مبدأ التشغيل ودائرة المغنطرون في فرن الميكروويف

أصبح فرن الميكروويف راسخًا وأصبح أحد السمات التي لا غنى عنها لأي شقة. يتيح لك هذا الجهاز المنزلي تسخين أو طهي الطعام في غضون دقائق بمساعدة الإشعاع غير المرئي للعين.

ولكن من أجل معرفة من أين يأتي هذا الإشعاع ومدى سلامته للبشر ، من الضروري فهم الجهاز ومبدأ تشغيل مغنطرون الميكروويف ، وهو مولد للموجات عالية التردد.

المغنطرون

ما هي الموجات الدقيقة وكيف تسخن الطعام

يسمى إشعاع الميكروويف بالإشعاع الكهرومغناطيسي بطول موجة يتراوح من 1 مم إلى 1 متر ، ويستخدم هذا النوع من الإشعاع ليس فقط للأغراض المنزلية ، ولكن أيضًا في أنظمة الملاحة والرادار ، بالإضافة إلى ذلك ، يوفر الاتصالات الخلوية وتلفزيون الأقمار الصناعية.

يمكن توليد الموجات الدقيقة سواء بشكل اصطناعي أو طبيعي (على سبيل المثال ، على الشمس). اسم آخر للموجات الدقيقة هو إشعاع الميكروويف أو الميكروويف.

جميع أنواع أفران الميكروويف المنزلية لديها تردد إشعاع واحد من 2450 ميجا هرتز. هذه القيمة هي معيار دولي يجب على الشركات المصنعة للأجهزة المنزلية الالتزام به بشكل صارم حتى لا تتداخل منتجاتها مع تشغيل أجهزة الميكروويف الأخرى.

إشعاع الميكروويف

اكتشف الفيزيائي الأمريكي بيرسي سبنسر التأثير الحراري لإشعاع الميكروويف في عام 1942. كان هو الذي حصل على براءة اختراع لاستخدام جهاز يولد موجات ميكروويف للطهي ، وبالتالي وضع الأساس لاستخدام أفران الميكروويف في الحياة اليومية.

على مدى العقود القليلة المقبلة ، تم إتقان هذه التكنولوجيا ، مما سمح بإنشاء إنتاج ضخم من الأجهزة البسيطة وغير المكلفة للسرعة احترار الطعام.

من أجل تسخين أي مادة في فرن الميكروويف ، من الضروري وجود جزيئات ثنائية القطب ، أي جزيئات ذات شحنات كهربائية متقابلة في كلا الطرفين.

في الأطعمة ، مصدرها الرئيسي هو الماء. تحت تأثير إشعاع الميكروويف ، تبدأ هذه الجزيئات في التماسك على طول خطوط قوة المجال الكهرومغناطيسي ، وتغيير اتجاهها حوالي 5 مليار مرة في الثانية. ويرافق الاحتكاك بينهما إطلاق الحرارة التي تسخن الطعام.

ومع ذلك ، فإن الموجات الدقيقة غير قادرة على اختراق أعمق من 2-3 سم من سطح المنتج ، وبالتالي فإن كل شيء تحت هذه الطبقة يسخن بسبب التوصيل الحراري من المناطق الساخنة.

تسخين الميكروويف

جهاز Magnetron وتطبيقاته

في معظم أنواع تكنولوجيا الميكروويف ، يعد المغناطيسون مولدًا لترددات الميكروويف. الأجهزة التي تتشابه في مبدأ عملها - كليسترون وبلاتينيوترون ، لا يتم استخدامها على نطاق واسع. تم استخدام المغنطرون لأول مرة في أفران الميكروويف في عام 1960. التقنية الأكثر استخدامًا هي مغنطرون متعدد التجاويف ، يتكون من عدة مكونات:

1. الأنود. إنها أسطوانة نحاسية مقسمة إلى قطاعات بجدران معدنية سميكة. هذه التجاويف الحجمية هي الرنانات التي تخلق نظام التذبذب الدائري. يتم تطبيق جهد حوالي 4000 فولت على الأنود.
2. الكاثود. تقع في الجزء المركزي من المغنطرون وهي أسطوانة ، يوجد بداخلها خيوط متوهجة.يحدث انبعاث إلكتروني في هذا الجزء من الجهاز. يتم تطبيق جهد 3 فولت على السخان (الشعيرة).
3. مغناطيس حلقي. من الضروري إنشاء مغناطيسات كهربائية أو مغناطيس دائم ذو طاقة عالية تقع في الأجزاء النهائية من الجهاز لإنشاء مجال مغناطيسي موجه بالتوازي مع محور المغنطرون. يتم أيضًا إجراء حركة الإلكترونات في هذا الاتجاه.
4. حلقة الأسلاك إنه متصل بالكاثود ، مثبت في الرنان ويخرج إلى باعث الهوائي. يتم استخدام الحلقة لإخراج إشعاع الميكروويف في الدليل الموجي ، وبعد ذلك تدخل مباشرة إلى غرفة الميكروويف.

