Η αρχή της λειτουργίας και το κύκλωμα συμπερίληψης του μαγνήτρου του φούρνου μικροκυμάτων

Ένας φούρνος μικροκυμάτων έχει καθιερωθεί σταθερά και έχει γίνει ένα από τα απαραίτητα χαρακτηριστικά οποιουδήποτε διαμερίσματος. Αυτή η οικιακή συσκευή σας επιτρέπει να θερμαίνετε ή να μαγειρεύετε φαγητό μέσα σε λίγα λεπτά με τη βοήθεια της ακτινοβολίας που δεν είναι ορατή στο μάτι.

Αλλά για να μάθουμε από πού προέρχεται αυτή η ακτινοβολία και πόσο ασφαλής είναι για τον άνθρωπο, είναι απαραίτητο να κατανοήσουμε τη συσκευή και την αρχή της λειτουργίας ενός μαγνήτη μικροκυμάτων, το οποίο είναι μια γεννήτρια κυμάτων υψηλής συχνότητας.

Μαγνήτρον

Τι είναι τα μικροκύματα και πώς θερμαίνουν τα τρόφιμα

Η ακτινοβολία μικροκυμάτων ονομάζεται ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με μήκος κύματος 1 mm έως 1 m. Αυτός ο τύπος ακτινοβολίας χρησιμοποιείται όχι μόνο για οικιακούς σκοπούς, αλλά και σε συστήματα πλοήγησης και ραντάρ, και επιπλέον, παρέχει κυψελοειδείς επικοινωνίες και δορυφορική τηλεόραση.

Τα μικροκύματα μπορούν να παραχθούν τεχνητά και φυσικά (για παράδειγμα, στον Ήλιο). Ένα άλλο όνομα για τα μικροκύματα είναι η ακτινοβολία μικροκυμάτων ή το φούρνο μικροκυμάτων.

Όλοι οι τύποι οικιακών φούρνων μικροκυμάτων έχουν μία συχνότητα ακτινοβολίας 2450 MHz. Αυτή η τιμή είναι ένα διεθνές πρότυπο που πρέπει να τηρούν αυστηρά οι κατασκευαστές οικιακών συσκευών, έτσι ώστε τα προϊόντα τους να μην παρεμβαίνουν στη λειτουργία άλλων συσκευών μικροκυμάτων.

Ακτινοβολία μικροκυμάτων

Η θερμική επίδραση της ακτινοβολίας μικροκυμάτων ανακαλύφθηκε από τον Αμερικανό φυσικό Percy Spencer το 1942. Αυτός ήταν που κατοχύρωσε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας τη χρήση μιας συσκευής που παράγει μικροκύματα για μαγείρεμα, θέτοντας έτσι τα θεμέλια για τη χρήση φούρνων μικροκυμάτων στην καθημερινή ζωή.

Τις επόμενες δεκαετίες, αυτή η τεχνολογία τελειοποιήθηκε, η οποία επέτρεψε τη δημιουργία μαζικής παραγωγής απλών και φθηνών συσκευών για γρήγορο θέρμανση των τροφίμων.

Για την θέρμανση οποιουδήποτε υλικού σε φούρνο μικροκυμάτων, είναι απαραίτητη η παρουσία μορίων διπόλου, δηλαδή μορίων με αντίθετα ηλεκτρικά φορτία και στα δύο άκρα.

Στα τρόφιμα, η κύρια πηγή τους είναι το νερό. Υπό την επίδραση της ακτινοβολίας μικροκυμάτων, αυτά τα μόρια αρχίζουν να ευθυγραμμίζονται σύμφωνα με τις δυνάμεις του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου, αλλάζοντας την κατεύθυνση τους περίπου 5 δισεκατομμύρια φορές ανά δευτερόλεπτο. Η τριβή μεταξύ τους συνοδεύεται από την απελευθέρωση θερμότητας, η οποία θερμαίνει το φαγητό.

