Как устроен магнетрон

Из чего состоит и как работает микроволновка

Как устроен магнетрон

Микроволновые печи (СВЧ-печи) уже давно стали самым обыденным бытовым прибором, с помощью которого можно очень быстро разморозить продукты, разогреть уже приготовленную пищу или приготовить блюдо по оригинальному рецепту, и даже продезинфицировать кухонные моющие губки и тряпочки, не содержащие металла.

Наличие удобного, интуитивно понятного интерфейса, а также многоуровневой защиты позволяют даже ребенку справиться с управлением такого сложного и высокотехнологичного устройства, как микроволновка. Некоторые блюда можно легко и быстро приготовить по встроенным программам. А возможные неисправности вполне можно устранить, сделав ремонт СВЧ-печи своими руками.

На чём основан принцип работы СВЧ-печи

Разогрев продуктов, помещенных в камеру микроволновки, происходит за счет воздействия на них мощного электромагнитного излучения дециметрового диапазона. В бытовых приборах применяют частоту 2450 МГц. Радиоволны такой высокой частоты проникают вглубь продуктов, и воздействую на полярные молекулы (в продуктах в основном это вода), заставляя их постоянно сдвигаться и выстраиваться вдоль силовых линий электромагнитного поля.

Такое движение повышает температуру продуктов, и нагрев идет не только снаружи, но и до той глубины, на которую проникают радиоволны. В бытовых СВЧ-печах волны проникают вглубь на 2,5—3 см, они разогревают воду, а та, в свою очередь, весь объем продуктов.

Устройство магнетрона — основная составляющая

Радиоволны частотой 2450 МГц генерируются специальным прибором – магнетроном, представляющим собой электровакуумный диод. Он имеющий массивный медный цилиндрический анод круглый в сечении и разделенный на 10 секторов, имеющих такие же стенки из меди.

В центре этой конструкции расположен стержневой катод, внутри которого есть нить накала. Катод служит для эмиссии электронов. По торцам магнетрона расположены мощные кольцевые магниты, создающее магнитное поле внутри магнетрона, необходимое для генерации СВЧ-излучения.

К аноду прикладывается напряжение в 4000 Вольт, а к нити накала 3 Вольта. Происходит интенсивная эмиссия электронов, которые подхватываются электрическим полем высокой напряженности. Геометрия резонаторных камер и напряжение анода определяют генерируемую частоту магнетрона.

Съем энергии происходит при помощи проволочной петли, соединенной с катодом и выведенной в излучатель-антенну. С антенны СВЧ-излучения попадает в волновод, а от него в камеру микроволновки. Стандартная выходная мощность магнетронов, применяемых в бытовых микроволновках, составляет 800 Вт.

Если для приготовления блюд требуется меньшая мощность, то это достигается тем, что магнетрон включают на определенные промежутки времени, за которыми следует пауза.

Для получения мощности 400 Вт (или 50% от выходной мощности) можно в течение 10-секундного интервала на 5 секунд включить магнетрон, а на 5 секунд выключить. В науке это называется широтно-импульсной модуляцией.

Магнетрон в процессе работы выделяет большое количество тепла, поэтому его корпус помещен в пластинчатый радиатор, который при работе всегда должен обдуваться воздушным потоком из встроенного в микроволновку вентилятора. При перегреве магнетрон очень часто выходит из строя, поэтому его оснащают защитой – термопредохранителем.

Термопредохранитель и зачем он нужен

Для защиты магнетрона от перегрева, а также гриля, которым оснащены некоторые модели СВЧ-печей, применяются специальные устройства, называемые термопредохранителем или термореле. Они выпускаются на разные номиналы температуры, указанные на их корпусе.

Принцип действия термореле очень прост. Его корпус из алюминия прикрепляется при помощи фланцевого соединения к месту, где необходимо контролировать температуру. Так обеспечивается надежный тепловой контакт. Внутри термопредохранителя находится биметаллическая пластинка, имеющая настройки на определенную температуру.

При превышении температурного порога пластинка изгибается и приводит в действие толкатель, который размыкает пластины контактной группы. Питание СВЧ-печи прерывается. После остывания геометрия биметаллической пластины восстанавливается и происходит замыкание контактов.

Назначение вентиляторов СВЧ-печи

Вентилятор является важнейшим компонентом любой микроволновки, без которого ее работы будет невозможной. Он выполняет ряд важнейших функций:

  • Во-первых, вентилятор обдувает главную деталь СВЧ-печи – магнетрон, обеспечивая его нормальную работу.
  • Во-вторых, другие компоненты электронной схемы тоже выделяют тепло и требуют вентиляции.
  • В-третьих, некоторые микроволновки оборудованы грилем обязательно вентилируемым и защищенным термореле.
  • И, наконец, в камере приготовляемые продукты тоже выделяют большое количество тепла и водяного пара. Вентилятор создает в камере небольшое избыточное давление, в результате чего воздух из камеры вместе с нагретым водяным паром выходит наружу через специальные вентиляционные отверстия.

В микроволновке от одного вентилятора, который расположен у задней стенки корпуса и засасывает воздух снаружи, организована система вентиляции при помощи воздуховодов, направляющий воздушный поток на пластины магнетрона, а затем в камеру. Двигатель вентилятора представляет собой простой однофазный асинхронный двигатель переменного тока.

Система защиты и блокировки микроволновой печи

Любая СВЧ-печь имеет внутри мощное радиоизлучающее устройство – магнетрон. СВЧ-излучение такой мощности может нанести непоправимый вред здоровью человека и всех живых существ, поэтому необходимо принять ряд мер по защите.

Микроволновка имеет полностью экранированную металлическую рабочую камеру, которая снаружи дополнительно защищена металлическим корпусом, не позволяющим высокочастотному излучению проникать наружу.

Прозрачное стекло в дверце имеет экран из металлической сетки с мелкой ячейкой, которая не пропускает наружу излучение 2450 Гц, длиной волны 12,2 см, генерируемое магнетроном.

Дверца микроволновой машины плотно прилегает к корпусу и очень важно чтобы этот зазор сохранял свои геометрические размеры. Расстояние между металлическим корпусом камеры и специальным пазом дверцы должно быть равно четверти длины волны СВЧ-излучения: 12,2 см/4=3.05 см.

В этом зазоре образуется стоячая электромагнитная волна, которая именно в месте прилегания дверцы к корпусу имеет нулевое амплитудное значение, поэтому волна наружу не распространяется. Вот таким элегантным способом решается вопрос защиты от СВЧ излучения при помощи самих СВЧ-волн. Такой способ защиты в науке называется СВЧ дроссель.

Для предотвращения включения СВЧ-печи с открытой камерой существует система микропереключателей, контролирующих положение дверцы. Обычно таких переключателей не менее трех: один выключает магнетрон, другой включает лампочку подсветки даже при неработающем магнетроне, а третий служит для того, чтобы «информировать» блок управления о положении дверцы.

Микропереключатели расположены и настроены так, что они срабатывают только при закрытой рабочей камере микроволновки.

Микропереключатели на дверце также часто называют конечными выключателями.

Блок управления — мозг прибора

Блок управления есть у любой микроволновой печи и он выполняет две главные функции:

  • Поддержание заданной мощности микроволновой печи.
  • Отключение печи после истечения заданного времени работы.

На старых моделях электропечей блок управления представляли два электромеханических переключателя, один из которых как раз задавал мощность, а другой промежуток времени. С развитием цифровых технологий стали применяться электронные блоки управления, а сейчас уже и микропроцессорные, которые кроме выполнения двух главных функций могут еще и включать множество нужных и ненужных сервисных.

  • Встроенные часы, которые, безусловно, могут быть полезны.
  • Индикация уровня мощности.
  • Изменение уровня мощности при помощи клавиатуры (кнопочной или сенсорной).
  • Приготовление блюд или размораживание продуктов при помощи специальных программ, «зашитых» в память блока управления. При этом учитывается вес, а нужную мощность печь подберет сама.
  • Сигнализация окончания программы выбранным звуковым сопровождением.

Кроме этого, у современных моделей есть верхние и нижние грили, функция конвекции, которыми также «руководит» блок управления.

