Магнетрон что это такое: Что такое магнетрон в микроволновке, как его проверить и починить

Содержание

Магнетрон - это... Что такое Магнетрон?

Магнетрон

Магнетрон — это мощная электронная лампа, генерирующая микроволны при взаимодействии потока электронов с магнитным полем.

История

Термин «магнетрон» был предложен Альбертом Халлом, который в 1921 году впервые опубликовал результаты теоретических и экспериментальных исследований работы прибора в статическом режиме и предложил ряд конструкций магнетрона. Генерирование электромагнитных колебаний в дециметровом диапазоне волн посредством магнетрона открыл и запатентовал в 1924 чехословацкий физик А. Жачек.

Действующие магнетронные генераторы радиоволн были созданы независимо и почти одновременно в трех странах: в Чехословакии (Жачек, 1924 г.), в СССР (А.А. Слуцкин и Д.С. Штейнберг, 1925 г.), в Японии (Окабе и Яги, 1927 г.).

Французский ученый Морис Понт с сотрудниками из парижской фирмы «КСФ» в 1935 году создали электронную лампу с вольфрамовым катодом, окруженным резонаторными анодными сегментами. Она была предшественницей магнетронов с резонаторными камерами.

Конструкция многорезонаторного магнетрона Алексеева — Малярова, обеспечивающего 300-ваттное излучение на волне 10 сантиметров, созданного в 1936-39 гг., стала известна мировому сообществу благодаря публикации 1940 г. (Alexeev Н. F., Malyarov Д. Е. Getting powerful vibrations of magnetrons in centimeter wavelength range // Magazine of Technical Physics. 1940. Vol. 10. No. 15, P. 1297—1300.)

Своим появлением на свет многорезонаторный магнетрон Алексеева — Малярова обязан радиолокации. Работы по радиолокации были развернуты в СССР почти одновременно с началом радиолокационных работ в Англии и США. По признанию зарубежных авторов, к началу 1934 года СССР продвинулся в этих работах более, чем США и Англия. (Brown, Louis. A Radar History of World War II . Technical and Military Imperatives. Bristol: Institute of Physics Publishing, 1999. ISBN 0-7503-0659-9.)

В 1940 британские физики Джон Рэндалл (англ. John Randall) и Гарри Бут (англ. Harry Boot) изобрели резонансный магнетрон[1] Новый магнетрон давал импульсы высокой мощности, что позволило разработать радар сантиметрового диапазона. Радар с короткой длиной волны позволял обнаруживать более мелкие объекты[2]. Кроме того, компактный размер магнетрона привел к резкому уменьшению размеров радарной аппаратуры

[3], что позволило устанавливать ее на самолетах[4].

Явление перестройки частоты магнетрона напряжением впервые обнаружили в 1949 американские инженеры Д. Уилбур и Ф. Питерс. Магнетрон, настраиваемый напряжением, или митрон — генераторный прибор магнетронного типа, рабочая частота которого в широком диапазоне изменяется пропорционально анодному напряжению.

Начиная с 1960-х годов магнетроны получили применение в СВЧ-печах для домашнего использования.

Характеристики

Магнетроны могут работать на различных частотах от 0,5 до 100 ГГц, с мощностями от нескольких Вт до десятков кВт в непрерывном режиме, и от 10 Вт до 5 МВт в импульсном режиме при длительностях импульсов главным образом от долей до десятков микросекунд.

Магнетроны обладают высоким КПД (до 80 %).

Магнетроны бывают как неперестраиваемые, так и перестраиваемые в небольшом диапазоне частот (обычно менее 10 %). Для медленной перестройки частоты применяются механизмы, приводимые в движение рукой, для быстрой (до нескольких тысяч перестроек в секунду) — ротационные и вибрационные механизмы.

Магнетроны как генераторы сверхвысоких частот широко используются в современной радиолокационной технике.

Конструкция

Магнетрон в продольном сечении Схема конструкции магнетрона

Резонансный магнетрон состоит из анодного блока, который представляет собой, как правило, металлический толстостенный цилиндр с прорезанными в стенках полостями, выполняющими роль объёмных резонаторов. Резонаторы образуют кольцевую колебательную систему. К анодному блоку закрепляется цилиндрический катод. Внутри катода закреплён подогреватель. Магнитное поле, параллельное оси прибора, создаётся внешними магнитами или электромагнитом.

Для вывода СВЧ энергии используется, как правило, проволочная петля, закреплённая в одном из резонаторов, или отверстие из резонатора наружу цилиндра.

Резонаторы магнетрона образуют кольцевую колебательную систему, около них происходит взаимодействие пучка электронов и электромагнитной волны. Поскольку эта система в результате кольцевой конструкции замкнута сама на себя, то её можно возбудить лишь на определённых видах колебаний, из которых важное значение имеет π-вид. Такая система имеет не одну, а несколько резонансных частот, при которых на кольцевой колебательной системе укладывается целое число стоячих волн от 1 до N/2 (N — число резонаторов). Наиболее выгодным является вид колебаний, при котором число полуволн равно числу резонаторов (так называемый π-вид колебаний). Этот вид колебаний назван так потому, что напряжения СВЧ на двух соседних резонаторах сдвинуты по фазе на

π.

