Η αρχή της λειτουργίας και η συμπερίληψη του μαγνητρόνου του φούρνου μικροκυμάτων

Ένας φούρνος μικροκυμάτων έχει καθιερωθεί σταθερά και έχει γίνει ένα από τα απαραίτητα χαρακτηριστικά ενός διαμερίσματος. Αυτή η οικιακή συσκευή σας επιτρέπει να ζεσταίνετε ή να μαγειρεύετε τα τρόφιμα μέσα σε λίγα λεπτά χρησιμοποιώντας ακτινοβολία αόρατη στο μάτι.

Αλλά για να μάθετε από πού προέρχεται αυτή η ακτινοβολία και πόσο ασφαλής είναι για τους ανθρώπους, είναι απαραίτητο να κατανοήσουμε τη συσκευή και την αρχή λειτουργίας ενός μαγνητρόνου μικροκυμάτων, το οποίο είναι μια γεννήτρια κυμάτων υψηλών συχνοτήτων.

Magnetron

Τι είναι τα μικροκύματα και πώς θερμαίνουν τα τρόφιμα

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

Τα μικροκύματα μπορούν να δημιουργηθούν τόσο τεχνητά όσο και φυσικά (για παράδειγμα, στον Ήλιο). Ένα άλλο όνομα για τα μικροκύματα είναι ακτινοβολία μικροκυμάτων, ή μικροκυμάτων.

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

Ακτινοβολία μικροκυμάτων

Η θερμική επίδραση της μικροκυματικής ακτινοβολίας ανακαλύφθηκε από τον αμερικανικό φυσικό Percy Spencer το 1942. Ήταν αυτός 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.

Κατά τη διάρκεια των επόμενων δεκαετιών, η τεχνολογία αυτή τελειοποιήθηκε, γεγονός που επέτρεψε τη δημιουργία μαζικής παραγωγής απλών και φθηνών συσκευών για γρήγορη θέρμανση τροφίμων.

Για να θερμανθεί οποιοδήποτε υλικό σε φούρνο μικροκυμάτων, είναι απαραίτητη η παρουσία μορίων διπόλου, δηλαδή μορίων που έχουν 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 κατά μήκος των γραμμών της δύναμης 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 είναι σε θέση να διεισδύσουν βαθύτερα από 2-3 cm από την επιφάνεια του προϊόντος, οπότε ό, τι βρίσκεται κάτω από αυτό το στρώμα θερμαίνεται λόγω θερμικής αγωγιμότητας από τις θερμαινόμενες περιοχές.

Θέρμανση με μικροκύματα

Συσκευή Magnetron και η εφαρμογή της

Στους περισσότερους τύπους εξοπλισμού μικροκυμάτων, ένα magnetron είναι μια γεννήτρια συχνοτήτων μικροκυμάτων. Συσκευές που είναι παρόμοιες στην αρχή της δράσης τους - κλυστρόνια και πλατινοτρόνια, δεν χρησιμοποιούνται τόσο ευρέως. Το magnetron χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά σε φούρνους μικροκυμάτων το 1960. Η συνηθέστερα χρησιμοποιούμενη τεχνική είναι ένα μάγνητρο πολλαπλών κοιλοτήτων, που αποτελείται από διάφορα συστατικά:

1. Άνοδος Είναι ένας κύλινδρος χαλκού, χωρισμένος σε τομείς με παχιά μεταλλικά τοιχώματα. Αυτές οι ογκομετρικές κοιλότητες είναι οι αντηχητές που δημιουργούν το σύστημα ταλάντωσης δακτυλίων. Μια τάση περίπου 4000 volts εφαρμόζεται στην άνοδο.
2. Κάθοδο.Βρίσκεται στο κεντρικό τμήμα του μάγνητρον και είναι ένας κύλινδρος, μέσα στον οποίο υπάρχει ένα πυρακτώδες νήμα. Η εκπομπή ηλεκτρονίων εμφανίζεται σε αυτό το τμήμα της συσκευής. Μια τάση 3 βολτ εφαρμόζεται στον θερμαντήρα (νήμα).
3. Δακτύλιοι μαγνήτες. Ηλεκτρομαγνήτες ή μόνιμοι μαγνήτες υψηλής ισχύος, που βρίσκονται στα ακραία μέρη της συσκευής, είναι απαραίτητοι για τη δημιουργία ενός μαγνητικού πεδίου που κατευθύνεται παράλληλα προς τον άξονα του μαγνητρονίου. Η κίνηση των ηλεκτρονίων πραγματοποιείται επίσης προς αυτήν την κατεύθυνση.
4. Βρόχος σύρματος Συνδέεται με την κάθοδο, στερεώνεται στο αντηχείο και εξέρχεται στον πομπό κεραίας. Ο βρόχος χρησιμοποιείται για την παραγωγή ακτινοβολίας μικροκυμάτων στον κυματοδηγό, μετά τον οποίο εισέρχεται απευθείας στον θάλαμο μικροκυμάτων.

Συσκευή Magnetron

Λόγω της απλότητας του σχεδιασμού και του χαμηλού κόστους, τα μάγνητρα έχουν βρει εφαρμογή σε πολλούς τομείς, αλλά είναι πιο συνηθισμένα:

• Σε φούρνους μικροκυμάτων. Εκτός από το γρήγορο μαγείρεμα και την απόψυξη των τροφίμων σε οικιακούς φούρνους, τα magnetrons σας επιτρέπουν επίσης να εκτελέσετε εργασίες παραγωγής. Ένα βιομηχανικό φούρνο μικροκυμάτων μπορεί να θερμάνει, να στεγνώσει, να λιώσει, να ψήσει και άλλα. Είναι σημαντικό να θυμάστε ότι το φούρνο μικροκυμάτων δεν μπορεί να είναι ανοιχτό, διότι στην περίπτωση αυτή η ακτινοβολία δεν θα απορροφηθεί από τίποτα και θα επιστρέψει στον κύριο οδηγό, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει στην καταστροφή 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 μικρής ενέργειας με ένα μικρό μήκος κύματος, μέρος του οποίου, αντανακλάται, πηγαίνει και πάλι στην κεραία και έπειτα στον ευαίσθητο δέκτη, ο οποίος επεξεργάζεται το σήμα και την εμφανίζει στην οθόνη.

Μαγνητόνια σε ραντάρ

Η αρχή της λειτουργίας του μάγνητρον

Η λειτουργία του φούρνου μικροκυμάτων βασίζεται στη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία εξαιρετικά υψηλής συχνότητας, η οποία οδηγεί τα μόρια νερού στα τρόφιμα. Τα μόρια του διπολίου, με συνεχή αλλαγή της κατεύθυνσης, παράγουν θερμότητα, που σας επιτρέπει να θερμαίνετε γρήγορα τα προϊόντα, διατηρώντας παράλληλα τις ωφέλιμες ιδιότητες τους. Η συσκευή που παράγει μικροκύματα είναι ένα μαγνήτρο.

Το μάγνητρον, στην πραγματικότητα, είναι μια δίοδος ηλεκτρο-κενού, στην λειτουργία της οποίας εφαρμόζεται το φαινόμενο της θερμοδοντικής εκπομπής. Αυτό το φαινόμενο συμβαίνει κατά τη διάρκεια της θέρμανσης της επιφάνειας του πομπού ή της καθόδου. Υπό την επίδραση της υψηλής θερμοκρασίας, τα πιο ενεργά ηλεκτρόνια έχουν την τάση να εγκαταλείπουν την επιφάνεια, αλλά αυτό θα συμβεί μόνο όταν εφαρμοστεί τάση στην άνοδο. Σε αυτή την περίπτωση, δημιουργείται ένα ηλεκτρικό πεδίο και τα ηλεκτρόνια αρχίζουν να κινούνται προς την άνοδο και κατευθύνονται κατά μήκος των γραμμών της δύναμης. Εάν τα ηλεκτρόνια βρίσκονται στο μαγνητικό πεδίο, τότε οι τροχιές τους αποκλίνουν προς την κατεύθυνση των γραμμών δύναμης.

