Funktionsprincipen och integreringskretsen för magnetron i mikrovågsugnen

En mikrovågsugn har blivit fast etablerad och har blivit ett av de oundgängliga egenskaperna för alla lägenheter. Denna hushållsapparat låter dig värma eller laga mat på några minuter med hjälp av strålning som är osynlig för ögat.

Men för att ta reda på var denna strålning kommer ifrån och hur säker den är för människor, är det nödvändigt att förstå enheten och principen för en mikrovågsugnmagnetron, som är en generator med högfrekvensvågor.

Magne

Vad är mikrovågor och hur värmer de mat

Mikrovågsstrålning kallas elektromagnetisk strålning med en våglängd från 1 till 1 m. Denna typ av strålning används inte bara för hushållsändamål, utan också i navigations- och radarsystem, och dessutom tillhandahåller den mobilkommunikation och satellit-tv.

Mikrovågor kan genereras både konstgjort och naturligt (till exempel på solen). Ett annat namn för mikrovågor är mikrovågsstrålning eller mikrovågsugn.

Alla typer av mikrovågsugnar för hushåll har en strålningsfrekvens på 2450 MHz. Detta värde är en internationell standard som tillverkare av hushållsapparater strikt måste följa så att deras produkter inte stör funktionen hos andra mikrovågsenheter.

Mikrovågsstrålning

Den termiska effekten av mikrovågsstrålning upptäcktes av den amerikanska fysikern Percy Spencer 1942. Det var han som patenterade användningen av en enhet som genererar mikrovågor för matlagning och därmed lägger grunden för användningen av mikrovågsugnar i vardagen.

Under de kommande decennierna var denna teknik perfektionerad, vilket möjliggjorde en massproduktion av enkla och billiga enheter för snabbt uppvärmning av mat.

För att värma något material i en mikrovågsugn är närvaron av dipolmolekyler, det vill säga molekyler med motsatta elektriska laddningar i båda ändar, nödvändig.

I livsmedel är deras huvudsakliga källa vatten. Under påverkan av mikrovågsstrålning börjar dessa molekyler radas upp längs kraftlinjerna i det elektromagnetiska fältet och ändrar deras riktning cirka 5 miljarder gånger per sekund. Friktionen mellan dem åtföljs av frisläppandet av värme, som värmer maten.

Mikrovågorna kan emellertid inte tränga djupare än 2-3 cm från produktens yta, varför allt som ligger under detta skikt värms upp på grund av värmeledningsförmåga från de uppvärmda områdena.

Mikrovågsugn uppvärmning

Magnetron-enhet och dess tillämpning

I de flesta typer av mikrovågsteknologi är en magnetron en generator för mikrovågsfrekvenser. Enheter som liknar sin handlingsprincip - klystroner och platinotroner, används inte så mycket. Magnetronen användes först i mikrovågsugnar 1960. Den vanligaste tekniken är en magnetron med flera håligheter som består av flera komponenter:

1. Anod. Det är en kopparcylinder, uppdelad i sektorer med tjocka metallväggar. Dessa volymetriska hålrum är resonatorerna som skapar ringsvängningssystemet. En spänning på cirka 4000 volt appliceras på anoden.
2. Katod. Den är belägen i den centrala delen av magnetron och är en cylinder, inuti vilken det finns en glödtråd.Elektronemission sker i denna del av enheten. En spänning på 3 volt appliceras på värmaren (glödtråden).
3. Ringmagneter. Elektromagneter eller permanentmagneter med hög effekt lokaliserade i enhetens änddelar är nödvändiga för att skapa ett magnetfält riktat parallellt med magnetronaxeln. Rörelserna för elektroner utförs också i denna riktning.
4. Trådslinga Den är ansluten till katoden, fixerad i resonatorn och utsignal till antenngivaren. Slingan används för att mata ut mikrovågsstrålning i vågledaren, varefter den kommer direkt in i mikrovågskammaren.

