Das Funktionsprinzip und die Einschlussschaltung des Magnetrons des Mikrowellenofens

Ein Mikrowellenherd hat sich fest etabliert und ist zu einem der unverzichtbaren Attribute jeder Wohnung geworden. Mit diesem Haushaltsgerät können Sie mit Hilfe einer für das Auge unsichtbaren Strahlung in wenigen Minuten Lebensmittel erhitzen oder kochen.

Um herauszufinden, woher diese Strahlung kommt und wie sicher sie für den Menschen ist, ist es notwendig, das Gerät und das Funktionsprinzip eines Mikrowellenmagnetrons zu verstehen, das ein Generator für hochfrequente Wellen ist.

Magnetron

Was sind Mikrowellen und wie erhitzen sie Lebensmittel?

Mikrowellenstrahlung wird als elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von 1 mm bis 1 m bezeichnet. Diese Art von Strahlung wird nicht nur für Haushaltszwecke, sondern auch in Navigations- und Radarsystemen verwendet und bietet darüber hinaus zellulare Kommunikation und Satellitenfernsehen.

Mikrowellen können sowohl künstlich als auch natürlich erzeugt werden (zum Beispiel auf der Sonne). Ein anderer Name für Mikrowellen ist Mikrowellenstrahlung oder Mikrowelle.

Alle Arten von Haushaltsmikrowellenherden haben eine einzige Strahlungsfrequenz von 2450 MHz. Dieser Wert ist ein internationaler Standard, den Hersteller von Haushaltsgeräten strikt einhalten müssen, damit ihre Produkte den Betrieb anderer Mikrowellengeräte nicht beeinträchtigen.

Mikrowellenstrahlung

Der thermische Effekt von Mikrowellenstrahlung wurde 1942 vom amerikanischen Physiker Percy Spencer entdeckt. Er hat die Verwendung eines Geräts patentiert, das Mikrowellen zum Kochen erzeugt, und damit den Grundstein für die Verwendung von Mikrowellenöfen im Alltag gelegt.

In den nächsten Jahrzehnten wurde diese Technologie perfektioniert, wodurch eine schnelle Massenproduktion einfacher und kostengünstiger Geräte möglich wurde Erwärmung des Essens.

Um irgendein Material in einem Mikrowellenofen zu erhitzen, ist das Vorhandensein von Dipolmolekülen erforderlich, dh Molekülen mit entgegengesetzten elektrischen Ladungen an beiden Enden.

In Lebensmitteln ist ihre Hauptquelle Wasser. Unter dem Einfluss von Mikrowellenstrahlung beginnen sich diese Moleküle entlang der Kraftlinien des elektromagnetischen Feldes auszurichten und ändern ihre Richtung etwa 5 Milliarden Mal pro Sekunde. Die Reibung, die zwischen ihnen entsteht, geht mit der Freisetzung von Wärme einher, die das Essen erwärmt.

Mikrowellen können jedoch nicht tiefer als 2-3 cm von der Oberfläche des Produkts eindringen, daher erwärmt sich alles, was sich unter dieser Schicht befindet, aufgrund der Wärmeleitfähigkeit der erwärmten Bereiche.

Mikrowellenheizung

Magnetron-Gerät und seine Anwendung

Bei den meisten Arten der Mikrowellentechnologie ist ein Magnetron ein Generator für Mikrowellenfrequenzen. Geräte, deren Wirkprinzip ähnlich ist - Klystrons und Platinotrons -, sind nicht so weit verbreitet. Das Magnetron wurde erstmals 1960 in Mikrowellenherden eingesetzt. Die am häufigsten verwendete Technik ist ein Magnetron mit mehreren Kavitäten, das aus mehreren Komponenten besteht:

1. Anode. Es ist ein Kupferzylinder, der in Sektoren mit dicken Metallwänden unterteilt ist. Diese volumetrischen Hohlräume sind die Resonatoren, die das Ringoszillationssystem erzeugen. An die Anode wird eine Spannung von ca. 4000 Volt angelegt.
2. Kathode. Es befindet sich im zentralen Teil des Magnetrons und ist ein Zylinder, in dem sich ein Glühfaden befindet.In diesem Teil des Geräts tritt eine Elektronenemission auf. An die Heizung (Heizfaden) wird eine Spannung von 3 Volt angelegt.
3. Ringmagnete. Elektromagnete oder Permanentmagnete mit hoher Leistung, die sich in den Endteilen der Vorrichtung befinden, sind erforderlich, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das parallel zur Achse des Magnetrons gerichtet ist. Die Bewegung der Elektronen erfolgt ebenfalls in diese Richtung.
4. Drahtschlaufe Es ist mit der Kathode verbunden, im Resonator befestigt und wird an den Antennensender ausgegeben. Die Schleife wird verwendet, um Mikrowellenstrahlung in den Wellenleiter auszugeben, wonach sie direkt in die Mikrowellenkammer eintritt.

