Het werkingsprincipe en het insluitcircuit van de magnetron van de magnetron

Een magnetron is stevig ingeburgerd en is een van de onmisbare kenmerken van elk appartement geworden. Met dit huishoudelijk apparaat kunt u binnen enkele minuten voedsel verwarmen of koken met behulp van onzichtbare straling.

Maar om erachter te komen waar deze straling vandaan komt en hoe veilig het voor de mens is, is het noodzakelijk om het apparaat en het werkingsprincipe van een microgolfmagnetron te begrijpen, een generator van hoogfrequente golven.

Magnetron

Wat zijn magnetrons en hoe verwarmen ze voedsel

Magnetronstraling wordt elektromagnetische straling genoemd met een golflengte van 1 mm tot 1 m. Dit type straling wordt niet alleen voor huishoudelijke doeleinden gebruikt, maar ook in navigatie- en radarsystemen, en daarnaast zorgt het voor cellulaire communicatie en satelliettelevisie.

Microgolven kunnen zowel kunstmatig als natuurlijk worden gegenereerd (bijvoorbeeld op de zon). Een andere naam voor microgolven is microgolfstraling of microgolf.

Alle soorten huishoudelijke magnetrons hebben een enkele stralingsfrequentie van 2450 MHz. Deze waarde is een internationale norm waaraan fabrikanten van huishoudelijke apparaten zich strikt moeten houden, zodat hun producten de werking van andere microgolfapparaten niet verstoren.

Magnetronstraling

Het thermische effect van microgolfstraling werd in 1942 ontdekt door de Amerikaanse natuurkundige Percy Spencer. Hij was het die het gebruik van een apparaat patenteerde dat microgolven genereert om te koken en daarmee de basis legde voor het gebruik van magnetrons in het dagelijks leven.

In de komende decennia werd deze technologie geperfectioneerd, waardoor snel een massaproductie van eenvoudige en goedkope apparaten kon worden gerealiseerd voedsel opwarming.

Om elk materiaal in een magnetron te verwarmen, is de aanwezigheid van dipoolmoleculen, dat wil zeggen moleculen met tegengestelde elektrische ladingen aan beide uiteinden, noodzakelijk.

In voedsel is hun belangrijkste bron water. Onder invloed van microgolfstraling beginnen deze moleculen zich op één lijn te stellen langs de krachtlijnen van het elektromagnetische veld en veranderen hun richting ongeveer 5 miljard keer per seconde. De wrijving ertussen gaat gepaard met het vrijkomen van warmte, die het voedsel verwarmt.

Microgolven kunnen echter niet dieper doordringen dan 2-3 cm van het oppervlak van het product, dus alles wat zich onder deze laag bevindt, warmt op vanwege de thermische geleidbaarheid van de verwarmde gebieden.

Magnetron verwarming

Magnetron-apparaat en de toepassing ervan

In de meeste soorten microgolftechnologie is een magnetron een generator van microgolffrequenties. Apparaten die qua werkingsprincipe vergelijkbaar zijn - klystrons en platinaotrons, worden niet zo veel gebruikt. De magnetron werd in 1960 voor het eerst gebruikt in magnetrons. De meest gebruikte techniek is een magnetron met meerdere holtes, bestaande uit verschillende componenten:

1. Anode. Het is een koperen cilinder, onderverdeeld in sectoren met dikke metalen wanden. Deze volumetrische holtes zijn de resonatoren die het ringoscillatiesysteem creëren. Op de anode wordt een spanning van ongeveer 4000 volt aangelegd.
2. Kathode. Het bevindt zich in het centrale deel van de magnetron en is een cilinder waarin een gloeidraad zit.In dit deel van het apparaat vindt elektronenemissie plaats. Op de heater (filament) wordt een spanning van 3 volt aangelegd.
3. Ring magneten. Elektromagneten of permanente magneten met hoog vermogen die zich in de einddelen van het apparaat bevinden, zijn nodig om een ​​parallel aan de as van de magnetron gericht magnetisch veld te creëren. De beweging van elektronen wordt ook in deze richting uitgevoerd.
4. Draadlus Het is verbonden met de kathode, bevestigd in de resonator en uitgevoerd naar de antenne-emitter. De lus wordt gebruikt om microgolfstraling in de golfgeleider af te geven, waarna deze rechtstreeks de microgolfkamer binnenkomt.