Δίοδος κενού

Η άνοδος του μάγνητρον έχει τη μορφή κυλίνδρου με σύστημα κοιλοτήτων ή αντηχείων, μέσα στο οποίο υπάρχει κάθοδος με νήμα. Δύο μαγνήτες δακτυλίου τοποθετημένοι 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, περιστρέφοντάς την γύρω από την κάθοδο. Κοντά στους αντηχείς, τα ηλεκτρόνια τους δίνουν μέρος της ενέργειας τους, πράγμα που οδηγεί στο σχηματισμό ενός ισχυρού πεδίου μικροκυμάτων στις κοιλότητες τους, το οποίο εξάγεται χρησιμοποιώντας έναν βρόχο καλωδίου συνδεδεμένο στην κεραία του εκπομπού.

Για να ενεργοποιηθεί το magnetron, είναι απαραίτητο να εφαρμοστεί στην άνοδο μία υψηλή τάση της τάξης των 3-4 χιλιοστών βολτ. Ως εκ τούτου, το magnetron συνδέεται με μια ηλεκτρική τροφοδοσία οικιακής χρήσης μέσω ενός μετασχηματιστή υψηλής τάσης. Επιπλέον, το κύκλωμα μεταγωγής του φούρνου μικροκυμάτων περιλαμβάνει έναν κυματοδηγό που μεταδίδει ακτινοβολία μέσα στο θάλαμο, ένα κύκλωμα μεταγωγής, μια μονάδα ελέγχου, καθώς και στοιχεία προστασίας και ψύξης.Επιπλέον, τα εσωτερικά τοιχώματα του θαλάμου και ένα λεπτό μεταλλικό πλέγμα στην πόρτα της συσκευής παρεμποδίζουν την έξοδο της ακτινοβολίας πέρα ​​από αυτήν.

Κύκλωμα μεταγωγής Magnetron

Πώς ένα magnetron επηρεάζει την ισχύ 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 σχεδίασης του μάγνητρον δεν επιτρέπουν τη μείωση της ισχύος του, ως εκ τούτου, για να μειωθεί η ένταση της θέρμανσης, η παροχή ενέργειας σε αυτό σε ορισμένα διαστήματα. Αυτές οι παύσεις στη λειτουργία του μαγνητρόνου μπορούν να παρατηρηθούν αν ενεργοποιήσετε το φούρνο μικροκυμάτων με μεσαία ισχύ και ακούσετε τον ήχο της εργασίας του.

Όχι πολύ καιρό πριν, ορισμένοι κατασκευαστές οικιακών συσκευών ανακοίνωσαν την εμφάνιση ορισμένων μοντέλων φούρνων μικροκυμάτων με κύκλωμα παροχής ισχύος μετατροπέα. Η εφαρμογή αυτού του σχήματος επέτρεψε όχι μόνο να αυξηθεί η ποσότητα του χρησιμοποιήσιμου χώρου στο θάλαμο μειώνοντας τις διαστάσεις του πομπού, αλλά και να μειωθεί η κατανάλωση ισχύος της συσκευής. Σε αντίθεση με τα συμβατικά μοντέλα, η θερμοκρασία θέρμανσης σε φούρνους τύπου inverter αλλάζει ομαλά, αλλά το κόστος τους είναι πολύ υψηλότερο.