Для стабильной работы магнетрона (во избежание перескоков во время работы на другие виды колебаний, сопровождающиеся изменениями частоты и выходной мощности) необходимо, чтобы ближайшая резонансная частота колебательной системы значительно отличалась от рабочей частоты (примерно на 10 %). Так как в магнетроне с одинаковыми резонаторами разность этих частот получается недостаточной, её увеличивают либо введением связок в виде металлических колец, одно из которых соединяет все чётные, а другое все нечётные ламели анодного блока, либо применением разнорезонаторной колебательной системы (чётные резонаторы имеют один размер, нечётные — другой).

Отдельные модели магнетронов могут иметь различную конструкцию. Так, резонаторная система выполняется в виде резонаторов нескольких типов: щель-отверстие, лопаточных, щелевых и т. д.

Принцип работы

Схема работы магнетрона

Электроны эмиттируются из катода в пространство взаимодействия, где на них воздействует постоянное электрическое поле анод-катод, постоянное магнитное поле и поле электромагнитной волны. Если бы не было поля электромагнитной волны, электроны бы двигались в скрещённых электрическом и магнитном полях по сравнительно простым кривым: эпициклоидам (кривая, которую описывает точка на круге, катящемся по наружной поверхности окружности большего диаметра, в конкретном случае — по наружной поверхности катода). При достаточно высоком магнитном поле (параллельном оси магнетрона) электрон, движущийся по этой кривой, не может достичь анода (по причине действия на него со стороны этого магнитного поля силы Лоренца), при этом говорят, что произошло магнитное запирание диода. В режиме магнитного запирания некоторая часть электронов движется по эпициклоидам в пространстве анод-катод. Под действием собственного поля электронов, а также статистических эффектов (дробовой шум) в этом электронном облаке возникают неустойчивости, которые приводят к генерации электромагнитных колебаний, эти колебания усиливаются резонаторами. Электрическое поле возникшей электромагнитной волны может замедлять или ускорять электроны. Если электрон ускоряется полем волны, то радиус его циклотронного движения уменьшается и он отклоняется в направлении катода. При этом энергия передаётся от волны к электрону. Если же электрон тормозится полем волны, то его энергия передаётся волне, при этом циклотронный радиус электрона увеличивается и он получает возможность достигнуть анода. Поскольку электрическое поле анод-катод совершает положительную работу только если электрон достигает анода, энергия всегда передаётся в основном от электронов к электромагнитной волне. Однако, если скорость вращения электронов вокруг катода не будет совпадать с фазовой скоростью электромагнитной волны, один и тот же электрон будет попеременно ускоряться и тормозиться волной, в результате эффективность передачи энергии волне будет небольшой. Если средняя скорость вращения электрона вокруг катода совпадает с фазовой скоростью волны, электрон может находиться непрерывно в тормозящей области, при этом передача энергии от электрона к волне наиболее эффективна. Такие электроны группируются в сгустки (так называемые «спицы»), вращающиеся вместе с полем. Многократное, в течение ряда периодов, взаимодействие электронов с ВЧ-полем и фазовая фокусировка в магнетроне обеспечивают высокий коэффициент полезного действия и возможность получения больших мощностей.

Применение

Предупреждающий знак «Опасно. Радиоизлучение»

В радарных устройствах волновод подсоединён к антенне, которая может представлять собой как щелевой волновод, так и конический рупорный облучатель в паре с параболическим отражателем (так называемая «тарелка»). Магнетрон управляется короткими высокоинтенсивными импульсами подаваемого напряжения, в результате чего излучается короткий импульс микроволновой энергии. Небольшая порция этой энергии отражается обратно антенне и волноводу, где она направляется к чувствительному приёмнику. После дальнейшей обработки сигнала он, в конце концов, появляется на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ) в виде радарной карты А1.

В микроволновых печах волновод заканчивается отверстием, прозрачным для радиочастот (непосредственно в камере для готовки). Важно, чтобы во время работы печи в ней находились продукты. Тогда микроволны поглощаются вместо того, чтобы отражаться обратно в волновод, где интенсивность стоячих волн может вызвать искрение. Искрение, продолжающееся достаточно долго, может повредить магнетрон. Если в микроволновой печи готовится небольшое количество пищи, лучше поставить в камеру ещё и стакан воды для поглощения микроволн.

Источники

  1. The Magnetron. Bournemouth University (1995-2009). Архивировано из первоисточника 23 августа 2011. Проверено 23 августа 2009.
  2. Я. З. Перпя. Как работает радиолокатор. Оборонгиз, 1955
  3. Schroter, B. (Spring 2008). «How important was Tizard’s Box of Tricks?». Imperial Engineer 8: 10. Проверено 2009-08-23.
  4. Who Was Alan Dower Blumlein?. Dora Media Productions (1999-2007). Архивировано из первоисточника 23 августа 2011. Проверено 23 августа 2009.

Что такое магнетрон, принцип его работы

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.

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

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

Видео: 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.

Видео: как работает магнетрон

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.

В некоторых случаях магнетрон можно вернуть в рабочее состояние. Например, можно устранить пробой конденсаторов на участке между корпусом и магнитным излучателем. Такое может произойти во время перепадов напряжения в сети. Для диагностики прибора необходимо отключить прибор от сети и провести проверку с помощью специального тестера.

Если СВЧ-печь долгое время работала без продуктов, ее мощность может значительно снизиться. Для ее восстановления можно добавить напряжение на накал. Однако конструкция некоторых микроволновых печей не позволяет этого сделать.