Magnetron-apparaat

Vanwege de eenvoud van ontwerp en lage kosten, zijn magnetrons op veel gebieden toegepast, maar ze komen het meest voor:

• In magnetrons. Naast het snel koken en ontdooien van voedsel in huishoudelijke ovens, kunt u met magnetrons ook productietaken uitvoeren. Een industriële magnetron kan verwarmen, drogen, smelten, braden en nog veel meer. Het is belangrijk om te onthouden dat de magnetron niet leeg kan worden aangezet, omdat de straling in dit geval nergens door wordt geabsorbeerd en terugkeert naar de golfgeleider, wat kan leiden tot afbraak.
• In radar. De radarantenne die op de golfgeleider is aangesloten, is eigenlijk een conische straler en wordt gebruikt in combinatie met een parabolische reflector (plaat). De magnetron wekt krachtige korte energiepulsen op met een kleine golflengte, waarvan een deel weerkaatst naar de antenne gaat en vervolgens naar de gevoelige ontvanger, die het signaal verwerkt en op het scherm weergeeft.

Magnetrons in radar

Het werkingsprincipe van de magnetron

De werking van de magnetron is gebaseerd op de omzetting van elektrische energie in ultra-hoge elektromagnetische straling, die de watermoleculen in voedsel aandrijft. Dipoolmoleculen, die constant van richting veranderen, produceren warmte, waardoor u producten snel kunt verhitten, terwijl ze hun gunstige eigenschappen behouden. Een apparaat dat microgolven opwekt, is een magnetron.

De magnetron is in feite een elektro-vacuüm diode, waarbij het fenomeen thermionische emissie wordt toegepast. Dit fenomeen doet zich voor tijdens het verwarmen van het oppervlak van de emitter of kathode. Onder invloed van hoge temperatuur hebben de meest actieve elektronen de neiging het oppervlak te verlaten, maar dit zal alleen gebeuren wanneer er spanning op de anode wordt aangelegd. In dit geval ontstaat er een elektrisch veld en beginnen de elektronen naar de anode te bewegen, langs de krachtlijnen. Als de elektronen zich in het magnetische veld bevinden, wijken hun trajecten af ​​in de richting van de krachtlijnen.

Vacuüm diode

De magnetronanode heeft de vorm van een cilinder met een systeem van holtes of resonatoren, waarin zich een kathode met een gloeidraad bevindt. Twee ringmagneten langs de randen van de anode creëren een magnetisch veld in de anode, waardoor de elektronen niet rechtstreeks van de kathode naar de anode bewegen, maar van pad veranderen en rond de kathode roteren. In de buurt van de resonatoren geven de elektronen hun een deel van hun energie, wat leidt tot de vorming van een krachtig microgolfveld in hun holtes, dat naar buiten wordt gebracht via een draadlus die is verbonden met de emitterantenne.

Om de magnetron te activeren, is het noodzakelijk om een ​​hoge spanning in de orde van 3-4 duizend volt op de anode aan te leggen. Daarom is de magnetron via een hoogspanningstransformator aangesloten op een huishoudelijk elektrisch netwerk. Bovendien omvat het schakelcircuit van de magnetron een golfgeleider die straling in de kamer doorgeeft, een schakelcircuit, een regeleenheid, evenals beschermings- en koelelementen. Bovendien voorkomen de binnenwanden van de kamer en een dun metalen gaas op de deur van het apparaat de uitstroom van straling daarbuiten.

Magnetron schakelcircuit

Hoe een magnetron het microgolfvermogen beïnvloedt

De meeste moderne fabrikanten van magnetrons bieden de mogelijkheid om de kracht van het apparaat te kiezen. De bedrijfsmodus (ontdooien of verwarmen) en de verwarmingssnelheid van voedsel zijn op hun beurt afhankelijk van deze parameter. De ontwerpkenmerken van de magnetron maken het echter niet mogelijk het vermogen ervan te verminderen, daarom wordt het met bepaalde tussenpozen geleverd om de verwarmingsintensiteit te verminderen. Deze pauzes in de werking van de magnetron zijn te zien als je de magnetron op middelhoog vermogen aanzet en naar het geluid van zijn werk luistert.