В блоке управления есть свой источник питания, обеспечивающий работу блока и в дежурном, и в рабочем режиме. Важным компонентом является релейный блок, который коммутирует по командам силовые цепи магнетрона и гриля, а также цепи вентилятора, встроенной лампы и конвектора. Блок управления связан шлейфами с клавиатурой и панелью индикации.

Занимательное видео с рассказом о принципе работы СВЧ-печей

Посмотрите как просто объясняется то, благодаря чему работает этот удивительный прибор.

Источник: https://elektrik24.net/bytovye-elektropribory/pechi_svch/princip_raboty.html

Ремонт микроволновой печи (СВЧ): стоит ли лезть самому, устройство печи, типичные случаи

Как устроен магнетрон

Сервисное обслуживание бытовых СВЧ-печей (микроволновок) – яркий пример идеологии потребительского общества в действии: гарантийный срок назначается сравнительно долгий, но по его истечении ремонт зачастую оказывается дороже покупки нового изделия.

Как сказывается на экологии с экономикой то, что промышленность «молотит на свалку», вполне понимает узкий круг вышколенных экспертов, кандидаты в который тщательнейше отфильтровываются. Поэтому для рядового гражданина вопрос: как произвести ремонт микроволновки своими руками очевидно важен экономически, т.к.

технически в домашних условиях вполне осуществим.

Однако микроволновка не менее четкая иллюстрация еще одной потребительски-идеологической проблемы, когда качества товара, способствующие спросу на него, всячески выпираются, действительно полезные, но не столь эффектные упоминаются вскользь, а потенциальная опасность затушевывается обтекаемыми выражениями. Последняя от микроволновки достаточно велика и коварна, поэтому ремонт микроволновой печи нужно производить, четко представляя себе, что и как можно делать, чего нельзя, чего следует избегать и опасаться. Целью настоящей публикации как раз и является дать читателям такое представление.

Что видно снаружи

Приглядимся еще раз к своей «микрухе», см. рис. Сразу же обращаем внимание на то, что усы защелок разной конфигурации: они не просто запоры, но и части системы электромеханической блокировки (ЭМБ, см. далее). Запоминаем также выходное окно волновода, которое обычно не бросается в глаза.

Ремонт СВЧ печи чаще всего будет связан с отмеченными буквами узлами; для программатора и регулятора мощности отмечены внешние органы управления ими. В «цифровых» микроволновках с полностью сенсорным управлением электромеханический программатор и регулятор мощности заменены электронными.

Их ремонт требует специальных познаний, но все остальное в «цифромикрухах» действует так же.

Основные внешние органы микроволновой печи

Примечание: программатор часто, даже в фирменных руководствах, называют таймером. На самом деле таймер лишь один из функциональных узлов программатора.

Что внутри

Если снять наружный кожух микроволновки, картина ее устройства показывается детальнее, см. рис. В печах поновее (справа на рис.) критически важные для надежности узлы (высоковольтный блок, ЭМБ и программатор) закрыты защитными кожухами и обязательно добавлен высоковольтный предохранитель; в первых микроволновках его не было.

Микроволновые печи без внешнего защитного кожуха

На 2-х пред. рис. не видны лампы подсветки, гриль и механизм поворота стола. Это неспроста: добраться до них, не снимая рабочую камеру или без полной разборки печи, возможно в большинстве современных моделей (желтая стрелка справа на рис.), и в отдельных старых. Это осложняет самостоятельный ремонт, т.к., чтобы исправить в общем несложную неполадку, чаще всего приходится снимать магнетрон, что плохо, см. далее.

Что это значит?

Вся эта начинка нужна, чтобы прогреть сразу по всей массе загрузку пищевых продуктов сверхвысокочастотным (СВЧ) излучением. Дает его мощный компактный генератор СВЧ – магнетрон. Что такое магнетрон, как он устроен и работает, см. видео:

об устройстве магнетрона микроволновой печи

В частично электропроводящие среды СВЧ проникает на глубину прим. равную длине его волны и поглощается средой, выделяя тепловую энергию. Длина волны СВЧ стандартной для микроволновок частоты 2,45 ГГц (иногда – 2,85 ГГц) как раз обеспечивает полное поглощение СВЧ загрузкой продуктов.

Тут проявляется полезнейшее свойство СВЧ-нагрева: благодаря прогреву в массе температура продукта не повышается до значений, при которых начинается гидролиз жиров, дающий токсины и канцерогены. Это особенно важно для разогрева пищи, т.к.

, если он производится на пламени или от ТЭНа, то гидролиз оставшихся в пище жиров продолжается, а уже имеющиеся его продукты разлагаются глубже, до еще более вредных веществ.

Примечание: в металлы СВЧ почти не проникает, т.к. их проводимость вызвана не отдельными носителями заряда, а т. наз. вырожденным электронным газом. Он же дает металлический блеск и ковкость.

Поэтому помещать металлические предметы в камеру микроволновки категорически нельзя – вся энергия СВЧ сконцентрируется на их поверхности, отчего пойдет чрезмерный нагрев, дуговые разряды и пр., после чего печку останется только выбросить.

Разве что трансформатор питания магнетрона сгодится на самодельную контактную сварку.

Однако по той же причине физиологическое действие СВЧ на живые организмы сильно, вредно и на первых порах может быть незаметным. Это требует применения особых мер безопасности при конструировании, производстве, текущей эксплуатации и ремонте СВЧ печей, см. далее.

Функциональная схема микроволновки дана на рис. Конфигурация волновода и потока СВЧ показаны условно; более-менее соответствующая реальной схема дана на врезке справа внизу.

Функциональная схема микроволновой печи

1а – импульсы сетевого тока напряжением 220 В. Мощность излучения магнетрона плавно не регулируема, поэтому для управления ею приходится использовать широтно-импульсную модуляцию (ШИМ, см. далее). 4а и 5а – внутренние сигналы управления. 6а – высокое постоянное напряжение питания катода (эмиттера) магнетрона –4000В; 6б – питание цепи накала магнетрона 6,3В 50/60Гц.

Современные микроволновки строятся по т. наз. схеме с укороченным СВЧ трактом, повышающим КПД печи. При этом камера делается настроенной в резонанс, отчего, во-первых, без поглощающей энергию СВЧ загрузки печка своим излучением сожжет сама себя. Что и указывается и инструкции к ней.

Во-вторых, магнетрон дает когерентное излучение, поэтому вследствие интерференции отраженных волн в камере продукт засвечивается СВЧ неравномерно. Чтобы пропекалась как следует, ее и помещают на поворотный стол. Как следствие – неисправность его механизма может повлечь за собой неполадки более серьезные, см. далее. Точно так же, как неисправность системы внутренней конвекции в камере, которой снабжаются современные микроволновки для совершенно равномерного прогрева продуктов.

Правила безопасности

Уже по функциональной схеме бытовую СВЧ печь можно условно разделить на узлы и модули, требующие при ремонте соблюдения соотв. мер техники безопасности:

  • Внешние цепи электропитания 220В и модуль управления – общие меры безопасности для электроустановок I класса по степени создаваемой опасности поражения электротоком.

Источник: https://vopros-remont.ru/elektrika/remont-mikrovolnovki/

Магнетроны. Устройство и работа. Виды и применение. Как выбрать

Как устроен магнетрон

Магнетроны называются электронные приборы, в которых образуются колебания сверхвысокой частоты при помощи модуляции потока электронов. Магнитные и электрические поля в нем действуют с большой силой. Наиболее распространенная модификация магнетрона – это многорезонаторный.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Что такое асинхронный генератор

Впервые магнетрон был создан в Америке в 1921 году. С течением времени эксперименты с ним продолжались. В результате появилось множество видов магнетронов, использующихся в радиоэлектронике. В 1960 году приборы стали использоваться в печах сверхвысокой частоты для домашнего применения. Менее распространены клистроны, платинотроны, которые основаны на этом же принципе действия.

 

1 — Анод 2 — Катод 3 — Накал 4 — Резонансная полость

5 — Антенна

Магнетроны резонансного типа состоят из:

  • Анодный блок. Представляет собой толстостенный металлический цилиндр с полостями в стенках. Эти полости являются объемными резонаторами, которые создают колебательную кольцевую систему.
  • Катод. Он имеет цилиндрическую форму. Внутри него размещен подогреватель.
  • Внешние электромагниты или постоянные магниты. Они создают магнитное поле, которое параллельно оси прибора.
  • Проволочная петля. Она применяется для вывода сверхвысоких частот, и закреплена в резонаторе.