При возникновении СВЧ-разряда между корпусом микроволновой печи и излучателем, необходима срочная замена колпачка. Новая деталь должна быть абсолютно идентична сгоревшей.

Если восстановить вышедший из строя магнетрон не удалось, то его можно заменить. Перед покупкой нового излучателя необходимо внимательно изучить маркировку и технические характеристики устройства.

Видео: устройство и принцип работы микроволновой печи

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 14 чел.
Средний рейтинг: 4.6 из 5.

Принцип работы и устройство магнетрона

Магнетроны применяются для получения колебаний высокой частоты. Они незаменимы в электронике и радиотехнике; устанавливаются в радиолокационных стациях, для высокочастотного нагрева, для ускорения заряженных частиц. В основе действия магнетрона лежит взаимодействие сильных электрических и магнитных полей, результатом чего является генерация колебаний высоких частот. Наиболее популярных видом магнетрона является многорезонаторный магнетрон.

Конструкция многорезонаторного магнетрона

Его о

сновой является анодный блок, который представляет собой толстостенный полый медный цилиндр, в стенках которого вырезаны полости, соединённые с центральным пространством щелями. Эти полости представляют собой кольцевую систему объёмных резонаторов.

В центре анодного блока высверлено широкое круглое отверстие, через которое подключается источник питания посредством специальных выводов к катоду (подогреваемая нить накала), который проходит вдоль центральной оси анода. Вывод высокочастотных колебаний устанавливается в одном из резонаторов. Торцы цилиндра герметично закрыты медными крышками, а внутри обеспечивается вакуум высокой степени. Эффективное охлаждение блока обеспечивается ребристыми радиаторами, расположенными на его поверхности.

Принцип действия магнетрона

Весь анодный блок устанавливается в сильное магнитное поле, которое создаётся постоянными магнитами. Между катодом и анодом устанавливается высокое электрическое напряжение, при этом положительный полюс прикладывается к аноду. Электроны, которые вылетают из катода под действием электрического поля, двигаются в радиальном направлении к аноду, однако под влиянием магнитного поля меняют траекторию движения.

При определённых величинах магнитного и электрического полей удаётся добиться такого состояния, когда электроны, описывая окружность, в итоге пройдя рядом с анодом, вновь возвращаются на катод, а на анод попадает только незначительная часть вылетевших электронов. Большая часть их возвращается обратно в область катода.

При некоторых условиях динамического равновесия, возвращающиеся в область катода электроны заменяются вылетевшими вновь. Поскольку электроны постоянно перемещаются от катода к аноду, возле последнего рядом со щелями объёмных резонаторов устанавливается постоянно вращающийся заряд кольцеобразной формы. По мере движения по окружности центральной полости анодного блока электроны возбуждают в каждом резонаторе незатухающие высокочастотные колебания.

Выводятся эти колебания посредством витка проводов, расположенного в полости одного из резонаторов, которые затем передаются в коаксиальную линию или волновод.

что это такое. Применение магнетрона для СВЧ печи

С 60-х годов 20 века магнетрон стали использовать в бытовых условиях. СВЧ печи благодаря этому устройству востребованы и по сей день. Ведь быстрый разогрев и приготовление пищи повышает комфорт нашей жизни и экономит время.

Магнетрон – что это такое

На вопрос: « Что такое магнетрон?» можно ответить, что он представляет собой электровакуумное устройство, в результате работы которого создается мощные микроволны. Именно воздействие микроволн на продукты питания и воду положено в основу идеи по созданию микроволновой печи.  От мощности и частоты работы магнетрона зависит скорость, с которой пища нагреется в микроволновке.

Магнетрон – применение, причины поломки и замена

Свое основное применение магнетрон получил в быту (СВЧ печи). Магнетрон – центральный элемент микроволновки, без которого данная бытовая техника работать не будет. К сожалению, выход из строя электровакуумного прибора – одна из самых частых поломок СВЧ печей. Неисправность магнетрона может вызвать как перегрев при неправильной эксплуатации микроволновки, так и банальные проблемы с электропроводкой. В основном магнетрон не работает из-за:

  • Нити накаливания – при перегреве она может оборваться.
  • Развакуумирования – при холостой работе или неправильной загрузке микроволновая печь перегревается, и, как следствие, вакуум в магнетроне может нарушиться.
  • Колпачка – чаще всего при пробое волновода колпачок на магнетроне сгорает.
  • Проходного конденсатора – при проблемах с напряжением в сети в проходном конденсаторе может возникнуть пробой.

В домашних условиях можно выявить и устранить большую часть из вышеуказанных поломок при условии обладания определенными знаниями и опытом. Например, если сгорел колпачок, то определяется это визуально при разборке микроволновой печи. Что касается обрыва нити и пробоя конденсатора, то тут необходимо будет поработать тестером. К сожалению, проблемы с вакуумом диагностируются только в сервисных центрах при помощи спецустройств.

Если необходимо приобрести новый магнетрон для замены, то наилучшим вариантом будет приобретение идентичного устройства. К сожалению это не всегда удается. Например, когда модель микроволновки сильно устарела и выпуск запасных частей к ней прекращен. Также бывает, что производителя не особо волнует сервисное обслуживание своей продукции и найти запасные детали тяжело либо невозможно. Поэтому приходится подбирать аналог. При выборе замены тщательно следите, что бы конструктивные особенности (размеры, крепежи, количество отверстий) и электрические параметры совпадали.