Ωστόσο, τα μικροκύματα δεν μπορούν να διεισδύσουν βαθύτερα από 2-3 cm από την επιφάνεια του προϊόντος, επομένως όλα όσα βρίσκονται κάτω από αυτό το στρώμα θερμαίνονται λόγω θερμικής αγωγιμότητας από τις θερμαινόμενες περιοχές.

Θέρμανση μικροκυμάτων

Συσκευή Magnetron και εφαρμογή της

Στους περισσότερους τύπους τεχνολογίας μικροκυμάτων, το magnetron είναι γεννήτρια συχνοτήτων μικροκυμάτων. Συσκευές που είναι παρόμοιες στην αρχή της δράσης τους - τα κλύστρον και τα πλατινοτροτρόνια, δεν χρησιμοποιούνται τόσο ευρέως. Το magnetron χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά σε φούρνους μικροκυμάτων το 1960. Η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη τεχνική είναι ένα μαγνητρόνιο πολλαπλών κοιλοτήτων, που αποτελείται από διάφορα συστατικά:

1. Ανοδος. Είναι ένας χαλκός κύλινδρος, χωρισμένος σε τομείς με παχιά μεταλλικά τοιχώματα. Αυτές οι ογκομετρικές κοιλότητες είναι οι συντονιστές που δημιουργούν το σύστημα ταλάντωσης δακτυλίου. Εφαρμόζεται τάση περίπου 4000 βολτ στην άνοδο.
2. Κάθοδος. Βρίσκεται στο κεντρικό τμήμα του μαγνήτρου και είναι ένας κύλινδρος, μέσα στον οποίο υπάρχει ένα πυρακτωμένο νήμα.Εκπομπή ηλεκτρονίων συμβαίνει σε αυτό το μέρος της συσκευής. Εφαρμόζεται τάση 3 βολτ στο θερμαντήρα (νήμα).
3. Μαγνήτες δακτυλίου. Οι ηλεκτρομαγνήτες ή οι μόνιμοι μαγνήτες υψηλής ισχύος που βρίσκονται στα ακραία μέρη της συσκευής είναι απαραίτητοι για τη δημιουργία ενός μαγνητικού πεδίου που κατευθύνεται παράλληλα με τον άξονα του μαγνήτη. Η κίνηση των ηλεκτρονίων γίνεται επίσης προς αυτή την κατεύθυνση.
4. Βρόχος καλωδίων Συνδέεται με την κάθοδο, στερεώνεται στον αντηχείο και εξέρχεται στον πομπό κεραίας. Ο βρόχος χρησιμοποιείται για την έξοδο ακτινοβολίας μικροκυμάτων στον κυματοδηγό, μετά τον οποίο εισέρχεται απευθείας στον θάλαμο μικροκυμάτων.

Συσκευή Magnetron

Λόγω της απλότητας της κατασκευής και του χαμηλού κόστους, τα magnetrons έχουν βρει εφαρμογή σε πολλά πεδία, αλλά είναι πιο συνηθισμένα:

• Σε φούρνους μικροκυμάτων. Εκτός από το γρήγορο μαγείρεμα και την απόψυξη τροφίμων σε οικιακούς φούρνους, οι μαγνήτες σας επιτρέπουν επίσης να εκτελείτε εργασίες παραγωγής Ένας βιομηχανικός φούρνος μικροκυμάτων μπορεί να ζεσταθεί, να στεγνώσει, να λιώσει, να ψηθεί και πολλά άλλα. Είναι σημαντικό να θυμόμαστε ότι το φούρνο μικροκυμάτων δεν μπορεί να ενεργοποιηθεί άδειο, διότι σε αυτήν την περίπτωση η ακτινοβολία δεν θα απορροφηθεί από τίποτα και θα επιστρέψει στον κυματοδηγό, ο οποίος μπορεί να οδηγήσει σε βλάβη του.
• Στο ραντάρ. Η κεραία ραντάρ που συνδέεται με τον κυματοδηγό είναι στην πραγματικότητα μια κωνική τροφοδοσία και χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με έναν παραβολικό ανακλαστήρα (πλάκα). Το magnetron παράγει ισχυρούς παλμούς βραχείας ενέργειας με μικρό μήκος κύματος, μέρος του οποίου, αντανακλάται, πηγαίνει πάλι στην κεραία και στη συνέχεια στον ευαίσθητο δέκτη, ο οποίος επεξεργάζεται το σήμα και το εμφανίζει στην οθόνη.