Резонаторы создают кольцевую систему колебаний. Возле них пучки электронов воздействуют на электромагнитные волны. Так как эта система выполнена замкнутой, то она способна возбудиться только на определенных частотах колебаний.

При нахождении рядом с рабочей частотой других частот, случается перескакивание частоты и нарушается стабильность работы устройства.

Чтобы исключить такие отрицательные эффекты магнетроны с одинаковыми резонаторами оснащаются разными связками, либо используются магнетроны с отличающимися размерами резонаторов.

Магнетроны разделяют по виду резонаторов:

  • Лопаточные.
  • Щель-отверстие.
  • Щелевые.

В магнетронах применяется движение электронов в перпендикулярных магнитных и электрических полях, созданных в зазоре кольца между анодом и катодом. Между ними подается напряжение (анодное), которое образует радиальное электрическое поле. Под воздействием этого поля электроны вырываются из нагретого катода и устремляются к аноду.

Анодный блок находится между полюсов магнита, образующего магнитное поле, которое направлено вдоль оси магнетрона. Магнитное поле действует на электрон и отклоняет его на спиральную траекторию. В промежутке между анодом и катодом создается вращательное облако, похожее на колесо со спицами. Электроны возбуждают в объемных резонаторах колебания высокой частоты.

Отдельно каждый резонатор является колебательной системой. Магнитное поле концентрируется внутри полости, а электрическое поле сосредоточено у щелей. Энергия выводится из магнетрона с помощью индуктивной петли. Она размещена в соседних резонаторах. Электроэнергия подключается к нагрузке коаксиальным кабелем.

Нагревание токами высокой частоты производится в волноводах различного сечения, либо в объемных резонаторах. Также нагревание может производиться электромагнитными волнами.

Приборы работают от выпрямленного тока по простой схеме выпрямления. Устройства небольшой мощности способны работать от переменного тока. Рабочая частота тока магнетронов может достигать 100 ГГц, мощностью до нескольких десятков киловатт в постоянном режиме, и до 5 мегаватт в режиме импульсов.

Устройство магнетрона довольно простое. Его стоимость невысока. Поэтому такие качества в сочетании с повышенной эффективностью нагревания и разнообразным использованием высокочастотных токов открывают большие возможности использования в разных сферах жизни.

Основные виды магнетронов

  • Многорезонаторные устройства. Они содержат анодные блоки с несколькими резонаторами. Блоки состоят из различного вида резонаторов. В диапазоне 10 см длины волны магнетрон обладает КПД 30%. Выход излучения высокой частоты осуществляется сбоку в щель резонатора.
  • Обращенные устройства. Они бывают двух исполнений: коаксиальные и обычные. Такие магнетроны способны выдать импульсы высокой частоты 700 наносекунд с энергией 250 джоулей. Коаксиальный вид магнетрона содержит стабилизирующий резонатор. В нем имеются отверстия во внешней стенке, а также ферритовые стержни с подмагничивающими катушками.

Сфера использования магнетронов

  • В устройствах радаров антенна подключена к волноводу. Она, по сути, является щелевым волноводом, или рупорным коническим облучателем вместе с отражателем в виде параболы (тарелка). Управление магнетрона осуществляется с помощью коротких мощных импульсов напряжения. В итоге образуется короткий импульс энергии с малой длиной волны. Малая часть такой энергии поступает снова на антенну и волновод, и далее к чувствительному приемнику. Сигнал обрабатывается и поступает на электронно-лучевую трубку на экран радара.
  • В бытовых микроволновых печах волновод имеет отверстие, которое не создает препятствие радиочастотным волнам в рабочей камере. Важным условием работы микроволновки является условие, чтобы при работе печи в камере находились какие-либо продукты. При этом микроволны поглощаются продуктами, и не возвращаются на волновод. Стоячие волны в микроволновой печи могут искрить. При долгом искрении магнетрон может выйти из строя. Если в микроволновке мало продуктов для приготовления, то лучше дополнительно поместить в камеру стакан с водой для лучшего поглощения волн.

1 — Магнетрон 2 — Высоковольтный конденсатор 3 — Высоковольтный диод 4 — Защита

5 — Высоковольтный трансформатор

  • В радиолокационных станциях используются коаксиальные магнетроны с быстрым изменением частоты. Это позволяет расширить тактико-технические свойства локаторов.

Выбор и приобретение магнетрона

Чтобы самому приобрести магнетрон для домашней микроволновой печи, необходимо изучить и разобраться в маркировке, выяснить, какие бывают их виды, и их параметры.

Наибольшая мощность магнетрона у модели 2М 246

Показатель мощности у них равен 1150 ватт. Перед приобретением необходимо сопоставить цену магнетрона со стоимостью всей печи, и не забыть о стоимости работ по ремонту. Возможно, что не будет смысла в ремонте.

Можно ли магнетрон заменить самостоятельно

Для разных моделей микроволновок можно устанавливать магнетрон других фирм изготовления. Главное, чтобы он подходил по мощности, в настоящее время не проблема приобрести его в торговой сети. Исключение составляют модели, которые уже сняты с производства.

Однако, даже если вы разобрались в устройстве микроволновки, то не рекомендуется заниматься заменой деталей в домашних условиях, так как этим должны заниматься квалифицированные специалисты, способные обеспечить безопасную работу устройства. К тому же, сделать это самостоятельно будет довольно проблематично.

Работа микроволновки

Пища имеет в составе воду, которая состоит из заряженных частиц. Продукты в микроволновой печи разогреваются посредством воздействия на них волн высокой частоты. Молекулы воды выступают в качестве диполя, так как проводят волны электрического поля.

Похожие темы:

Источник: https://electrosam.ru/glavnaja/jelektrooborudovanie/ustrojstva/magnetrony/

Как устроен магнетрон микроволновки

Микроволновую печь в наше время можно встретить практически на каждой кухне. Однако не многие знают, как она работает, и что такое магнетрон. Чтобы понять, что представляют собой микроволны и как они образуются, необходимо разобраться с устройством этого прибора.

Как выглядит магнетрон

Назначение и принцип работы магнетрона

Магнетроном называют электронное устройство большой мощности, которое с помощью изменения потока электронов генерирует высокочастотные микроволны. Молекулы воды, которые обязательно присутствуют в продуктах, имеют хорошую электропроводность. Под действием сверхвысокочастотных магнитных колебаний, создаваемых магнетроном, они начинают двигаться с высокой скоростью, нагревая при этом пищу.

https://www.youtube.com/watch?v=JXFk7L2JmwI

В бытовых приборах используется многорезонаторная разновидность магнетрона, в которой на электроны одновременно воздействуют три поля:

  1. сверхвысокочастотное;
  2. электрическое;
  3. магнитное.

что такое магнетрон

Магнетрон генерирует СВЧ колебания, обеспечивая высокую мощность на выходе, не смотря на небольшой вес и компактные габариты. В непрерывном режиме мощность устройства может достигать десятков киловатт. Максимальная мощность при импульсном режиме работы составляет – 5МВт. Мощность магнетронов, установленных в большинстве микроволновых печей, составляет 650-850 Вт.

Питание маломощных магнетронов осуществляется переменным током. Для более мощных устройств необходим выпрямленный оперативный ток. Магнетроны работают на различных частотах в диапазоне 0,5 – 100 ГГц.

Упрощенная схема работы магнетрона

Из чего состоит магнетрон

Все приборы, генерирующие СВЧ волны, независимо от их выходных характеристик, имеют идентичную конструкцию. Схема магнетрона состоит из следующих частей:

  • анодного блока, представляющего собой толстостенный цилиндр из металла, в стенках которого имеются отверстия (резонаторы), необходимые для образования кольцевой колебательной системы;
  • цилиндрического катода, во внутренней полости которого встроен подогреватель;
  • электромагнита или внешнего магнита, создающего магнитное поле;
  • проволочной петли, которая крепится к резонатору и служит для вывода энергии.

Резонаторы устройства выполняют замедляющую функцию. В них происходит столкновение электромагнитных волн с пучком электронов. В результате этого взаимодействия высокочастотное поле получает от электронов часть их энергии, вывод которой осуществляется посредством петли связи, закрепленной на анодном блоке.