Подобрать и купить недорого магнетрон, который подойдет для Вашей СВЧ-печи можно в нашем интернет-магазине «Refrozen». Звоните (812) 988-54-01 и Вас проконсультируют по любому интересующему вопросу бесплатно.

Среда в которой работает магнетрон. Устройство магнетрона микроволновой печи. Что такое магнетрон в СВЧ

Главная 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 80 0 - 100 0 C. 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 - 145 0 С.

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.

Кроме базовых элементов конструкции, микроволновка может быть оснащена грилем и конвектором. Гриль может быть выполнен в виде нагревательного элемента (ТЭН"а) или инфракрасных кварцевых ламп. Эти элементы микроволновки очень надёжны и редко выходят из строя.

Нагревательные элементы гриля: металло-керамический (слева) и инфракрасный (справа).

Инфракрасный нагреватель представляет собой 2 последовательно включенные инфракрасные кварцевые лампы на 115V (500 - 600W).

В отличие от микроволнового нагрева, который происходит изнутри, гриль создаёт тепловое излучение, которое разогревает пищу снаружи внутрь. Гриль разогревает пищу медленнее, но без него невозможно приготовить поджаристую курочку .

Конвектор - это, не что иное, как вентилятор внутри камеры, который работает в паре с нагревателем (ТЭН"ом). Вращение вентилятора обеспечивает циркуляцию горячего воздуха в камере, что способствует равномерному прогреву пищи.

Про фьюз-диод, высоковольтный конденсатор и диод.

Элементы в цепи питания магнетрона обладают интересными свойствами, которые нужно учитывать при ремонте микроволновки.

Для тех, кто желает более детально разобраться в устройстве СВЧ-печей, подготовлен архив с сервисными инструкциями микроволновых печей (Daewoo, SANYO, Samsung, LG). В инструкции приведены принципиальные схемы, схемы разборки, рекомендации по проверке элементов, список комплектующих.

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.

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 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.

Вопрос экономии энергопотребления всегда был актуальным. одним из видов осветительных приборов , которые в значительной мере помогут снизить расход электричества в быту, являются. Чтобы сделать оптимальный выбор , нужно просто разобраться в преимуществах и недостатка каждого вида таких ламп.

Двойные выключатели в виду своих особенностей получили широкое применение в домашних условиях. Как правильно подключать такие выключатели и что необходимо знать для предотвращения ошибок при этом, можно прочитать в.

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.

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.

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.

Устройство и принцип работы

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 , необходимо изучить и разобраться в маркировке, выяснить, какие бывают их виды, и их параметры.

Наиболее малую мощность имеет магнетрон 2М 213. Его мощность составляет 700 ватт при нагрузке и 600 ватт номинальная.

Приборы средней мощности в основном изготавливают на 1000 ватт. Марка такого магнетрона – 2М 214.

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.

Магнетрон - э то генераторный электровакуумный СВЧ прибор, в котором формирование электронного потока и его взаимодействие с СВЧ полем происходит в пространстве, где постоянные электрическое и магнитное поля взаимно перпендикулярны. Магнетрон преобразует энергию источника питания в энергию СВЧ колебаний.

Простейший магнетрон (см.рис.27) – это диод цилиндрической конструкции с внешним анодом 1 и соосно расположенным внутри него катодом 2. В толстостенном медном цилиндре анода равномерно размещены полые резонаторы 3, соединенные с промежутком катод–анод 4, называемым пространством взаимодействия. Резонаторы и пространство взаимодействия образуют кольцевую резонаторную систему (РС).

Рис.27. Конструкция магнетрона.

1–анод, 2–катод, 3–резонаторы, 4–пространство взаимодействия, 5–вывод энергии СВЧ.

Резонаторная система принимает поток электронов, движущихся от катода к аноду, и одновременно отводит тепло. В резонаторной системе есть несколько частот, при которых на длине резонатора укладывается целое число стоячих волн от 1 до n/2 (n-число резонаторов). На определенной резонансной частоте и возникают СВЧ колебания.

В резонаторе на электроны, двигающиеся от катода к аноду, действуют три поля: постоянное электрическое, сообщающее кинетическую энергию электронам, постоянное магнитное поле, изменяющее траекторию их движения, и СВЧ поле, возникающее в резонаторах и проникающее через щели в промежуток катод-анод. При этом часть электронов, которые замедляются полем, отдают энергию, поддерживая колебания в резонаторе. В магнетроне процессы формирования, управления и преобразования энергии электронного потока происходят в одном пространстве взаимодействия, что осложняет анализ работы этого устройства.

На рис.28 приведена структура ВЧ электрического поля в пространстве взаимодействия вблизи одиночного резонатора (а) и по кругу всего анодного блока. Вектор напряженности поля можно разложить на радиальную и тангенциальную составляющие. При этом в пространстве взаимодействия возникает стоячая волна на определенной частоте, а резонаторный блок представляет собой замедляющую систему.

Если средняя составляющая скорости электрона равна фазовой скорости СВЧ волны вдоль резонансной системы (условие синхронизма), то СВЧ поле группирует электроны, замедляя их и отбирая энергию, полученную от статического электрического поля. Траектория движения электрона в пространстве взаимодействия приведена на рис. 29.