Nog niet zo lang geleden kondigden sommige fabrikanten van huishoudelijke apparaten de verschijning aan van een aantal modellen magnetrons met een omvormervoedingscircuit. De toepassing van dit schema maakte het niet alleen mogelijk om de hoeveelheid bruikbare ruimte in de kamer te vergroten door de afmetingen van de emitter te verkleinen, maar ook om het stroomverbruik van het apparaat te verminderen. In tegenstelling tot conventionele modellen, verandert de verwarmingstemperatuur in ovens van het invertertype soepel, maar hun kosten zijn een orde van grootte hoger.

Magnetron koeling en bescherming

Tijdens het gebruik geeft de magnetron een grote hoeveelheid warmte af, dus er is een radiator op zijn lichaam geïnstalleerd. Omdat oververhitting de belangrijkste reden is voor het falen van de magnetron, worden ook andere methoden gebruikt om deze te beschermen:

1. Thermisch relais. Dit apparaat wordt gebruikt om de magnetron en de grill te beschermen, indien beschikbaar in het model. De thermische zekering is voorzien van een bimetaalplaat, die kan worden aangepast aan een specifieke temperatuur. Als deze waarde wordt overschreden, buigt deze en wordt het stroomcircuit geopend.
2. Ventilator. Het blaast niet alleen de magnetronradiator met koele lucht, maar vervult ook een aantal andere nuttige functies, zoals het koelen van de elektronische componenten van het apparaat, het circuleren van de lucht in de kamer terwijl de grill werkt en het verwijderen van hete stoom door speciale openingen.
3. Lock-systeem. Verschillende microschakelaars regelen de positie van de microgolfdeur, waardoor wordt voorkomen dat de magnetron wordt ingeschakeld wanneer deze open is.

Thermisch relais

Is het mogelijk om de magnetron te vervangen

Het belangrijkste voordeel van moderne magnetrons voor huishoudelijke magnetrons is hun uitwisselbaarheid. Magnetrons die door andere bedrijven worden geproduceerd, zijn geschikt voor verschillende modellen magnetrons, zodat ze indien nodig kunnen worden vervangen. In dit geval is de enige vereiste vereiste stroomconformiteit. U kunt in veel elektronicawinkels een magnetron kopen, maar om de juiste keuze te maken, moet u de parameters en de etikettering ervan begrijpen. Meestal worden de volgende magnetronmodellen in magnetrons geïnstalleerd:

• 2M 213 (600 watt nominaal vermogen en 700 watt onder belasting);
• 2M 214 (1000 W);
• 2M 246 (1150 W - het hoogste vermogen).

Zelfs na bestudering van alle noodzakelijke parameters van dit apparaat, wordt het niet aanbevolen om de magnetron thuis te vervangen. Ten eerste zal het vrij moeilijk zijn om het zelf te verwijderen en ten tweede kan alleen een gekwalificeerde specialist de veilige werking na installatie garanderen.

Standaard magnetronconfiguratie

Diagnostiek van storingen en de redenen voor het optreden ervan

Het vervangen van een magnetron kan aanzienlijke financiële kosten met zich meebrengen, dus voordat u een nieuw apparaat koopt, moet u een diagnose stellen van het oude apparaat om er zeker van te zijn dat het echt niet goed werkt. Verificatie kan thuis worden uitgevoerd met een conventionele tester. Dit vereist:

1. Koppel de magnetron los.
2. Verwijder de beschermkap en inspecteer het onderdeel visueel.
3. "Ring" de belangrijkste elementen van de printplaat met een tester of "multimeter".
4. Inspecteer het thermische relais.

Diagnostiek

Aan het einde van de diagnose kunt u conclusies trekken over de storing van bepaalde onderdelen. De belangrijkste redenen voor het falen van de magnetron zijn onder meer:

• Defecte vacuümdop.Je kunt hem zelf vervangen door simpelweg een soortgelijke dop uit een andere magnetron te halen. De stoelen van deze doppen hebben een standaard configuratie.
• Verwarmingsbreuk. Bij het inschakelen van de lege magnetron of onjuist laden van de magnetron zal oververhit raken, wat kan leiden tot overmatige gloeidraad en breuk. Voor de diagnose is het nodig om de weerstand tussen de benen van de condensator te meten. Als de waarde binnen het bereik van 5-7 Ohm ligt, werkt de verwarming.
• Afbraak van de doorgangscondensator. Als de tester geen "oneindige" weerstandswaarde tussen zijn contacten vertoont, moet de condensator worden vervangen.