Устройство будет работать бесперебойно только при условии, что разница между рабочей и резонансной частотами составит как минимум 10%. При небольшой разнице частот применяется разнорезонаторная колебательная система, в которой четные и нечетные резонаторы различаются по размеру.

Сферы применения магнетронов

Помимо обычных микроволновых печей магнетроны применяются в различных областях промышленности, а также при производстве радиолокационных систем. В зависимости от сферы применения магнетроны имеют определенные особенности:

  • Для работы в радарных установках устройство прикрепляется к антенне конической формы с параболическим отражателем. Управление осуществляется с помощью коротких импульсов высокой интенсивности. Излучаемая микроволновая энергия улавливается чувствительным приемником. Отображение обработанного сигнала происходит на электронно-лучевой трубке.
  • Для функционирования радиолокационных станций применяются коаксиальные магнетроны, характеризующиеся быстрым изменением частот. Их целесообразно использовать для расширения тактико-технических качеств локаторов.
  • В магнетронах, установленных в бытовых микроволновых печах, имеется прозрачное отверстие, которое выходит в рабочую камеру прибора. Использование пустой печи может способствовать поломке прибора, так как микроволны будут не отражаться, а поглощаться волноводом.

В промышленности магнетроны применяются для обеззараживания, сушки зерновых культур. СВЧ-технологии используются при пастеризации и стерилизации молока и других жидких продуктов. Они эффективны для поддержания технологического режима при сушке лекарственных трав или древесины. В химической промышленности магнетроны применяются при получении различных кислот и разложении нитратов.

Основные преимущества магнетронов

Поскольку рабочие частоты микроволновых излучателей на несколько порядков ниже инфракрасных или световых источников, глубина проникновения излучаемых ими волн существенно выше. При высоких значениях частот объект, подвергающийся обработке, нагревается только снаружи, а остальной объем прогревается за счет процесса теплопроводности, что ведет к ухудшению качественных характеристик.

Использование микроволн предпочтительнее теплового излучения, когда требуется быстрый разогрев, варка или сушка продуктов. Использование магнетрона не влияет на их вкусовые характеристики и внешний вид, а содержание витаминов и других полезных веществ практически не изменяется.

Применение микроволновых печей помогает снизить затраты на электроэнергию. Это объясняется следующими преимуществами СВЧ-технологий:

  • точная регулировка температуры;
  • высокая плотность энергии и мощности;
  • хорошая фокусировка;
  • мгновенное отключение и включение.

Магнетрон

Возможные неисправности магнетрона и его замена

Поскольку магнетрон является основной деталью СВЧ-печи, необходимо знать основные причины его выхода из строя. Существует несколько видов поломок излучателя, после которых он не подлежит восстановлению:

  • короткое замыкание;
  • повреждение нити накаливания;
  • нарушение герметичности;
  • отсутствие генерации колебаний.

Источник: https://crast.ru/instrumenty/kak-ustroen-magnetron-mikrovolnovki

Что такое магнетрон в микроволновке, как его проверить и починить

БытТехСервис » СВЧ » Магнетрон в микроволновке: зачем нужен, как проверить и починить

Быстрый нагрев, который сделал микроволновую печь такой популярной, возможен благодаря магнетрону. Когда он ломается, выходит из строя вся печь. Если вы можете найти магнетрон в микроволновке, любознательны и любите проверять сервисные центры на честность и компетентность, то эта статья для вас.

Что такое магнетрон

Это генератор сверхвысокочастотного (СВЧ) излучения в печи. Электромагнитные волны, которые он излучает, нагревают продукты, приводя в движение молекулы воды в пище. Получается, что еда разогревается без теплового влияния извне. Поэтому рабочая температура в микроволновке не может превышать 100°С — точку кипения воды.

Как устроен

Тут можно вспомнить школьного физика, который справедливо говорил, что наука пригодится.

Принцип работы и схема этого электровакуумного диода напоминает обычную электрическую лампочку. Высокое напряжение подаётся к корпусу, который является катодом. Подключается питание, элементарные частицы — электроны — устремляются к аноду.

Из чего состоит анод? Медная гильза (цилиндр, трубка, лампа) с вакуумными секциями внутри и вольфрамовой нитью накала. По бокам расположены магниты, создающие магнитное поле и задающие спиралевидную траекторию движения частицам. Электроны, перемещаясь по резонатору с бешеной скоростью, возбуждают высокочастотные токи. Возникает мощный СВЧ-поток, который выходит в духовой шкаф через волновод (антенну). Защита устройства от перегревания обеспечивается алюминиевыми пластинами радиатора.

Если пища не греется, необходимо проверить магнетрон.

Основные неисправности

Во многих случаях магнетрон не поддаётся ремонту. Но прежде чем покупать новый, необходимо разобраться в причинах поломки. Возможно, удастся сэкономить, заменив всего одну деталь.

  1. Разгерметизация. Требуется замена прибора. Без вакуума работать не будет.
  2. Обрыв нити накала. Это как в лампочке — если перегорела, то навсегда.
  3. Прогорел колпачок на антенне. Можно отремонтировать.
  4. Вышла из строя магнитная система. Случается редко, но если лопнул верхний магнит, его можно заменить.
  5. Закончился срок службы. Если прибор износился, его лучше поменять.
  6. Нарушена ёмкость переходного конденсатора. Сервисные службы при такой поломке советуют замену всего магнетрона. Но, имея нужные инструменты, вы найдёте, чем заменить эту деталь.

Как видите, поправимых случаев мало, но они есть. Прежде чем начать ремонт, проверьте систему на работоспособность.

Диагностика

Внимание! Ни в коем случае не включайте в сеть прибор, который вы вытащили из корпуса печки! Это может нанести непоправимый вред вашему здоровью и окружающим. Перед тем как разобрать микроволновку, проверьте, как работает источник питания. Возможно, виновато слабое напряжение в электрической сети. Если питание соответствует норме, проведите тщательный осмотр с тестером.

Первая проверка на исправность — визуальная. Посмотрите, не сгорел ли колпачок антенны, нет ли деформации, пробоин, следов гари на корпусе, фильтре. Обратите внимание на целостность магнитов. Это поможет определить, где находится причина поломки. Если внешних признаков повреждения нет, можно прозвонить магнетрон мультиметром.

  • Включите тестер, установите режим 200 Ом. Прикоснитесь щупами к выводам. Целостная обмотка оказывает низкое сопротивление (приблизительно 0,5 Ом), вы услышите писк или звон.
  • Ничего не происходит — значит, оборвалась нить накала.
  • Чтобы прозвонить проходной конденсатор тестером, настройте самый большой режим измерения. Одним щупом прикоснитесь к любому из контактов, а вторым — к корпусу. Если всё в порядке — ничего не произойдёт, прибор покажет «∞» — бесконечность.
ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Сколько часов заряжать новый аккумулятор

Заряд пробивает на корпус? Скорее всего, повреждена ёмкость конденсатора.

Важно! Применение специальных аппаратов для диагностики не всегда гарантирует точность данных.

Как починить в домашних условиях

Самостоятельно вы можете поменять такие детали:

  • колпачок антенны;
  • проходной конденсатор.

Замена колпачка

Эту деталь можно купить на любом радиорынке, сделать самостоятельно из подходящего по диаметру электролитического конденсатора или напёрстка. Как это сделать:

  1. Обесточьте печь, аккуратно снимите вилку питания.
  2. Отсоедините крепления, вытащите устройство.
  3. Проверьте колпачок. Если есть нагар, очистите мелкозернистой наждачной бумагой.
  4. Колпачок пробит током, сгорел — нужно заменить.
  5. Снимите его с антенны, проверьте её целостность. Если анод в порядке, прибор можно починить.
  6. Установите новую деталь, вставьте магнетрон на место.

Меняем конденсатор

  1. Снимите крышку фильтра.
  2. Откусите кусачками контакты дросселей.
  3. Сверлом (3 мм в диаметре) рассверлите отверстия вокруг конденсатора.
  4. Достаньте из корпуса фильтра.
  5. Отмотайте по одному витку у каждого дросселя. Это увеличит длину контакта.
  6. Зачистите контакты с помощью наждачной бумаги, ножа.
  7. Вставьте новый конденсатор в корпус фильтра на место старого, прикрутите болтами.
  8. Соедините контакты так, чтобы не прикасались к стенкам коробки.
  9. Закройте крышку.