Три электрона (А, Б и В) находятся в разных точках тормозящего ВЧ поля в пространстве взаимодействия и имеют различные скорости. Электрон А будет ускоряться радиальной составляющей ВЧ поля, а электрон В – замедляться. В результате оба они с разных сторон будут приближаться к электрону Б, находящемуся в плоскости, где радиальная составляющая электрического поля равна нулю. Таким образом происходит группировка электронов по скорости, а отбор энергии электронного пучка осуществляется тангенциальной составляющей поля, что приводит к образованию в магнетроне электронных пучков, двигающихся от катода к аноду. Число таких пучков в два раза меньше числа резонаторов. На рис. 30 показана огибающая этих пучков в фиксированный момент времени (траектории конкретных электронов показаны сплошными линиями).

Весь пространственный заряд электронных пучков вращается вокруг катода синхронно с изменением ВЧ электрического поля. В моменты времени, когда электронные пучки подходят к щелям резонаторов, поле в них оказывается тормозящим, отбирающим энергию у электронов. В результате потенциальная энергия электронного потока, получаемая им от источника постоянного анодного напряжения, преобразуется в энергию электромагнитных колебаний, генерируемых магнетроном.

В зависимости от режима работы различают магнетроны импульсного и непрерывного действия. К.п.д. магнетронов достигает 95%, рабочая частота от 0,5 до 100 ГГц, длительность импульсов колебаний 0,02-100 мкс, мощность прибора от нескольких Вт до десятков МВт.

Различные варианты конструкции магнетронов и резонаторных систем приведены на рис.31-32.

Рис.31 Резонаторные системы магнетрона.

Рис.32 Конструкции магнетронов

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 .

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 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.

Вопрос экономии энергопотребления всегда был актуальным. одним из видов осветительных приборов, которые в значительной мере помогут снизить расход электричества в быту, являются . Чтобы сделать оптимальный выбор, нужно просто разобраться в преимуществах и недостатка каждого вида таких ламп.

Двойные выключатели в виду своих особенностей получили широкое применение в домашних условиях. Как правильно подключать такие выключатели и что необходимо знать для предотвращения ошибок при этом, можно прочитать в .

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.

Что такое магнетрон

Компания «Т-Холдинг» занимается продажей и поставками магнетронов, которые используются в современных СВЧ-печах, в радарах, промышленности и иных сферах деятельности. Подобное устройство отличается компактными размерами, высокой функциональностью и производительностью. Сам по себе прибор представляет собой мощную электронную лампу, вырабатывающую микроволны разной частоты при контакте с внешним магнитным полем. За счет этого происходит волновая обработка требуемых объектов.

Подобные устройства имеют широкую сферу использования, которая постоянно расширяется. Наиболее часто они задействуются:

  • В микроволновых печах разной направленности - промышленных, пищевых и т.д.;
  • В современных радарах для улучшения обнаружения и локализации объектов.
  • В химической, физической и иных сферах - на производствах и в лабораториях.

Наибольшее распространение получила СВЧ-технология, которая используется повсеместно и прочно вошла в жизнь людей. Подобный метод обработки встречается на многих предприятиях, позволяя создавать наиболее прочные качественные изделия. Подробнее.

 

Стандартный современный магнетрон состоит из анодного блока разной величины. Как правило, это цилиндр с достаточно толстыми металлическими стенками, в которых прорезаны специальные ниши, необходимых для резонации излучения. К этому отсеку прикрепляется катод сходной формы со встроенным подогревателем. Магнитное поле, требуемое для нормального функционирования прибора, создается внешними магнитами. Подробнее.

Электроны, находящиеся в устройстве, подаются из катодного блока в рабочую область, где на них воздействует три поля - электромагнитное, магнитное и электрическое. При регулировке силы взаимодействия, выставлении наиболее подходящих параметров, происходит изменение направления движения частиц, что позволяет регулировать КПД. В различных вариантах частицы могут двигаться в разнообразных направлениях, как увеличивая получаемую мощность при достижении анода, так и снижая её. Подробнее.

Стандартный современный магнетрон работает по проверенному и запатентованному принципу. Электроды поступают с катода и под воздействием внешнего магнитного поля образуют вращающееся электронное облако. За счет движения в нем частиц, обусловленного действием, оказываемым электромагнитной силой, они перемещаются по дугообразным траекториям. При прохождении возле намагниченных резонаторов они отдают свою энергии и, растратив её полностью, оседают на аноде, разогревающегося при бомбардировке.

После запуска магнетрона электронное облако становится зубчатым, выстраиваясь утолщениями - «спицами» ближе к положительно заряженным резонаторным углублениям. Энергия, не достигшая анода, поглощается с катода. Подробнее.

Особенности работы магнетронов, позволяют наносить на разнообразные поверхности тонкие пленки. Особенно это технология распространена при создании напыления из сплавов и металлов. Принцип действия относительно прост - при включении прибора. Электроны начинают бомбардировать катод, верхний слой которого при это повреждается и рассеивается в разные стороны. Мелкие частицы оседают на специальной подложке и образуют прочное покрытие. Подробнее.

   

Данные приборы могут различаться по своей эффективности, которая зависит от силы воздействия полей, типа встроенных катодов и анодов. Наиболее сильные из них используются в крупных радарах и промышленных СВЧ-печах. Они способны генерировать вибрации высокой частоты. Этого добиваются за счет улучшения функций и возможностей стандартных моделей. Подробнее.