Ψύξη και προστασία Magnetron

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

1. Θερμικό ρελέ. Αυτή η συσκευή χρησιμοποιείται για την προστασία του magnetron, καθώς και της σχάρας, εάν υπάρχει στο μοντέλο. Η θερμική ασφάλεια είναι εξοπλισμένη με μια διμεταλλική πλάκα, η οποία μπορεί να ρυθμιστεί σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία. Σε περίπτωση υπέρβασης αυτής της τιμής, στρέφεται και ανοίγει το κύκλωμα ισχύος.
2. Ο ανεμιστήρας. Το ψυγείο δεν εκπέμπει μόνο δροσερό αέρα, αλλά εκτελεί επίσης και άλλες χρήσιμες λειτουργίες, όπως η ψύξη των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων της συσκευής, η κυκλοφορία του αέρα μέσα στο θάλαμο ενώ λειτουργεί η σχάρα και επίσης η αφαίρεση του θερμού ατμού από ειδικά ανοίγματα.
3. Σύστημα κλειδώματος. Πολλοί μικροδιακόπτες ελέγχουν τη θέση της πόρτας μικροκυμάτων, εμποδίζοντας το μαγνητρόνιο να ανάβει όταν είναι ανοιχτό.

Θερμικό ρελέ

Είναι δυνατή η αντικατάσταση του μάγνητρον

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

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

Ακόμη και αν μελετήσατε όλες τις απαραίτητες παραμέτρους αυτής της συσκευής, δεν συνιστάται η αντικατάσταση του μάγνητρον στο σπίτι. Πρώτον, θα είναι αρκετά δύσκολο να το αφαιρέσετε μόνοι σας και, δεύτερον, μόνο ένας εξειδικευμένος ειδικός μπορεί να εξασφαλίσει την ασφαλή λειτουργία του μετά την εγκατάσταση.

Τυπική διαμόρφωση μαγνητρονίου

Διαγνωστικά των δυσλειτουργιών και τους λόγους εμφάνισής τους

Η αντικατάσταση ενός magnetron μπορεί να απαιτήσει αρκετά σημαντικές οικονομικές δαπάνες, οπότε πριν αγοράσετε μια νέα συσκευή, πρέπει να διαγνώσετε το παλιό για να βεβαιωθείτε ότι είναι πραγματικά δυσλειτουργία. Οι δοκιμές μπορούν να γίνουν στο σπίτι χρησιμοποιώντας έναν συμβατικό ελεγκτή. Αυτό θα απαιτήσει:

1. Αποσυνδέστε το φούρνο μικροκυμάτων.
2. Αφαιρέστε το προστατευτικό κάλυμμα και επιθεωρήστε οπτικά το τμήμα.
3. "Δακτύλιος" 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 τμημάτων. Οι κύριοι λόγοι για την αποτυχία του μάγνητρον περιλαμβάνουν τα εξής:

• Λανθασμένο κάλυμμα κενού. Μπορείτε να το αντικαταστήσετε μόνοι σας, λαμβάνοντας απλά ένα παρόμοιο καπάκι από άλλο magnetron. Τα καθίσματα αυτών των καπακιών έχουν μια τυπική διαμόρφωση.
• Θραύση του θερμαντήρα. Στο ενεργοποιώντας το κενό φούρνο μικροκυμάτων ή η ακατάλληλη φόρτιση του μαγνητρόνιου θα υπερθερμανθεί, κάτι που μπορεί να οδηγήσει σε υπερβολικό νήμα και θραύση. Για τη διάγνωσή του, είναι απαραίτητο να μετρηθεί η αντίσταση μεταξύ των ποδιών του πυκνωτή. Εάν η τιμή του κυμαίνεται μεταξύ 5-7 Ohms, τότε ο θερμαντήρας λειτουργεί.
• Κατανομή του πυκνωτή διέλευσης. Εάν ο ελεγκτής δεν παρουσιάσει μια τιμή "άπειρης" αντίστασης μεταξύ των επαφών του, τότε ο πυκνωτής πρέπει να αντικατασταθεί.