جهاز مغنطرون

نظرًا لبساطة التصميم والتكلفة المنخفضة ، وجد تطبيق Magnetrons تطبيقًا في العديد من المجالات ، لكنها أكثر شيوعًا:

• في أفران الميكروويف. بالإضافة إلى الطهي السريع وتذويب الطعام في الأفران المنزلية ، تتيح لك المغنطرونات أيضًا أداء مهام الإنتاج. يمكن لفرن الميكروويف الصناعي أن يقوم بالتسخين والتجفيف والصهر والتحميص وأكثر من ذلك بكثير. من المهم أن نتذكر أنه لا يمكن تشغيل الميكروويف فارغًا ، لأنه في هذه الحالة لن يتم امتصاص الإشعاع بأي شيء وسيعود إلى الدليل الموجي ، مما قد يؤدي إلى انهياره.
• في الرادار. إن هوائي الرادار المتصل بدليل الموجة هو في الواقع تغذية مخروطية ويستخدم بالاقتران مع عاكس مكافئ (لوحة). يولد المغنطرون نبضات طاقة قصيرة قوية ذات طول موجي صغير ، جزء منه ، ينعكس ، يذهب مرة أخرى إلى الهوائي ثم إلى جهاز الاستقبال الحساس ، الذي يعالج الإشارة ويعرضها على الشاشة.

Magnetrons في الرادار

مبدأ تشغيل المغنطرون

يعتمد تشغيل فرن الميكروويف على تحويل الطاقة الكهربائية إلى إشعاع كهرومغناطيسي بتردد عالي للغاية ، والذي يدفع جزيئات الماء في الطعام. تنتج جزيئات Dipole ، التي تغير الاتجاه باستمرار ، الحرارة ، مما يسمح لك بتسخين المنتجات بسرعة ، مع الحفاظ على خصائصها المفيدة. الجهاز الذي يولد الموجات الدقيقة هو مغنطرون.

المغنطرون ، في الواقع ، هو الصمام الثنائي الكهرومغناطيسي ، الذي يتم تطبيق ظاهرة الانبعاث الحراري عليه. تحدث هذه الظاهرة أثناء تسخين سطح الباعث أو الكاثود. تحت تأثير درجات الحرارة المرتفعة ، تميل الإلكترونات الأكثر نشاطًا إلى ترك سطحها ، ولكن هذا لن يحدث إلا عندما يتم تطبيق الجهد على الأنود. في هذه الحالة ، ينشأ مجال كهربائي ، وتبدأ الإلكترونات في التحرك نحو الأنود ، وتتحرك على طول خطوط قوته. إذا كانت الإلكترونات في المجال المغناطيسي ، فإن مساراتها تنحرف في اتجاه خطوط القوة.

الصمام الثنائي الفراغي

يحتوي أنود المغنطرون على شكل أسطوانة مع نظام تجاويف ، أو مرنانات ، يوجد داخلها كاثود مع خيوط. يوجد مغناطيسان حلقيان موجودان على طول حواف الأنود يخلقان مجالًا مغناطيسيًا داخل الأنود ، ونتيجة لذلك لا تتحرك الإلكترونات مباشرة من الكاثود إلى الأنود ، ولكنها تغير مسارها ، وتدور حول الكاثود. بالقرب من المرنانات ، تعطيها الإلكترونات جزءًا من طاقتها ، مما يؤدي إلى تكوين مجال ميكروويف قوي في تجاويفها ، يتم إخراجه من خلال حلقة سلكية متصلة بهوائي باعث.

لتحفيز المغنطرون ، من الضروري تطبيق جهد عالي بترتيب 3-4 آلاف فولت على الأنود. لذلك ، يتم توصيل المغنطرون بشبكة كهربائية منزلية من خلال محول عالي الجهد. بالإضافة إلى ذلك ، تشتمل دائرة تبديل فرن الميكروويف على دليل موجي ينقل الإشعاع إلى الغرفة ، ودائرة تبديل ، ووحدة تحكم ، بالإضافة إلى عناصر الحماية والتبريد. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الجدران الداخلية للغرفة وشبكة معدنية رقيقة على باب الجهاز تمنع خروج الإشعاع وراءه.

دائرة تبديل المغناطيسية

كيف يؤثر المغنطرون على طاقة الميكروويف

تقدم معظم الشركات المصنعة الحديثة لأفران الميكروويف خيار اختيار قوة الجهاز. في المقابل ، يعتمد وضع التشغيل (إزالة الجليد أو التسخين) ومعدل تسخين الطعام على هذه المعلمة. ومع ذلك ، فإن ميزات التصميم للمغناطيسي لا تسمح بتقليل طاقته ، وبالتالي ، لتقليل شدة التسخين ، يتم توفير الطاقة له على فترات معينة. يمكن رؤية هذه التوقفات في تشغيل المغنطرون إذا قمت بتشغيل الميكروويف بقوة متوسطة واستمع إلى صوت عمله.