Слово «магнетрон» было введено Альбертом Халлом в 1921 году, исследовавшим особенности работы данного устройства в статическом режиме. Магнетронные электромагнитные колебания изучил и запатентовал чехословацкий физик А. Жачек в 1925 году. Примерно в то же время свои разработки были предложены в СССР и Японии. В конце 1930-х годов советскими учеными Алексеевым и Маляровым был разработан многорезонаторный прибор, применяющийся в радарах. В последствии такие устройства получили всемирное распространение и стали использоваться во многих сферах. Подробнее.

Компания «Т-Холдинг» является единственным дилером продукции бренда GLAVC, производящего подобную технику. На все представленные в наших каталогах модели есть удостоверяющие документы. Поэтому мы гарантируем поставку только качественного, проверенного оборудования. Подробнее.

что это, принцип работы, история изобретения, устройство

Магнетрон – это электронный прибор, преобразующий колебания со сверхвысокой частотой используя принцип модуляцию электронов в потоке. В магнетроне происходит взаимодействие магнитных и электрических полей со сверх большой силой. Самая распространенная форма магнетрона – это многорезонаторный тип. Создан был этот прибор в 1921 в США. Эксперименты с ним продолжались очень много времени, пока не были открыты его свойства нагревать.

В результате работ, были созданы самые различные его виды и разновидности, нашедшие свое применение в самых различных отраслях электроники. В статье будет рассказано о том, где они используются, чем отличаются друг от друга и какую структуру они имеют. В качестве дополнения, статья содержит два видеоматериала и одну научно-популярную статью.

Магнетрон для микроволновой печи.

Что такое магнетрон

Микроволновки могут сильно различаться между собой, но есть одна деталь, без которой не сможет работать ни одна существующая модель, будь то Самсунг, Филипс или другая известная марка. Именно от качественного магнетрона и зависит вся работа СВЧ-печки. Из чего же состоит эта деталь?

  1. Для излучения волн прибор оснащен специальной антенной.
  2. Для изоляции антенны от рабочей поверхности используется специальный цилиндр, изготовленный из качественного металла.
  3. За распределение магнитных полей отвечает особый магнитопровод.
  4. А вот за распределение потоков отвечают магниты.
  5. Для того чтобы деталь не перегревалась, важной комплектующей для нее является радиатор.
  6. Чтобы излучения микроволновой печи не приносили вреда, магнетрон оснащен специальными фильтрами.

Магнетрон – что такое.

Схема устройства

Такая конструкция как магнетрон, понятна только профессионалам. Ремонтировать ее самостоятельно – процесс трудоемкий и неблагодарный. Если вы уверены в том, что проблема именно в нем, лучше обратиться к специалисту. Изучив устройство магнетрона, становится понятно, что из строя выходит не вся деталь.

Возможно, не работает какая-то из его частей, что и необходимо установить. Существует несколько распространенных причин поломки. Как проверить магнетрон и узнать, где именно кроется неисправность?

  1. Одной из важных составляющих магнетрона является специальный колпачок, который сохраняет вакуумность трубы. Если проблема в нем, то заменить его не составит труда.
  2. Если деталь перегревается, то значит, из строя вышел радиатор.
  3. Из-за перегрева может произойти обрыв нити накаливания. Для диагностики этой неисправности потребуется специальный тестер. В рабочем состоянии нить показывает напряжение 5-7 Ом. Если она вышла из строя, то напряжение упадет до 2-3 Ом, если же произошел обрыв, то прибор покажет бесконечность.
  4. Поломка фильтра проверяется тестером. Если деталь исправна, прибор покажет бесконечность, в случае поломки – вы увидите численное сопротивление.

Существуют поломки, которые вы не сможете диагностировать самостоятельно. Для этого необходимо обладать не только знаниями, но и специальным оборудованием.

Устройство магнетрона.

Магнетрон – специальный электронный прибор, в котором генерирование сверхвысокочастотных колебаний (СВЧ-колебаний) осуществляется модуляцией электронного потока по скорости. Магнетроны значительно расширили область применения нагрева токами высокой и сверхвысокой частоты.

Как проверить прибор

Цена замены этой детали настолько высока, что многие предпочитают приобрести новую микроволновку, а не ремонтировать старую. Прежде чем отправить испортившийся прибор на помойку, необходимо убедиться в том, что проблема именно в этой дорогостоящей детали. Для этого необходимо проделать определенные манипуляции:

  1. Первое, что вы должны сделать, чтобы проверить магнетрон – это отключить питание в микроволновке, выключив устройство из сети.
  2. Осмотрите внутренние стенки микроволновой печи. В случае неисправности магнетрона, вы обнаружите оплавленные участки, потемневшие или сгоревшие стены.
  3. Если внешних признаков нет, необходимо произвести диагностику тестером.
  4. Проверьте, исправен ли предохранитель.

Основными признаками того, что магнетрон вышел из строя, являются странные звуки, дым или искры из печи. После таких внешних проявлений микроволновка перестает корректно работать. Если у вас дорогостоящая модель СВЧ, то разумней все же заменить поломавшуюся деталь, а не покупать новую печку. Конечно, лучше всего обратиться в сервисный центр, но можно попробовать произвести замену самостоятельно.

Покупая новый магнетрон, обратите внимание на то, чтобы совпадала мощность, соответствовали контакты и отверстия для крепления. В противном случае вы рискуете приобрести бесполезную деталь. В таблице ниже приведена мощность и взаимозаменяемость устройства.