Μαγνητρόνια στο ραντάρ

Η αρχή της λειτουργίας του μαγνήτρου

Η λειτουργία του φούρνου μικροκυμάτων βασίζεται στη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία εξαιρετικά υψηλής συχνότητας, η οποία οδηγεί τα μόρια του νερού στα τρόφιμα. Τα μόρια Dipole, που αλλάζουν συνεχώς την κατεύθυνση, παράγουν θερμότητα, η οποία σας επιτρέπει να θερμαίνετε γρήγορα τα προϊόντα, διατηρώντας παράλληλα τις ευεργετικές τους ιδιότητες. Μια συσκευή που παράγει μικροκύματα είναι μαγνήτη.

Το magnetron, στην πραγματικότητα, είναι μια δίοδος ηλεκτρο-κενού, στη λειτουργία της οποίας εφαρμόζεται το φαινόμενο των θερμιονικών εκπομπών. Αυτό το φαινόμενο εμφανίζεται κατά τη θέρμανση της επιφάνειας του πομπού ή της καθόδου. Κάτω από τη δράση υψηλής θερμοκρασίας, τα πιο ενεργά ηλεκτρόνια τείνουν να εγκαταλείπουν την επιφάνειά του, αλλά αυτό θα συμβεί μόνο όταν εφαρμόζεται τάση στην άνοδο. Σε αυτήν την περίπτωση, προκύπτει ένα ηλεκτρικό πεδίο, και τα ηλεκτρόνια αρχίζουν να κινούνται προς την άνοδο, κινούνται κατά μήκος των γραμμών ισχύος του. Εάν τα ηλεκτρόνια βρίσκονται στο μαγνητικό πεδίο, τότε οι τροχιές τους αποκλίνουν προς την κατεύθυνση των γραμμών δύναμης.

Δίοδος κενού

Η άνοδος magnetron έχει τη μορφή κυλίνδρου με σύστημα κοιλοτήτων ή αντηχείων, εντός του οποίου υπάρχει κάθοδος με νήμα. Δύο μαγνήτες δακτυλίου που βρίσκονται κατά μήκος των άκρων της ανόδου δημιουργούν ένα μαγνητικό πεδίο μέσα στην άνοδο, λόγω του οποίου τα ηλεκτρόνια δεν κινούνται απευθείας από την κάθοδο στην άνοδο, αλλά αλλάζουν τη διαδρομή τους, περιστρέφοντας γύρω από την κάθοδο. Κοντά στους συντονιστές, τα ηλεκτρόνια τους δίνουν μέρος της ενέργειάς τους, το οποίο οδηγεί στο σχηματισμό ενός ισχυρού πεδίου μικροκυμάτων στις κοιλότητες τους, το οποίο βγαίνει χρησιμοποιώντας ένα συρμάτινο βρόχο συνδεδεμένο με την κεραία εκπομπής.

Για να ενεργοποιηθεί το μαγνήτρο, είναι απαραίτητο να εφαρμοστεί μια υψηλή τάση της τάξης των 3-4 χιλιάδων βολτ στην άνοδο. Ως εκ τούτου, το magnetron συνδέεται με ένα οικιακό ηλεκτρικό δίκτυο μέσω ενός μετασχηματιστή υψηλής τάσης. Επιπλέον, το κύκλωμα εναλλαγής φούρνου μικροκυμάτων περιλαμβάνει κυματοδηγό που μεταδίδει ακτινοβολία στον θάλαμο, κύκλωμα μεταγωγής, μονάδα ελέγχου, καθώς και στοιχεία προστασίας και ψύξης. Επιπλέον, τα εσωτερικά τοιχώματα του θαλάμου και ένα λεπτό μεταλλικό πλέγμα στην πόρτα της συσκευής εμποδίζουν την έξοδο ακτινοβολίας πέρα ​​από αυτό.