Magnetron-Gerät

Aufgrund der Einfachheit des Designs und der geringen Kosten haben Magnetrons in vielen Bereichen Anwendung gefunden, aber sie sind am häufigsten:

• In Mikrowellenherden. Mit Magnetrons können Sie nicht nur Lebensmittel in Haushaltsöfen schnell kochen und auftauen, sondern auch Produktionsaufgaben ausführen. Ein industrieller Mikrowellenherd kann heizen, trocknen, schmelzen, rösten und vieles mehr. Es ist wichtig zu beachten, dass die Mikrowelle nicht leer eingeschaltet werden kann, da in diesem Fall die Strahlung von nichts absorbiert wird und zum Wellenleiter zurückkehrt, was zu ihrem Zusammenbruch führen kann.
• Im Radar. Die mit dem Wellenleiter verbundene Radarantenne ist eigentlich eine konische Einspeisung und wird in Verbindung mit einem Parabolreflektor (Platte) verwendet. Das Magnetron erzeugt starke kurze Energieimpulse mit einer kleinen Wellenlänge, von denen ein Teil reflektiert wieder zur Antenne und dann zum empfindlichen Empfänger geht, der das Signal verarbeitet und auf dem Bildschirm anzeigt.

Magnetrons im Radar

Das Funktionsprinzip des Magnetrons

Der Betrieb des Mikrowellenofens basiert auf der Umwandlung elektrischer Energie in elektromagnetische Strahlung mit ultrahoher Frequenz, die die Wassermoleküle in Lebensmitteln antreibt. Dipolmoleküle, deren Richtung sich ständig ändert, erzeugen Wärme, die es Ihnen ermöglicht, Produkte schnell zu erhitzen und gleichzeitig ihre vorteilhaften Eigenschaften beizubehalten. Ein Gerät, das Mikrowellen erzeugt, ist ein Magnetron.

Das Magnetron ist in der Tat eine Elektrovakuumdiode, bei deren Betrieb das Phänomen der thermionischen Emission angewendet wird. Dieses Phänomen tritt während des Erhitzens der Oberfläche des Emitters oder der Kathode auf. Unter der Einwirkung hoher Temperatur neigen die aktivsten Elektronen dazu, ihre Oberfläche zu verlassen, dies geschieht jedoch nur, wenn an die Anode Spannung angelegt wird. In diesem Fall entsteht ein elektrisches Feld, und die Elektronen beginnen sich in Richtung der Anode zu bewegen und bewegen sich entlang ihrer Kraftlinien. Befinden sich die Elektronen im Magnetfeld, weichen ihre Flugbahnen in Richtung der Kraftlinien ab.

Vakuumdiode

Die Magnetronanode hat die Form eines Zylinders mit einem System von Hohlräumen oder Resonatoren, in denen sich eine Kathode mit einem Filament befindet. Zwei Ringmagnete entlang der Ränder der Anode erzeugen ein Magnetfeld innerhalb der Anode, wodurch sich die Elektronen nicht direkt von der Kathode zur Anode bewegen, sondern ihren Weg ändern und sich um die Kathode drehen. In der Nähe der Resonatoren geben die Elektronen ihnen einen Teil ihrer Energie, was zur Bildung eines starken Mikrowellenfeldes in ihren Hohlräumen führt, das durch eine mit der Emitterantenne verbundene Drahtschleife herausgeführt wird.

Um das Magnetron zu betätigen, muss an die Anode eine Hochspannung in der Größenordnung von 3-4 Tausend Volt angelegt werden. Daher ist das Magnetron über einen Hochspannungstransformator mit einem Haushaltsnetz verbunden. Zusätzlich enthält der Mikrowellenofen-Schaltkreis einen Wellenleiter, der Strahlung in die Kammer überträgt, einen Schaltkreis, eine Steuereinheit sowie Schutz- und Kühlelemente. Zusätzlich verhindern die Innenwände der Kammer und ein dünnes Metallgitter an der Tür der Vorrichtung den Austritt von Strahlung darüber hinaus.

Magnetron-Schaltkreis

Wie ein Magnetron die Mikrowellenleistung beeinflusst

Die meisten modernen Hersteller von Mikrowellenherden bieten die Möglichkeit, die Leistung des Geräts zu wählen. Die Betriebsart (Auftauen oder Erhitzen) und die Aufheizrate von Lebensmitteln hängen wiederum von diesem Parameter ab. Die Konstruktionsmerkmale des Magnetrons erlauben jedoch keine Reduzierung seiner Leistung. Um die Intensität der Erwärmung zu verringern, wird ihm in bestimmten Intervallen Strom zugeführt. Diese Unterbrechungen im Betrieb des Magnetrons sind sichtbar, wenn Sie die Mikrowelle bei mittlerer Leistung einschalten und den Klang ihrer Arbeit hören.