Готово! Мы рассмотрели поломки, которые вы в состоянии исправить без вмешательства профессионалов.

Но если магнетрон не подлежит ремонту, его нужно менять.

Как подобрать новый магнетрон

Прежде чем купить новый magnetron, изучите технические характеристики старого. На внешней стенке устройства есть этикетка с необходимой информацией: названием модели, мощностью, частотой, расположением клемм питания. Полную совместимость можно получить, выбирая модель, которая соответствует модели вашей СВЧ-печи. Потому что, если у вас «Самсунг» — то генератор марки LG не подойдёт по многим параметрам.

Модель Мощность (Вт) Размеры (мм) Рабочая частота (МГц)
Daewoo Electronics
2м218 900 86*106,5*133,6 2 458
2м259 1 000 86*106,5*133,6 2 459
Rм228 900 86*106,5*133,6 2 459
2м254 900 86*106,5*133,6 2 459
2м248 900 86*106,5*133,6 2 459
Samsung
OM52S 600 72,8*110*121 2 465
OM75S 900 73,2*109*126 2 465
OM75P 900 80*127*133 2 465
OM80S 1 000 80*111*133 2 465
Panasonic
2м236-M42 900 93,2*127*133 2 460
2м261-M32 900 2 460
2м211A-M1 700 2 460
2м211A-M2 700 2 460
LG
2м213 700 73,2*109*126 2 460
2м214 900 80*127*133 2 460
2м226 900 93,2*127*133 2 460
2м236 900 93,2*127*133 2 460
2м246 1 100 93,2*127*133 2 460
2м257 1 500 93,2*127*133 2 460
2м278 2 000 120*128*170 2 460
2м285 3 000 120*128*192 2 460
2м286 1 100 93,2*127*133 2 460
2м290 3 000 120*128*192 2 460
Witol
2м217  600  86*106,5*133  2 460
2м218  900  86*106,5*133  2 460
2м219  950  86*106,5*133  2 460
2м301  200  86*106,5*133  2 460
2м311  200  86*106,5*133  2 460
2м312  300  86*106,5*133  2 460
2м313  300  86*106,5*133  2 460
2м315  600  86*106,5*133  2 460
2м319  1 050  86*106,5*133  2 460
2м339  950  86*106,5*133  2 460
2м343  1 500  86*106,5*133  2 460
2м363  1 500  86*106,5*133  2 460
2м369  1 050  86*106,5*133  2 460

Теперь у вас есть все данные, чтобы найти в поисковике браузера нужную модель, узнать, сколько стоит и где купить.

Подключение

Как подключить:

  1. Вставьте новое устройство на место старого.
  2. Надёжно вкрутите крепёжные болты (саморезы).
  3. Соедините провода.
  4. Прикрутите заднюю стенку печи.

Обладая необходимыми знаниями и умениями, можно починить даже сложную, на первый взгляд, электромагнитную систему. Но если вы чувствуете, что вам не хватает компетентности, — не рискуйте, доверьтесь профессионалам.

Вам помогла статья?

Да Нет

Источник: https://cosmo-frost.ru/svch/magnetron-v-mikrovolnovke-zachem-nuzhen-kak-proverit-i-pochinit/

Устройство микроволновки

Реальная практика ремонта электроники

деталь в любой СВЧ печи – это магнетрон. Магнетрон – это такая специальная вакуумная лампа, которая создаёт СВЧ-излучение. СВЧ-излучение весьма интересным образом воздействует на обычную воду, которая содержится в любой пище.

При облучении электромагнитными волнами частотой 2,45 ГГц молекулы воды начинают колебаться. В результате этих колебаний возникает трение. Да, обычное трение между молекулами. За счёт трения выделяться тепло. Оно то и разогревает пищу изнутри.  Вот так вкратце можно объяснить принцип действия микроволновки.

Конструкция микроволновки

Конструктивно микроволновая печь состоит из металлической камеры, в которой приготавливается пища. Камера снабжена дверцей, которая не позволяет излучению выйти наружу. Для равномерного разогрева пищи внутри камеры установлен вращающийся столик, который приводится в движение мото-редуктором (мотором), который сокращённо называется T.T.Motor (Turntable motor).

СВЧ-излучение генерируется магнетроном и через прямоугольный волновод подаётся в камеру. Для охлаждения магнетрона во время работы служит вентилятор F.M (Fan motor), который прогоняет холодный воздух через магнетрон. Далее нагретый воздух от магнетрона через воздуховод направляется в камеру и также используется для нагрева пищи. Через специальные неизлучающие отверстия часть нагретого воздуха и водяной пар выводится наружу.

В некоторых моделях СВЧ-печей для формирования равномерного нагрева пищи используется диссектор, который устанавливается в верхней части камеры микроволновки. Внешне диссектор напоминает вентилятор, но он предназначен для создания определённого типа СВЧ-волны в камере так, чтобы осуществлялся равномерный прогрев пищи.

Электрическая схема микроволновки

Давайте взглянем на упрощённую электрическую схему рядовой микроволновки (кликните для увеличения).

Как видим, схема состоит из управляющей части и исполнительной. Управляющая часть, как правило, состоит из микроконтроллера, дисплея, кнопочной или сенсорной панели, электромагнитных реле, зуммера. Это «мозги» микроволновки. На схеме всё это изображено отдельной платой с надписью Power and Control Curcuit Board. Для питания управляющей части микроволновки используется небольшой понижающий трансформатор. На схеме он отмечен как L.V.Transformer (показана только первичная обмотка).

Микроконтроллер через буферные элементы (транзисторы) управляет электромагнитными реле: RELAY1, RELAY2, RELAY3. Они включают/выключают исполнительные элементы СВЧ-печи в соответствии с заданным алгоритмом работы.

Исполнительные элементы и цепи — это магнетрон (Magnetron), мото-редуктор столика T.T.Motor (Turntable motor), охлаждающий вентилятор F.M (Fan Motor), ТЭН гриля (Grill Heater), лампа подсветки O.L (Oven Lamp).

Особо отметим исполнительную цепь, которая является генератором СВЧ-излучения.

Начинается эта цепь с высоковольтного трансформатора (H.V.Transformer). Он самый здоровый в микроволновке. Собственно, это и не удивительно, ведь через него нужно прокачать мощность в 1500 — 2000 Вт (1,5 — 2 kW), необходимых для магнетрона. Выходная же (полезная) мощность магнетрона 500 — 850 Вт.

К первичной обмотке трансформатора подводится переменное напряжение сети 220V. С одной из вторичных обмоток снимается переменное напряжение накала 3,15V. Оно подводится к накальной обмотке магнетрона. Накальная обмотка необходима для генерации (эмиссии) электронов. Стоит отметить, что ток, потребляемый этой обмоткой, может достигать 10A.

Другая вторичная обмотка высоковольтного трансформатора, а также схема удвоения напряжения на высоковольтном конденсаторе (H.V.Capacitor) и диоде (H.V. Diode) создаёт постоянное напряжение в 4kV для питания анода магнетрона. Ток анода небольшой и составляет где-то 300 мА (0,3A).

В результате электроны, эмитированные накальной обмоткой, начинают своё движение в вакууме.

Особая траектория движения электронов внутри магнетрона создаёт СВЧ-излучение, которое и нужно нам для нагрева пищи. СВЧ-излучение отводится из магнетрона с помощью антенны и поступает в камеру через отрезок прямоугольного волновода.

Вот такая несложная, но весьма изощрённая схема является неким СВЧ-нагревателем. Не стоит забывать, что сама камера СВЧ-печи является элементом данного СВЧ-нагревателя, так как представляет, по сути, резонатор, в котором возникает электромагнитное излучение.

Кроме этих элементов в схеме микроволновой печи есть множество защитных элементов (см. термовыключатели KSD и аналоги.). Так, например, термовыключатель контролирует температуру магнетрона. Его штатная температура при работе где-то 800 – 1000C. Этот термовыключатель крепится на магнетроне. По умолчанию он не показан на упрощённой схеме.

Другие защитные термовыключатели подписаны на схеме, как OVEN THERMAL CUT-OUT (устанавливается на воздуховоде), GRILL THERMAL CUT-OUT (контролирует температуру гриля).