Κύκλωμα μεταγωγής Magnetron

Πώς ένα μαγνητόνιο επηρεάζει την ισχύ των μικροκυμάτων

Οι περισσότεροι σύγχρονοι κατασκευαστές φούρνων μικροκυμάτων προσφέρουν τη δυνατότητα επιλογής της ισχύος της συσκευής. Με τη σειρά του, ο τρόπος λειτουργίας (απόψυξη ή θέρμανση) και ο ρυθμός θέρμανσης των τροφίμων εξαρτώνται από αυτήν την παράμετρο. Ωστόσο, τα χαρακτηριστικά σχεδιασμού του μαγνήτρου δεν επιτρέπουν τη μείωση της ισχύος του, επομένως, για τη μείωση της έντασης της θέρμανσης, τροφοδοτείται σε αυτό σε ορισμένα διαστήματα. Αυτές οι παύσεις στη λειτουργία του μαγνήτη μπορούν να φανούν αν ενεργοποιήσετε το φούρνο μικροκυμάτων με μεσαία ισχύ και ακούσετε τον ήχο της εργασίας του.

Πριν από λίγο καιρό, ορισμένοι κατασκευαστές οικιακών συσκευών ανακοίνωσαν την εμφάνιση ορισμένων μοντέλων φούρνων μικροκυμάτων με κύκλωμα τροφοδοσίας μετατροπέα. Η εφαρμογή αυτού του σχήματος επέτρεψε όχι μόνο να αυξήσει την ποσότητα του χρησιμοποιήσιμου χώρου στο θάλαμο μειώνοντας τις διαστάσεις του πομπού, αλλά και να μειώσει την κατανάλωση ισχύος της συσκευής. Σε αντίθεση με τα συμβατικά μοντέλα, η θερμοκρασία θέρμανσης σε κλιβάνους τύπου μετατροπέα αλλάζει ομαλά, αλλά το κόστος τους είναι υψηλότερη κατά τάξη.

Ψύξη και προστασία Magnetron

Κατά τη λειτουργία, το μαγνητρόνιο εκπέμπει μεγάλη ποσότητα θερμότητας, οπότε ένα θερμαντικό σώμα εγκαθίσταται στο σώμα του. Δεδομένου ότι η υπερθέρμανση είναι ο κύριος λόγος για την αποτυχία του magnetron, χρησιμοποιούνται και άλλες μέθοδοι για την προστασία του:

1. Θερμικό ρελέ. Αυτή η συσκευή χρησιμοποιείται για την προστασία του μαγνήτρου, καθώς και της σχάρας, εάν διατίθεται στο μοντέλο. Η θερμική ασφάλεια είναι εξοπλισμένη με διμεταλλική πλάκα, η οποία μπορεί να ρυθμιστεί σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία. Όταν ξεπεραστεί αυτή η τιμή, κάμπτει και ανοίγει το κύκλωμα ισχύος.
2. Ανεμιστήρας. Δεν φυσά μόνο το ψυγείο μαγνητρόν με δροσερό αέρα, αλλά εκτελεί επίσης πολλές άλλες χρήσιμες λειτουργίες, όπως η ψύξη των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων της συσκευής, η κυκλοφορία του αέρα μέσα στο θάλαμο ενώ η σχάρα λειτουργεί, καθώς και η απομάκρυνση του καυτού ατμού μέσω ειδικών ανοιγμάτων.
3. Σύστημα κλειδώματος. Πολλοί μικροδιακόπτες ελέγχουν τη θέση της πόρτας μικροκυμάτων, εμποδίζοντας το μαγνήτη να ανάψει όταν είναι ανοιχτό.