Vor nicht allzu langer Zeit haben einige Hersteller von Haushaltsgeräten das Erscheinen einer Reihe von Modellen von Mikrowellenherden mit einem Wechselrichter-Stromversorgungskreis angekündigt. Die Anwendung dieses Schemas ermöglichte nicht nur die Vergrößerung des nutzbaren Raums in der Kammer durch Verringerung der Abmessungen des Emitters, sondern auch die Verringerung des Stromverbrauchs der Vorrichtung. Im Gegensatz zu herkömmlichen Modellen ändert sich die Heiztemperatur in Wechselrichteröfen reibungslos, ihre Kosten sind jedoch viel höher.

Magnetron Kühlung und Schutz

Während des Betriebs gibt das Magnetron eine große Wärmemenge ab, sodass ein Kühler an seinem Körper installiert ist. Da Überhitzung der Hauptgrund für das Versagen des Magnetrons ist, werden auch andere Methoden verwendet, um es zu schützen:

1. Thermorelais. Dieses Gerät dient zum Schutz des Magnetrons sowie des Grills, sofern im Modell verfügbar. Die Thermosicherung ist mit einer Bimetallplatte ausgestattet, die auf eine bestimmte Temperatur eingestellt werden kann. Wenn dieser Wert überschritten wird, biegt er sich und öffnet den Stromkreis.
2. Ventilator. Es bläst nicht nur den Magnetron-Strahler mit kühler Luft, sondern führt auch eine Reihe anderer nützlicher Funktionen aus, z. B. das Kühlen der elektronischen Komponenten des Geräts, das Umwälzen der Luft in der Kammer, während der Grill arbeitet, und das Entfernen von heißem Dampf durch spezielle Öffnungen.
3. Schließsystem. Mehrere Mikroschalter steuern die Position der Mikrowellentür und verhindern, dass sich das Magnetron beim Öffnen einschaltet.

Thermorelais

Ist es möglich, das Magnetron zu ersetzen

Der Hauptvorteil moderner Magnetrons für Haushaltsmikrowellenöfen ist ihre Austauschbarkeit. Von anderen Unternehmen hergestellte Magnetrons sind für verschiedene Modelle von Mikrowellenherden geeignet, sodass sie bei Bedarf ausgetauscht werden können. In diesem Fall ist die einzige notwendige Anforderung die Einhaltung der Stromversorgung. Sie können ein Magnetron in vielen Elektronikgeschäften kaufen. Um jedoch die richtige Wahl zu treffen, müssen Sie die Parameter und die Kennzeichnung verstehen. Am häufigsten werden die folgenden Magnetronmodelle in Mikrowellen installiert:

• 2M 213 (600 Watt Nennleistung und 700 Watt unter Last);
• 2 M 214 (1000 W);
• 2M 246 (1150 W - die höchste Leistung).

Obwohl alle erforderlichen Parameter dieses Geräts untersucht wurden, wird nicht empfohlen, das Magnetron zu Hause auszutauschen. Erstens ist es ziemlich schwierig, es selbst zu entfernen, und zweitens kann nur ein qualifizierter Spezialist den sicheren Betrieb nach der Installation gewährleisten.

Standard Magnetron Konfiguration

Diagnose von Störungen und deren Ursachen

Das Ersetzen eines Magnetrons kann erhebliche finanzielle Kosten verursachen. Bevor Sie ein neues Gerät kaufen, müssen Sie das alte diagnostizieren, um sicherzustellen, dass es wirklich fehlerhaft funktioniert. Das Testen kann zu Hause mit einem herkömmlichen Tester durchgeführt werden. Dies erfordert:

1. Ziehen Sie den Stecker aus der Mikrowelle.
2. Entfernen Sie die Schutzabdeckung und überprüfen Sie das Teil visuell.
3. Die Hauptelemente der Leiterplatte mit einem Tester oder „Multimeter“ „klingeln“.
4. Überprüfen Sie das Thermorelais.

Diagnose

Am Ende der Diagnose können Sie Rückschlüsse auf die Fehlfunktion bestimmter Teile ziehen. Die Hauptgründe für das Versagen des Magnetrons sind folgende:

• Vakuumkappe defekt.Sie können es selbst ersetzen, indem Sie einfach eine ähnliche Kappe von einem anderen Magnetron nehmen. Die Sitze dieser Kappen haben eine Standardkonfiguration.
• Heizungsbruch. Beim Schalten Sie die leere Mikrowelle ein Eine unsachgemäße Belastung des Magnetrons führt zu einer Überhitzung, die zu übermäßigem Filament und Bruch führen kann. Für die Diagnose muss der Widerstand zwischen den Beinen des Kondensators gemessen werden. Wenn sein Wert im Bereich von 5 bis 7 Ohm liegt, arbeitet die Heizung.
• Durchschlag des Durchgangskondensators. Wenn der Tester keinen „unendlichen“ Widerstandswert zwischen seinen Kontakten anzeigt, muss der Kondensator ersetzt werden.