При наличии нештатной ситуации и перегреве магнетрона термовыключатель размыкает цепь, и магнетрон перестаёт работать. При этом термовыключатель выбирается с небольшим запасом — на температуру отключения 120 – 1450С.

Весьма важными элементами микроволновой печи являются три переключателя, которые встроены в правый торец камеры СВЧ-печи. При закрытии передней дверцы два переключателя замыкают свои контакты (PRIMARY SWITCH – главный выключатель, SECONDARY SWITCH– вторичный выключатель). Третий – MONITOR SWITCH (контрольный выключатель) – размыкает свои контакты при закрытии дверцы.

Неисправность хотя бы одного из этих выключателей приводит к неработоспособности микроволновки и срабатыванию плавкого предохранителя (Fuse).

Чтобы снизить помехи, которые поступают в электросеть при работающей СВЧ-печи, имеется сетевой фильтр — NOISE FILTER.

Дополнительные элементы микроволновки

Источник: https://go-radio.ru/ustroystvo-microvolnovki.html

Устройство магнетрона микроволновой печи: принцип работы

Легко управлять микроволновкой сегодня может даже ребенок. Она стала привычной и надежной помощницей. И при этом очень редко задумываемся, каким образом пища разогревается за считаные минуты. А происходит это, благодаря микроволнам, которые производит магнетрон. Разберемся, каким образом прибор работает.

Что такое магнетрон в СВЧ

Магнетрон — это главная деталь микроволновой печи . Его неслучайно называют сердцем агрегата. СВЧ исправно выполняет свои функции только при исправном магнетроне.Основная задача детали — создание электромагнитных полей. Возможность руководить их возникновением была установлена почти 100 лет назад.

Справка. В 1921 году физик из США А.Халл в процессе проводимых опытов и экспериментов обнаружил возможность изменять массу электронов.

Он же ввел в употребление само название магнетрона. Но высокочастотные электромагнитные волны были открыты тремя годами позже, в 1924 г. С этого времени ученые не только изучили СВЧ, но и научились их использовать.

Справка . В микроволновых печах данные генераторы волн используются с 60-х годов XX века.

Как устроен магнетрон в СВЧ

Устройство детали требует минимальных знаний по физике. Поток электронов возникает в пространстве между анодом и катодом.

Анод

В микроволновке для анода используют медь. Из нее выполнена оболочка цилиндра. Внутри он полый. Стенка цилиндра толстая, ее внутренняя поверхность неровная. В разрезе анод выглядит как окружность, по всей длине которой расположены небольшие полукольца.

Они необходимы для создания дополнительного резонанса. Воздуха внутри анода нет, там создано вакуумное пространство. Чтобы создаваемые СВЧ волны не оставались внутри, в одном из полуколец-резонаторов имеется специальный выход.

Катод

Через центр анода проложен катод. Для него воспользовались нитью накаливания. Для ее подогрева предусмотрены провода. Они соединяют катод с источником подогрева.

Важно! Анод и катод размещают в специальном блоке, который содержит магниты.

Принцип работы магнетрона

Итак, теперь мы знаем, что в главной детали СВЧ взаимодействуют 2 разных поля .

  • Первое из них — электронное . При включении прибора и подаче напряжения у катода появляются электроны, которые движутся к положительному полюсу — к аноду.
  • Второе поле — магнитное . Оно воздействует на частицы и возвращает их назад, к катоду.

После того как электроны образуют кольцо, внутри магнетрона возникает заряд. Причем количество зарядов увеличивается, так как в каждом полукольце-резонаторе образуются дополнительные электронные кольца. Это становится причиной возникновения высокочастотных колебаний. Таким образом, волновое поле сверхвысоких частот появляется в результате взаимодействия электронного и магнитного полей. Возникающие при этом микроволны и выполняют обработку продуктов.

Подпишитесь на наши Социальные сети

Источник: https://setafi.com/bytovaya-tehnika/mikrovolnovaya-pech/ustrojstvo-magnetrona-mikrovolnovoj-pechi/

Принцип работы и схема включения магнетрона микроволновой печи

Микроволновая печь прочно вошла в обиход и стала одним из незаменимых атрибутов любой квартиры. Этот бытовой прибор позволяет за считаные минуты разогреть или приготовить пищу при помощи невидимого для глаза излучения.

Но чтобы узнать, откуда берется это излучение и насколько оно безопасно для человека, необходимо понимать устройство и принцип работы магнетрона микроволновой печи, который и является генератором высокочастотных волн.

Магнетрон

Что такое микроволны и как они нагревают пищу

Микроволновым называется электромагнитное излучение с длиной волны от 1 мм до 1 м. Данный вид излучения используется не только в бытовых целях, но также в системах навигации и радиолокации, а кроме того обеспечивает работу сотовой связи и спутникового телевидения.

Микроволны могут генерироваться как искусственным, так и естественным способом (например, на Солнце). Другое название микроволн – это излучение сверхвысокой частоты, или СВЧ.

Во всех типах бытовых микроволновок установлена единая частота излучения, равная 2450 МГц. Данная величина является международным стандартом, которого производители бытовой техники должны строго придерживаться, чтобы их продукция не создавала помехи в работе других микроволновых устройств.

Микроволновое излучение

Тепловое воздействие СВЧ-излучения было обнаружено американским физиком Перси Спенсером в 1942 году. Именно он запатентовал применение устройства, генерирующего микроволны, для приготовления пищи, тем самым положив начало использования микроволновых печей в быту.

В последующие несколько десятилетий эта технология была доведена до совершенства, что позволило наладить массовый выпуск простых и недорогих устройств для быстрого разогрева пищи.

Чтобы нагреть какой-либо материал в микроволновой печи, необходимо присутствие в его составе дипольных молекул, то есть молекул, имеющих противоположные электрические заряды на обоих концах.

В пищевых продуктах главным их источником является вода. Под воздействием излучения сверхвысокой частоты эти молекулы начинают выстраиваться вдоль силовых линий электромагнитного поля, меняя свое направление около 5 миллиардов раз в секунду. Возникающее между ними трение сопровождается выделением тепла, которое и нагревает пищу.

Однако микроволны не способны проникнуть глубже, чем на 2-3 см от поверхности продукта, поэтому все, что находится под этим слоем, прогревается за счет теплопроводности от нагретых участков.

Нагрев пищи при помощи СВЧ

Устройство магнетрона и его применение

В большинстве видов микроволновой техники генератором сверхвысокочастотных колебаний является магнетрон. Устройства, похожие по своему принципу действия – клистроны и платинотроны, не получили настолько широкое распространение. Впервые магнетрон был применен в СВЧ-печах в 1960 году. Наиболее часто в технике используется многорезонаторный магнетрон, состоящий из нескольких компонентов:

  1. Анод. Представляет собой медный цилиндр, разделенный на сектора с толстыми металлическими стенками. Эти объемные полости и являются резонаторами, создающими кольцевую систему колебаний. На анод подается напряжение порядка 4000 вольт.
  2. Катод. Расположен в центральной части магнетрона и представляет собой цилиндр, внутри которого находится нить накаливания. В этой части устройства происходит эмиссия электронов. На подогреватель (нить накала) подается напряжение 3 вольта.
  3. Кольцевые магниты. Электромагниты или постоянные магниты большой мощности, расположенные в торцевых частях прибора, необходимы для создания магнитного поля, направленного параллельно оси магнетрона. Движение электронов также осуществляется в этом направлении.
  4. Проволочная петля. Она соединена с катодом, закреплена в резонаторе и выведена к антенне-излучателю. Петля служит для вывода сверхвысокочастотного излучения в волновод, после которого оно попадает прямо в камеру микроволновки.
ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Сколько заряжать аккумулятор 55 Ah

Устройство магнетрона

Благодаря простоте конструкции и невысокой стоимости магнетроны нашли применение во многих сферах, но наибольшее распространение они имеют:

  • В СВЧ-печах. Помимо быстрого приготовления и размораживания пищи в бытовых печах, магнетроны позволяют также выполнять производственные задачи. Промышленная микроволновая печь может осуществлять нагрев, сушку, плавление, обжиг и многое другое. При этом важно помнить, что микроволновку нельзя включать пустой, поскольку в этом случае излучение не будет ничем поглощаться и вернется обратно на волновод, что может привести к его поломке.
  • В радиолокации. Антенна радара, подключенная к волноводу, фактически является коническим облучателем и используется совместно с параболическим отражателем (тарелкой). Магнетрон вырабатывает мощные короткие импульсы энергии с малой длиной волны, часть которой, отражаясь, снова поступает на антенну и далее на чувствительный приемник, обрабатывающий сигнал и выводящий его на экран.