Θερμικό ρελέ

Είναι δυνατόν να αντικαταστήσετε το μαγνητρόνιο

Το κύριο πλεονέκτημα των σύγχρονων μαγνητών για οικιακούς φούρνους μικροκυμάτων είναι η εναλλαξιμότητά τους. Τα μαγνήτες που παράγονται από άλλες εταιρείες θα είναι κατάλληλα για διάφορα μοντέλα φούρνων μικροκυμάτων, ώστε να μπορούν να αλλάξουν εάν είναι απαραίτητο. Σε αυτήν την περίπτωση, η μόνη απαραίτητη απαίτηση θα είναι η συμμόρφωση με την ισχύ. Μπορείτε να αγοράσετε ένα magnetron σε πολλά καταστήματα ηλεκτρονικών ειδών, ωστόσο, για να κάνετε τη σωστή επιλογή, πρέπει να κατανοήσετε τις παραμέτρους και την επισήμανσή του. Τις περισσότερες φορές, τα ακόλουθα μοντέλα μαγνητρόν εγκαθίστανται σε μικροκύματα:

• 2M 213 (600 watt ονομαστικής ισχύος και 700 watt υπό φορτίο)
• 2Μ 214 (1000 W);
• 2M 246 (1150 W - η υψηλότερη ισχύς).

Ακόμη και αφού μελετήσαμε όλες τις απαραίτητες παραμέτρους αυτής της συσκευής, δεν συνιστάται η αντικατάσταση του μαγνητρονίου στο σπίτι. Πρώτον, θα είναι πολύ δύσκολο να το αφαιρέσετε μόνοι σας, και δεύτερον, μόνο ένας εξειδικευμένος ειδικός μπορεί να διασφαλίσει την ασφαλή λειτουργία του μετά την εγκατάσταση.

Τυπική διαμόρφωση μαγνητρόν

Διαγνωστικά δυσλειτουργιών και οι λόγοι εμφάνισής τους

Η αντικατάσταση ενός magnetron μπορεί να απαιτεί αρκετά σημαντικό οικονομικό κόστος, οπότε πριν αγοράσετε μια νέα συσκευή, πρέπει να διαγνώσετε την παλιά συσκευή για να βεβαιωθείτε ότι είναι πραγματικά δυσλειτουργία. Ο έλεγχος μπορεί να γίνει στο σπίτι χρησιμοποιώντας έναν συμβατικό ελεγκτή. Αυτό απαιτεί:

1. Αποσυνδέστε το φούρνο μικροκυμάτων.
2. Αφαιρέστε το προστατευτικό κάλυμμα και ελέγξτε οπτικά το τμήμα.
3. "Ring" τα κύρια στοιχεία της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος χρησιμοποιώντας έναν ελεγκτή ή "πολύμετρο".
4. Επιθεωρήστε το θερμικό ρελέ.

Διαγνωστικά

Στο τέλος της διάγνωσης, μπορείτε να εξαγάγετε συμπεράσματα σχετικά με τη δυσλειτουργία ορισμένων μερών. Οι κύριοι λόγοι για την αποτυχία του magnetron περιλαμβάνουν τα ακόλουθα:

• Ελαττωματικό κάλυμμα κενού.Μπορείτε να το αντικαταστήσετε μόνοι σας, μαζεύοντας απλά ένα παρόμοιο καπάκι από άλλο μαγνητρόνιο. Τα καθίσματα αυτών των καλυμμάτων έχουν μια τυπική διαμόρφωση.
• Θραύση θερμαντήρα. Στο ανάβοντας το άδειο φούρνο μικροκυμάτων ή η ακατάλληλη φόρτωση του μαγνήτρου θα υπερθερμανθεί, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε υπερβολική ίνα και θραύση. Για τη διάγνωσή του, είναι απαραίτητο να μετρηθεί η αντίσταση μεταξύ των ποδιών του πυκνωτή. Εάν η τιμή του κυμαίνεται από 5-7 Ohms, τότε ο θερμαντήρας λειτουργεί.
• Κατανομή του πυκνωτή διέλευσης. Εάν ο ελεγκτής δεν εμφανίζει μια "άπειρη" τιμή αντίστασης μεταξύ των επαφών του, τότε ο πυκνωτής πρέπει να αντικατασταθεί.