de la lámpara.

Prueba del diodo de Alto Voltaje integrándolo en configuración serie con una lámpara incandescente.

Si las pruebas son positivas, nos encontraremos con que el diodo rectificador de alto voltaje, está en perfectas condiciones.

El diodo rectificador mostrará un corto-circuito si el voltaje de la lámpara es de 120 V.c.a. La falta de encendido en la lámpara, denota un diodo rectificador abierto.

Un diodo rectificador de alto voltaje defectuoso, podrá alterar el funcionamiento del horno de microondas de distintas maneras.  Algunos dispositivos muestran deterioros físicos visibles tales como resquebrajaduras, ampollas o quemaduras, condiciones que inducen un arqueamiento de alta tensión hacia el chasis, acompañado de un olor intenso a quemado.  Otros dispositivos, entran en corto total provocando la quemadura del fusible de línea de 15 amperes y unos más, los que se quedan abiertos, ocasionan un ruido ajeno al que comúnmente emite cualquier horno de microondas. En este último caso, la intensidad del calentamiento es inapropiado o inexistente.

3. EL CAPACITOR DE ALTO VOLTAJE

Recordemos siempre descargar el dispositivo antes de realizar cualquier comprobación en él.  Las pruebas a ejecutar en el capacitor de alto voltaje son sólo dos.  La primera de ellas, consiste en verificar que entre sus terminales, no exista algún corto-circuito y para lo cual, se colocará en ellas las puntas de prueba de un óhmetro.  Al cambiar las puntas en una y otra dirección, se notará que el capacitor se carga y se descarga a través del instrumento el cual, registra el aumento o disminución el valor resistivo, según sea el caso.  Si el capacitor está abierto, el instrumento sólo registrará el valor de su resistencia interna de sangría cuyo valor típico es de 10 Megaohms.

Prueba uno: buscando un corto-circuito entre las terminales del capacitor.  Elemento en buen estado.

Enseguida, se verifica que ninguna de las placas dieléctricas se encuentre aterrizada con la parte exterior metálica del capacitor:

Prueba dos: Buscando un corto-circuito entre las terminales del capacitor y el blindaje metálico.  Elemento en buen estado.

Si en el taller de servicio se cuenta con algún instrumento para calcular capacitancia, entonces se aprovecha para medir la propia del dispositivo cuyo valor típico es de alrededor de 1 microfarad a 2 000 volts.

La falla más recurrente en capacitores de alto voltaje en hornos de microondas, es al momento en que éstos se ponen en corto-circuito.  Una avería de tal naturaleza, quemará de inmediato el fusible de línea de 15 amperes y por tanto, la unidad se apagará por completo.

4. EL MAGNETRÓN

Las pruebas a realizar en un magnetrón son tres.

1. Comprobar continuidad de 0 ohms en el filamento de la unidad:

Prueba del filamento en un magnetrón.

2. Comprobar que exista resistencia infinita entre las terminales del filamento y la caja metálica del magnetrón:

Prueba del filamento con respecto a la caja metálica en un magnetrón.

3. Comprobar que exista resistencia infinita entre las terminales del filamento y la antena del magnetrón:

Prueba del filamento con respecto al domo de la antena en un magnetrón.

En la mayoría de las ocasiones, las pruebas descritas podrán resultar satisfactorias y denotarán un magnetrón en perfecto estado.  Sin embargo, el procedimiento descrito no es del todo concluyente porque hay casos de servicio en donde, a pesar del resultado positivo de las pruebas, el magnetrón no funciona en lo absoluto.

Comprobaciones visuales en el Magnetrón.

Al momento en que falla, un magnetrón puede provocar distintas anomalías dentro de la unidad.  La más común, consiste en la falta de calentamiento producido por un corto entre cátodo y ánodo, desperfecto que hace vibrar al Transformador de Alta Tensión, otra de ellas provoca un arqueamiento a consecuencia de un daño en el domo de la antena y otra muy común, aparece cuando alguno de los capacitores de RF instalados en los extremos del filamento, se pone en corto-circuito.

El complemento ideal a las tres pruebas anteriores, será siempre contar con un magnetrón nuevo o bien, con un horno de microondas útil para realizar en él la prueba de un magnetrón bajo sospecha.  Muchos talleres de servicio cuentan con ambas posibilidades.

En ciertos casos, la recuperación de un Magnetrón en hornos de microondas es posible.  En éste enlace, se encuentra toda la información al respecto.

Para conocer más sobre el tema, acude al portal "Sólo hornos de microondas" en Facebook creado por el maestro Luis Galindo y colaboradores a quienes enviamos un saludo desde el Rincón de Soluciones TV, agradeciendo la gentileza de su parte al dar espacio a nuestros artículos en tan honorable sitio.

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