Магнетроны в радиолокации

Как магнетрон влияет на мощность СВЧ

Большинство современных производителей микроволновых печей предлагают возможность выбора мощности прибора. От этого параметра, в свою очередь, зависит режим работы (разморозка или нагрев) и скорость нагрева пищи.

Однако конструктивные особенности магнетрона не позволяют уменьшить его мощность, поэтому для снижения интенсивности нагрева питание на него подается через определенные промежутки времени.

Эти паузы в работе магнетрона можно заметить, если включить микроволновку на средней мощности и прислушаться к звуку ее работы.

Не так давно некоторые производители бытовой техники заявили о появлении ряда моделей микроволновых печей с инверторной схемой питания. Применение этой схемы позволило не только увеличить объем полезного пространства в камере за счет уменьшения габаритов излучателя, но и снизить энергопотребление устройства. В отличие от обычных моделей, температура нагрева в печах инверторного типа меняется плавно, однако их стоимость на порядок выше.

Охлаждение и защита магнетрона

Во время работы магнетрон выделяет большое количество тепла, поэтому на его корпус устанавливается радиатор. Поскольку перегрев является основной причиной выхода из строя магнетрона, то для его защиты применяются и другие методы:

  1. Термореле. Данное устройство используется для защиты магнетрона, а также гриля, если он имеется в модели. Термопредохранитель оснащен биметаллической пластиной, которая может быть настроена под определенную температуру. При превышении этого значения она изгибается и размыкает цепь питания.
  2. Вентилятор. Он не только обдувает прохладным воздухом радиатор магнетрона, но и выполняет ряд других полезных функций, таких как охлаждение электронных компонентов устройства, циркуляция воздуха внутри камеры во время работы гриля, а также отвод горячего пара наружу через специальные отверстия.
  3. Система блокировки. Несколько микропереключателей контролируют положение дверцы микроволновки, не позволяя магнетрону включаться при ее открытом положении.

Термореле

Можно ли заменить магнетрон

Главное преимущество современных магнетронов для бытовых микроволновых печей в их взаимозаменяемости. На различные модели микроволновок будут подходить магнетроны производства других фирм, поэтому при необходимости их можно менять.

При этом единственным необходимым требованием будет соответствие по мощности. Купить магнетрон можно во многих магазинах электроники, однако чтобы сделать правильный выбор, необходимо разобраться в его параметрах и маркировке.

Наиболее часто в микроволновках устанавливаются следующие модели магнетронов:

  • 2М 213 (600 Вт номинальной мощности и 700 Вт под нагрузкой);
  • 2М 214 (1000 Вт);
  • 2М 246 (1150 Вт – наибольшая мощность).

Даже изучив все необходимые параметры этого устройства, производить замену магнетрона в домашних условиях не рекомендуется. Во-первых, снять его самостоятельно будет довольно тяжело, а во-вторых, обеспечить его безопасную работу после установки сможет только квалифицированный специалист.

Стандартная конфигурация магнетрона

Диагностика неисправностей и причины их появления

Замена магнетрона может потребовать довольно существенных финансовых затрат, поэтому прежде чем покупать новое устройство, необходимо произвести диагностику старого, чтобы убедиться, что оно действительно неисправно. Проверка может быть выполнена в домашних условиях с помощью обычного тестера. Для этого потребуется:

  1. Отключить микроволновку от электросети.
  2. Снять защитную крышку и провести визуальный осмотр детали.
  3. «Прозвонить» основные элементы печатной платы при помощи тестера или «мультиметра».
  4. Провести осмотр термореле.

Диагностика

По окончании диагностики можно сделать выводы о неисправности тех или иных деталей. К основным причинам выхода из строя магнетрона можно отнести следующие:

  • Неисправность колпачка вакуумной трубки. Его можно заменить самостоятельно, просто подобрав аналогичный колпачок с другого магнетрона. Посадочные места таких колпачков имеют стандартную конфигурацию.
  • Обрыв подогревателя. При включении пустой микроволновки или ее неправильной загрузке магнетрон будет перегреваться, что может привести к чрезмерному накаливанию нити и ее обрыву. Для ее диагностики необходимо измерить сопротивление между ножками конденсатора. Если его значение находится в пределах 5-7 Ом, то подогреватель исправен.
  • Пробой проходного конденсатора. Если тестер не показывает «бесконечное» значение сопротивления между его контактами, то конденсатор необходимо заменить.

Источник: https://technosova.ru/dlja-kuhni/mikrovolnovka/princip-raboty-magnetrona/

Бомбы, которые не взрываются: что такое виркатор

«ПМ» уже не раз писала об электромагнитном оружии. В ударно-волновых и взрывомагнитных генераторах частоты в электромагнитное излучение преобразуется энергия взрывчатых веществ. Однако существует и другая разновидность электромагнитного оружия — невзрывные источники излучения.

Первое боевое применение подобного оружия можно датировать 17 января 1991 года, когда американские войска использовали модифицированные крылатые ракеты Tomahawk. При приближении к цели двигатели ракет последние несколько секунд уже не поддерживали горизонтальный полет, а работали как источники питания генераторов мощного излучения.

Оно должно было вывести из строя радиолокаторы иракской системы ПВО, что значительно облегчило бы достижение превосходства в воздухе.

Было ли применение электромагнитного оружия успешным, мы никогда не узнаем: может, приемники радаров и вышли из строя, но излучатели — нет, поэтому американские военные, желая подстраховаться, применили ракеты, разнесшие радары в клочья.

Бомба из карандашей

При движении электронов с ускорением возникает электромагнитное излучение, поэтому достаточно, например, просто искривить траекторию электрона (любое движение, отличное от равномерного и прямолинейного, есть движение с ускорением). Это можно сделать с помощью магнитного поля — именно так устроен магнетрон, основа любой СВЧ-печки. Но по удельной (на единицу объема) мощности их превосходит так называемый виркатор.

Устроен виркатор очень просто: представьте себе электронную лампу, у которой есть два электрода — эмиттер и сетка. При приложении к ним импульса высокого напряжения формируется облако электронов, которое движется к сетке, пролетает сквозь ее ячейки и колеблется относительно сетки вплоть до полной нейтрализации заряда, излучая радиочастотное ЭМИ. Облако электронов выполняет роль «виртуального катода», от которого, собственно, и происходит название «виркатор».

Генерация гигаваттной мощности требует такого числа электронов, которое можно получить лишь при взрывной эмиссии (не имеющей никакого отношения к взрывчатке): на микроостриях поверхности эмиттера под действием поля высокой напряженности происходит сильный местный разогрев вещества и оно превращается в плотную плазму (то есть взрывается). Интересно, что нужная плотность микронеровностей (в сочетании с нужной проводимостью) получается на сломе графита, поэтому один из самых удобных материалов для эмиттера — сломанные грифели карандашей.

«Потрошение» карандашей — не основная трудность создания виркатора. Взрывная эмиссия эффективна лишь при огромных (около мегавольта) напряжениях, и, чтобы избежать пробоя в излучателе, приходится увеличивать размеры до кубометров.

Высокое напряжение, характерное для работы источников вакуумной электроники, не позволяет значительно снизить габариты, поэтому отношение энергии генерируемого радиочастотного электромагнитного излучения (РЧЭМИ) к объему у таких источников мало (микроджоули на кубический сантиметр).

Малый разброс энергий электронов, а значит, узкий частотный диапазон генерируемого вакуумными излучателями РЧЭМИ позволяет сделать излучение остронаправленным, но избежать наличия боковых лепестков, которые могут сжечь систему наведения основного пучка, все равно нельзя: происходит «фратрицид», то есть «пожирание собратьев», — термин заимствован из сленга биологов.

«Гибрид»: виркатор плюс ВМГ Нагрузкой спирального ВМГ (на рисунке слева) служит коаксиал из центрального проводника 1 и цилиндра 2 из тонкой фольги. Коаксиальная нагрузка малоиндуктивна, поэтому при срабатывании ВМГ ток и энергия быстро возрастают.