منذ وقت ليس ببعيد ، أعلنت بعض الشركات المصنعة للأجهزة المنزلية ظهور عدد من نماذج أفران الميكروويف مع دائرة تزويد الطاقة العاكس. سمح تطبيق هذا المخطط ليس فقط بزيادة مقدار المساحة القابلة للاستخدام في الغرفة عن طريق تقليل أبعاد الباعث ، ولكن أيضًا لتقليل استهلاك الطاقة للجهاز. على عكس النماذج التقليدية ، تتغير درجة حرارة التسخين في أفران من النوع العاكس بسلاسة ، لكن تكلفتها أعلى بكثير.

تبريد وحماية المغنطرون

أثناء التشغيل ، يصدر المغنطرون كمية كبيرة من الحرارة ، لذلك يتم تثبيت المبرد على جسمه. نظرًا لأن ارتفاع درجة الحرارة هو السبب الرئيسي لفشل المغنطرون ، يتم استخدام طرق أخرى أيضًا لحمايته:

1. مرحل حراري. يستخدم هذا الجهاز لحماية المغنطرون ، وكذلك الشواية ، إذا كانت متوفرة في النموذج. تم تجهيز الصمامات الحرارية بلوحة ثنائية المعدن ، والتي يمكن تعديلها إلى درجة حرارة معينة. إذا تم تجاوز هذه القيمة ، فإنها تنحني وتفتح دائرة الطاقة.
2. معجب. إنه لا يقوم فقط بنفخ المبرد المغنطروني بالهواء البارد ، ولكنه يؤدي أيضًا عددًا من الوظائف المفيدة الأخرى ، مثل تبريد المكونات الإلكترونية للجهاز ، وتدوير الهواء داخل الغرفة أثناء عمل الشواية ، وأيضًا إزالة البخار الساخن من خلال الفتحات الخاصة.
3. قفل النظام. تتحكم العديد من المفاتيح الصغيرة في موضع باب الميكروويف ، مما يمنع تشغيل المغنطرون عندما يكون مفتوحًا.

مرحل حراري

هل من الممكن استبدال المغنطرون

الميزة الرئيسية للمغناطيسات الحديثة لأفران الميكروويف المنزلية هي قابلية التبادل. المغنطرونات التي تنتجها شركات أخرى ستكون مناسبة لنماذج مختلفة من أفران الميكروويف ، بحيث يمكن تغييرها إذا لزم الأمر. في هذه الحالة ، سيكون المطلب الضروري الوحيد امتثال الطاقة. يمكنك شراء مغنطرون في العديد من متاجر الإلكترونيات ، ومع ذلك ، من أجل الاختيار الصحيح ، تحتاج إلى فهم معلماته ووضع العلامات. في معظم الأحيان ، يتم تثبيت نماذج المغنطرون التالية في الموجات الدقيقة:

• 2M 213 (600 واط من الطاقة المقدرة و 700 واط تحت الحمل) ؛
• 2 م 214 (1000 واط) ؛
• 2 م 246 (1150 واط - أعلى قدرة).

حتى بعد دراسة جميع المعلمات الضرورية لهذا الجهاز ، لا يوصى باستبدال المغنطرون في المنزل. أولاً ، سيكون من الصعب جدًا إزالته بنفسك ، وثانيًا ، يمكن للأخصائي المؤهل فقط ضمان تشغيله الآمن بعد التثبيت.

تكوين المغنطرون القياسي

تشخيص الأعطال وأسباب حدوثها

يمكن أن يتطلب استبدال المغنطرون تكاليف مالية كبيرة جدًا ، لذلك قبل شراء جهاز جديد ، يجب عليك تشخيص الجهاز القديم للتأكد من أنه معطل حقًا. يمكن إجراء التحقق في المنزل باستخدام جهاز اختبار تقليدي. سيتطلب ذلك:

1. افصل الميكروويف.
2. انزع الغطاء الواقي وافحص الجزء بصريًا.
3. "دق" العناصر الرئيسية للوحة الدوائر المطبوعة باستخدام جهاز اختبار أو "متعدد".
4. افحص التتابع الحراري.

التشخيص

في نهاية التشخيص ، يمكنك استخلاص استنتاجات حول خلل في أجزاء معينة. تشمل الأسباب الرئيسية لفشل المغنطرون ما يلي:

• غطاء الفراغ الخاطئ.يمكنك استبداله بنفسك بمجرد اختيار غطاء مشابه من مغنطرون آخر. مقاعد هذه القبعات لديها تكوين قياسي.
• كسر سخان. في تشغيل الميكروويف الفارغ أو يؤدي التحميل غير السليم للمغنطرون إلى ارتفاع درجة الحرارة ، مما قد يؤدي إلى خيوط وكسر مفرط. لتشخيصه ، من الضروري قياس المقاومة بين أرجل المكثف. إذا كانت قيمته في نطاق 5-7 أوم ، فإن السخان يعمل.
• انهيار مكثف المرور. إذا لم يظهر المختبر قيمة مقاومة "لانهائية" بين جهات الاتصال الخاصة به ، فيجب استبدال المكثف.