Magnetron-enhet

På grund av enkel design och låg kostnad har magnetroner hittat tillämpning på många områden, men de är vanligast:

• I mikrovågsugnar. Förutom snabb tillagning och upptining av mat i hushållsugnar tillåter magnetron dig också att utföra produktionsuppgifter. En industriell mikrovågsugn kan utföra uppvärmning, torkning, smältning, rostning och mycket mer. Det är viktigt att komma ihåg att mikrovågsugnen inte kan slås på tom, eftersom strålningen i detta fall inte absorberas av någonting och kommer att återgå till vågledaren, vilket kan leda till nedbrytningen.
• I radar. Radarantennen som är ansluten till vågledaren är faktiskt en konisk matning och används tillsammans med en parabolisk reflektor (platta). Magnetronen genererar kraftfulla korta energipulser med en liten våglängd, vars del, reflekterad, återigen går till antennen och sedan till den känsliga mottagaren, som bearbetar signalen och visar den på skärmen.

Magnetroner i radar

Principen för drift av magnetron

Funktionen för mikrovågsugnen är baserad på omvandlingen av elektrisk energi till elektromagnetisk strålning med ultrahög frekvens, vilket driver vattenmolekylerna i livsmedel. Dipolmolekyler, som ständigt förändrar riktning, producerar värme, vilket gör att du snabbt kan värma upp produkter, samtidigt som du håller deras fördelaktiga egenskaper. En enhet som genererar mikrovågor är en magnetron.

Magnetronen är i själva verket en elektro-vakuumdiod, vid vilken man använder fenomenet termionisk emission. Detta fenomen uppstår under upphettningen av ytan på emittern eller katoden. Under verkan av hög temperatur tenderar de mest aktiva elektronerna att lämna ytan, men detta kommer bara att hända när spänning ansluts till anoden. I det här fallet uppstår ett elektriskt fält, och elektronerna börjar röra sig mot anoden och rör sig längs kraftlinjerna. Om elektronerna befinner sig i magnetfältet, avviker deras banor i riktning mot kraftlinjerna.

Vakuumdiod

Magnetronanoden har formen av en cylinder med ett system av håligheter, eller resonatorer, inuti vilken det finns en katod med en glödtråd. Två ringmagneter belägna längs anodens kanter skapar ett magnetfält inuti anoden, på grund av att elektronerna inte rör sig direkt från katoden till anoden, utan ändrar deras bana och roterar runt katoden. Nära resonatorerna ger elektronerna dem en del av sin energi, vilket leder till bildandet av ett kraftfullt mikrovågsfält i deras håligheter, som bringas ut genom en trådögla ansluten till sändarantennen.

För att aktivera magnetron är det nödvändigt att applicera en högspänning i storleksordningen 3-4 tusen volt på anoden. Därför är magnetronen ansluten till ett hushålls elektriskt nätverk genom en högspänningstransformator. Dessutom inkluderar mikrovågsugnens omkopplingskrets en vågledare som överför strålning in i kammaren, en omkopplingskrets, en styrenhet samt skydds- och kylelement. Dessutom förhindrar kammarens innerväggar och ett tunt metallnät på enhetens dörr utstrålning bortom den.

Magnetron-omkopplingskrets

Hur en magnetron påverkar mikrovågseffekten

De flesta moderna tillverkare av mikrovågsugnar erbjuder möjligheten att välja enhetens kraft. I sin tur beror driftsläget (avfrostning eller uppvärmning) och värmningshastigheten för livsmedel av denna parameter. Magnetronens konstruktionsegenskaper tillåter emellertid inte att dess kraft minskas, för att minska värmningsintensiteten tillförs kraften till den i vissa intervall. Dessa pauser vid drift av magnetron kan ses om du sätter på mikrovågsugnen vid medelstora ström och lyssnar på ljudet i dess arbete.