Это интересно! Все о полупроводниковых диодах.

Подсоединить новый магнетрон не составляет труда, так как он имеет всего два основных контакта. Подробная информация обо всех обозначениях есть на схеме, главное, проверить соответствие следующих частей устройства:

  1. Антенна должна соответствовать диаметру заводской.
  2. Следите за плотным прилеганием нового устройства к волноводу.
  3. Длина неисправной антенны должна соответствовать новой.

Лучше всего, выкрутить старую деталь и отправиться в сервис с ней, чтобы специалисты подобрали вам нужную.

Микроволновка – незаменимая помощница на любой кухне. С ее помощью можно и быстро подогреть еду, и приготовить вкусное блюдо. Поломка этого технического чуда вызывает некоторый ступор и парализует привычный ритм жизни. Многие из существующих неисправностей СВЧ можно решить самостоятельно, но если из строя вышел магнетрон, обратитесь к специалисту. Производить ремонт самостоятельно опасно не только для техники, но и для вас.

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.

Из чего состоит магнетрон

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.

Внутреннее строение магнетрона.

Типы устройства

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

Проверка магнетрона тестером.

Выбор и приобретение детали

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

Интересно по теме: Как проверить стабилитрон.

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.

Возможные неисправности

Внутренняя схема магнетрона содержит множество деталей, и, если случается поломка, то причина может крыться именно в них. Случается так, что одна из частей пришла в негодность, но влияет на работу всей лампы. Следует понять, в чем причина неисправности, и решить проблему в домашних условиях. Как именно, мы расскажем далее.

  • Металлический колпачок отвечает за сохранность вакуума внутри трубы.Зачастую он ломается, и требуется новая замена;
  • Радиатор может прийти в негодность, если деталь перегорает;
  • Нить накаливания в результате перегрева может оборваться. Для выявления такой неисправности нужен специальный прибор;
  • Фильтр может также перестать нормально функционировать, следует проверять тестером. Исправный элемент будет показывать бесконечность, а сломанный – численное сопротивление;
  • Изменение герметичности детали из-за перегрева;
  • Нарушение работы высоковольтного диода;
  • Неисправность конденсатора высокого напряжения;
  • Разлом контактов предохранителя, основная задача которого не допускать перегрева.

Установка и подключение нового устройства

Заменить магнетрон стоит после визуальной диагностики и попыток монтажа, если ничего не вышло – значит настало время установки новой детали. Помощь в подключении магнетрона вам могут предоставить в сервисном центре, но и сделать это своими руками будет несложно.

При покупке стоит быть внимательным: выбирайте аналогичную старой по мощности и расположению выходов деталь. Поскольку у магнетрона всего два контакта, то подсоединить его не составит труда. Во внимание стоит взять некоторые нюансы:

  • длина нового магнетрона, также как и диаметр антенны должны совпадать со сломанной деталью;
  • при установке убедитесь в достаточном примыкании детали к волноводу.

Самым оптимальным вариантом станет поход в сервисный центр со старой деталью, где обученные люди смогут подобрать нужный товар и установить его.

Устройство микроволновой печи.

Полезные советы

При работе микроволновки вы обнаружили нехарактерный треск и шум, появление искр – прекратите использование, отсоедините от сети. Такая ситуация может привести к возгоранию без должного монтажа. Причиной может стать перегрев и перегорание колпачка, из-за которого печь начинает искрить. Поиск поломки и ее ликвидация будет стоить в разы дешевле, чем приобретение новой детали, поэтому оттягивать не стоит.

Слюдяная накладка бережет гнездо волновода от попадания в него пищевых отходов. Она может прийти в негодность, при обнаружении неполадок в системе колпачка, а это влияет на работоспособность магнетрона. Основное требование к слюдяной накладке: она должна содержаться в чистоте, т.к. жир под действием температур может проводить электрический ток и, как следствие, образует искры в камере.

Нестабильное напряжение в помещении негативно сказывается на СВЧ-печи. В такой ситуации лучше осуществлять работу устройства через стабилизатор. При уменьшении мощности износ катода прибора происходит чаще, т.е. при напряжении в объеме 200 Вт в два раза падает сила работы электронной лампы.

Не всегда поломка микроволновки связана со схемой питания и магнетроном. Прежде чем искать причину сбоя в них, проверьте внешний вид слюдяной пластины и степень напряжения в местах подключения устройства к сети питания.

Микроволновая печь – это важный бытовой предмет в современном укладе жизни, с множеством функций и задач, которые облегчают жизнь человека. Но для долгой и качественной работы нужно следить за внешним видом прибора, содержать его в чистоте и эксплуатировать согласно рекомендациям производителя.

Устройство магнетрона.

Заключение

Рейтинг автора

Автор статьи

Инженер по специальности "Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем", МИФИ, 2005–2010 гг.

Написано статей

Более подробную информацию об устройстве и использовании магнетрона можно узнать из статьи  Что такое безнакальные магнетроны. Если у вас остались вопросы, можно задать их в комментариях на сайте.