В конечной фазе срабатывает цилиндрическая разводка 3, формируя в кольцевом заряде 4 сходящуюся детонационную волну. Взрывом цилиндр 2 из фольги разрушается на много частей при продавливании в пазы между ребрами изоляционной катушки 5.

Разрыв токового контура приводит к генерации напряжения, которое прикладывается от точек разрыва к эмиттеру и сетке виркатора. Оно равно отношению магнитного потока ко времени, за которое произошел разрыв контура.

Это время — порядка микросекунды, а электропрочность катушки 5 достаточно высока: изоляцию обеспечивают электроотрицательные газообразные продукты взрыва (окислы углерода и азота), сжатые до огромных (порядка 1 г/см3) плотностей. Такой взрывной трансформатор имеет меньшие габариты, чем традиционный.

Полезное свойство вакуумного излучателя — возможность многократных срабатываний: его конструкция не превращается взрывом в крошево, летящее в разных направлениях.

Однако реализация этого свойства дается дорогой ценой: вакуумный излучатель не заработает при включении в розетку с напряжением в 220 вольт, для его энергообеспечения необходимы высоковольтные формирователи, трансформаторы, обострители.

Они тоже имеют немалые габариты — тем большие, чем больше потребляемая энергия. Объемы мощных излучателей измеряются кубометрами, масса — десятками тонн.

Полицейское оружие

Понятно, какими удобными целями для противника будут на поле боя такие мастодонты. Да и по дальности поражения целей направленные излучатели РЧЭМИ на основе вакуумных источников всегда проиграют равным по габаритам «направленным» огневым средствам — реактивной и ствольной артиллерии.

А уж габариты равного по мощности взрывного излучателя будут меньше в сотни раз, потому что для его работы характерен большой ток, но малое напряжение. Надо искать области применения, где недостатки не столь уж важны, а достоинства используются максимально.

К таким относится применение в полицейских и миротворческих целях.

Уже несколько лет в США испытывается машина с «микроволновой пушкой» — направленным источником РЧЭМИ, предназначенным для «отпугивания» демонстрантов на дистанции в сотню метров легкими ожогами. Эта машина вполне может быть тяжелой и неповоротливой, наводить источник за сотню метров можно без использования электроники, а работать он будет, пока хватит солярки для генератора.

Вакуумные источники могут также «прикрыть» бронетехнику от современных управляемых боеприпасов, поражающих танки сверху. РЧЭМИ рассеивается в пределах большого телесного угла, что делает ненужным наведение. Но против обычных подкалиберных снарядов или даже противобортовых мин эта система совершенно бесполезна.

Несколько лет назад было предложено создать на основе вакуумного источника РЧЭМИ специализированную машину разминирования, которая могла бы проделывать проходы в минных полях, «ослепляя» неконтактные мины.

Но достаточно одной «низкотехнологичной» мины с механическим взрывателем — и эффективность этого метода падает до нуля.

Лабораторное оружие

Можно ли избавиться от громоздкой и капризной вакуумной и высоковольтной техники? Да, если воспользоваться некоторыми свойствами высокотемпературных сверхпроводников.

Сверхпроводниковый излучатель — одновитковый соленоид из меди, размещенный внутри него диск из искусственного сапфира, на который напылено кольцо из сверхпроводящей керамики. Когда рабочие напряжения близки к мегавольтным, проблемы предотвращения пробоя — всегда важнейшие, и не только в конструкции собственно излучателя, где могут применяться эффективные изоляторы. РЧЭМИ с высокой плотностью мощности тоже способно вызывать разряд в окружающем воздухе.

Понятно, что изменить состав земной атмосферы, сделав ее более электропрочной, нереально, и, если плотность потока мощности/энергии РЧЭМИ на выходе из излучателя превысит пробивное значение, то излучение будет бесполезно нагревать образованную им же плазму.

Чем короче импульс РЧЭМИ, тем выше плотность потока энергии, соответствующая пробою, поэтому излучатели, формирующие сверхкороткие (менее наносекунды) импульсы, имеют лучшие военные перспективы (к тому же, такие импульсы более эффективно воздействуют на облучаемую электронику).

Пробой — фундаментальное физическое ограничение, существование которого диктует жесткую связь габаритов излучателя с максимально достижимым для него уровнем мощности, а для данного уровня мощности — определяет минимальное значение телесного угла, в пределах которого может формироваться РЧЭМИ. Один из способов преодолеть это ограничение — применение распределенной сети сравнительно маломощных управляемых направленных источников небольших габаритов.

Сверхпроводниковый излучатель — очень простое устройство: одновитковый соленоид из меди и размещенный внутри него диск из искусственного сапфира, на который напылено кольцо из керамики YBa2Cu3O7. При охлаждении жидким азотом кольцо становится сверхпроводящим.

Теперь подадим в соленоид импульс тока (с длительностью фронта меньше микросекунды и амплитудой 30−50 килоампер). Индуктивность соленоида в начальный момент времени очень мала благодаря наличию сверхпроводящего вкладыша внутри, и ток быстро нарастает.

Наступает момент, когда внешнее поле превышает критическое значение и в кольце возникает фазовый переход, фронт которого движется от периферии к оси кольца и за которым сверхпроводимость исчезает.

Скорость этого движения — километры в секунду (или миллиметры в микросекунду), и при ширине кольца в несколько миллиметров за время менее микросекунды (пока поле «ест» сверхпроводимость) можно «накачать» энергию в единицы джоулей в излучатель. В момент, когда фронт фазового перехода достигает внутренней границы кольца, ток и его магнитный момент скачкообразно меняются, при этом генерируется импульс РЧЭМИ.

Для такого сверхпроводникового излучателя характерны большие токи и сравнительно малые напряжения, а значит, и небольшие габариты. Однако и ему присущи серьезные недостатки, которые препятствуют боевому применению: необходимость использовать жидкий азот, а самое главное — сравнительно низкий уровень генерируемой мощности (мегаватты). Зато в лабораторных исследованиях реакции электроники различных типов на сверхширокополосные импульсы РЧЭМИ ему нет равных.

Гибридное оружие

Система энергообеспечения вакуумных излучателей характеризуется большими габаритами и массой. Так почему бы не совместить виркатор с взрывной системой энергообеспечения — например, достаточно компактным спиральным взрывомагнитным генератором?

Однако ВМГ — источник тока, а не напряжения, поэтому для формирования высоковольтного импульса питания вакуумного излучателя требуется трансформатор. При детонации нескольких килограммов взрывчатки в ВМГ излучатель вряд ли уцелеет, поэтому нет нужды беречь и трансформатор — его тоже можно сделать одноразовым, получив высокое напряжение при высвобождении магнитного потока.

Концепция «гибридного» боеприпаса противоречива. С одной стороны, виркатор формирует направленное излучение и, следовательно, требует наведения на цель, а ведь преимущество РЧЭМИ перед другими поражающими факторами — как раз в большей энергетической эффективности, которая делает возможным отказ от систем наведения.

С другой стороны, в таком боеприпасе используется взрывчатка, поэтому ни о какой возможности длительной работы излучателя речь не идет — его срабатывание однократно.

Тем не менее 26 марта 2003 года, во время второй войны с Ираком, американские военные сбросили на один из телецентров двухтонную бомбу с «гибридной» боевой частью, снабженной направленным электромагнитным излучателем. Бомба была управляемой, а значит, круговое вероятное отклонение директрисы облучения от точки прицеливания было меньше десятка метров.

Результатом стало отключение телевещания более чем на час. На какое же время прекратилось бы вещание после попадания двухтонной управляемой бомбы, если бы она была не электромагнитной, а фугасной? На этот вопрос любой из читателей «ПМ» может ответить самостоятельно.

Автор статьи с 1984 по 1997 год возглавлял лабораторию специальных боеприпасов ЦНИИХМ (химии и механики). В 1994 году его доклад «Радиочастотное оружие на поле боя будущего» на конференции в Бордо привел к пересмотру классификации электромагнитного оружия. С тех пор на Западе боеприпасы с прямым преобразованием радиочастотной энергии называют «устройствами Прищепенко» (Prishchepenko-type)

Источник: https://www.popmech.ru/weapon/7865-bomby-kotorye-ne-vzryvayutsya-chto-takoe-virkator/

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Электро Дело
Как рассчитать расход электроэнергии на отопление

Закрыть