För inte så länge sedan meddelade vissa tillverkare av hushållsapparater utseendet på ett antal modeller av mikrovågsugnar med en strömförsörjningskrets för växelriktare. Tillämpningen av detta schema tillät inte bara att öka mängden användbart utrymme i kammaren genom att minska emitterens dimensioner, utan också att minska enhetens effektförbrukning. Till skillnad från konventionella modeller förändras värmetemperaturen i ugnar av inverter-typ smidigt, men deras kostnader är en ordningsstorlek högre.

Magnetron kylning och skydd

Under drift avger magnetronen en stor mängd värme, så en radiator installeras på kroppen. Eftersom överhettning är den främsta orsaken till att magnetronen misslyckas, används också andra metoder för att skydda det:

1. Termiskt relä. Denna enhet används för att skydda magnetron, såväl som grillen, om den finns i modellen. Den termiska säkringen är utrustad med en bimetallplatta som kan justeras till en specifik temperatur. Om detta värde överskrids böjs det och öppnar strömkretsen.
2. Fläkt. Den blåser inte bara magnetron-kylaren med sval luft, utan utför också ett antal andra användbara funktioner, såsom att kyla de elektroniska komponenterna på enheten, cirkulera luften inuti kammaren medan grillen arbetar, och även ta bort het ånga genom speciella öppningar.
3. Låssystem. Flera mikrobrytare styr mikrovågsdörrens position och förhindrar att magnetron slår på när den är öppen.

Termiskt relä

Är det möjligt att byta magnetron

Den största fördelen med moderna magnetroner för hushålls mikrovågsugnar är deras utbytbarhet. Magnetroner producerade av andra företag är lämpliga för olika modeller av mikrovågsugnar, så de kan bytas vid behov. I det här fallet är det enda nödvändiga kravet strömöverensstämmelse. Du kan köpa en magnetron i många elektronikbutiker, men för att göra rätt val måste du förstå parametrarna och märkningen. Oftast installeras följande magnetronmodeller i mikrovågor:

• 2M 213 (600 watt nominell effekt och 700 watt under belastning);
• 2M 214 (1000 W);
• 2M 246 (1150 W - den högsta effekten).

Även om du har studerat alla nödvändiga parametrar för denna enhet rekommenderas det inte att byta magnetron hemma. För det första kommer det att vara ganska svårt att ta bort det själv, och för det andra är det bara en kvalificerad specialist som kan säkerställa att den fungerar säkert efter installationen.

Standard magnetronkonfiguration

Diagnostik av funktionsfel och orsakerna till deras inträffade

Att byta ut en magnetron kan kräva ganska betydande ekonomiska kostnader, så innan du köper en ny enhet måste du diagnostisera den gamla för att se till att den verkligen fungerar inte. Verifiering kan utföras hemma med en konventionell testare. Detta kommer att kräva:

1. Koppla ur mikrovågsugn.
2. Ta bort skyddskåpan och inspektera bilden visuellt.
3. “Ring” huvudelementen på det tryckta kretskortet med hjälp av en testare eller ”multimeter”.
4. Kontrollera det termiska reläet.

Diagnostik

I slutet av diagnosen kan du dra slutsatser om felet i vissa delar. De huvudsakliga orsakerna till magnetronens misslyckande inkluderar följande:

• Felaktig vakuumlock.Du kan ersätta den själv genom att helt enkelt plocka upp en liknande mössa från en annan magnetron. Stolarna på dessa mössor har en standardkonfiguration.
• Värmare brott. På slå på den tomma mikrovågsugnen eller felaktig belastning av magnetron överhettas, vilket kan leda till överdriven glödtråd och brott. För sin diagnos är det nödvändigt att mäta motståndet mellan kondensatorns ben. Om värdet ligger i intervallet 5-7 ohm, fungerar värmaren.
• Fördelning av passagen kondensator. Om testaren inte visar ett "oändligt" motståndsvärde mellan dess kontakter, måste kondensatorn bytas ut.