А также в нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессионалов. Для этого приглашаем читателей подписаться и вступить в группу. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию во время подготовки материала:

www.electrosam.ru

www.ekb-holod.ru

www.tehnika.expert

www.youtwig.ru

www.vsem-zapchast.ru

www.magnetronic.kiev.ua

Проекты каркасных домов с фото

 

Предыдущая

Вакуумные приборыЧто такое пентоды и где они применяются

Следующая

Вакуумные приборыЧто такое клистрон и как он работает

Что такое магнетрон? Определение, конструкция, работа и применение магнетрона

Определение : Магнетрон - это устройство, генерирующее электромагнитную волну большой мощности. Он в основном рассматривается как самовозбуждающийся СВЧ-генератор. Он также известен как устройство с перекрестным полем .

Причина этого названия заключается в том, что электрическое и магнитное поля, создаваемые внутри трубки, взаимно перпендикулярны друг другу, поэтому они пересекают друг друга.

Содержание: Магнетрон

  1. Принцип работы
  2. Строительство
  3. рабочая
  4. Частота, давящая и тянущая
  5. Преимущества
  6. Недостатки
  7. Приложения
Принцип работы

Магнетрон - это, по сути, вакуумная трубка большой мощности с множеством полостей. Он также известен как магнетрон полости из-за наличия анода в резонансной полости трубки.

Принцип действия магнетрона таков, что когда электроны взаимодействуют с электрическим и магнитным полем в резонаторе, генерируются колебания большой мощности.

Магнетроны в основном используются в радарах как единственный мощный источник радиочастотного сигнала в качестве генератора мощности, несмотря на усилитель мощности. Он был изобретен в 1921 году Альбертом Халлом. Однако усовершенствованный магнетрон с резонатором большой мощности был изобретен в 1940 Джоном Рэндаллом и Гарри Бутом.

В этой статье мы обсудим, как работает магнетрон с резонатором. Но перед этим мы должны знать, как устроен магнетрон.

Конструкция магнетронов

На рисунке показан магнетрон с 8 полостями:

Цилиндрический магнетрон имеет цилиндрический катод определенной длины и радиуса, расположенный в центре, вокруг которого расположен цилиндрический анод. Полости расположены по окружности анода на одинаковом расстоянии.

Кроме того, область, существующая между анодом и катодом трубки, известна как пространство / область взаимодействия .

Здесь следует отметить, что существует разность фаз 180 ° между соседними полостями. Следовательно, резонаторы будут передавать свое возбуждение от одного резонатора к другому с фазовым сдвигом 180 °.

Таким образом, мы можем сказать, что если одна пластина положительна, то автоматически соседняя пластина будет отрицательной. И это наглядно показано на приведенном выше рисунке.

Более конкретно, мы можем сказать, что края и полости показывают соотношение фаз 180 °.

Как мы уже обсуждали, здесь электрическое и магнитное поля перпендикулярны друг другу.А магнитное поле создается с помощью постоянного магнита.

Работа магнетрона

Возбуждение катода магнетрона обеспечивается источником постоянного тока, который вызывает выход из него электронов.

Здесь, в этом разделе, мы обсудим работу магнетрона в двух категориях. Первый без применения ВЧ-входа к аноду, а второй - с применением ВЧ-входа.

1. При отсутствии РЧ входа

Случай I : Когда магнитное поле равно 0 или отсутствует

При отсутствии магнитного поля электрон, выходящий из катода, радиально движется к аноду.Это показано на рисунке ниже:

Это так, потому что движущийся электрон не испытывает воздействия магнитного поля и движется по прямой траектории.

Случай II : При наличии небольшого магнитного поля

Если внутри магнетрона существует небольшое магнитное поле, то электрон, выходящий из катода, немного отклонится от своего прямого пути. И это вызовет извилистое движение электрона от катода к аноду, как показано на рисунке: Это движение электрона является результатом действия на него электрической, а также магнитной силы.

Случай III : В случае дальнейшего увеличения магнитного поля электроны, выходящие из катода, сильно отклоняются магнитным полем. И проведите по поверхности катода, как показано ниже: Это приводит к тому, что анодный ток становится равным 0. Значение магнитного поля, которое заставляет анодный ток становиться равным 0, известно как критическое магнитное поле .

Если магнитное поле увеличивается за пределы критического магнитного поля. Тогда электрон отскочит обратно к катоду, не достигнув анода.

Достижение испускаемых электронов от катода обратно к нему известно как обратный нагрев . Поэтому, чтобы избежать этого, подача электроэнергии на катод должна быть отключена после того, как в трубке возникнут колебания.

2. При наличии поля RF

Случай I : В случае, если на анод магнетрона подается активный РЧ-вход, в пространстве взаимодействия магнетрона возникают колебания. Итак, когда электрон испускается с катода на анод, он передает свою энергию, чтобы колебаться.

Такие электроны называются привилегированными электронами . В этом состоянии электроны будут иметь низкую скорость и, таким образом, потребуется много времени, чтобы добраться от катода до анода.

Это показано на рисунке ниже:

Случай II : Другое условие возникает при наличии РЧ входа. В этом случае электрон, испускаемый катодом во время движения, забирает энергию из колебаний, тем самым увеличивая свою скорость.

Таким образом, несмотря на то, что электроны достигают анода, они отскакивают обратно к катоду, и эти электроны известны как неблагополучных электронов .

Распространение нежелательных электронов показано ниже:

Случай III : При дальнейшем увеличении ВЧ-входа электрон, испускаемый во время движения, увеличивает свою скорость, чтобы догнать электрон, испущенный ранее, со сравнительно меньшей скоростью.

Итак, все те электроны, которые не получают энергию от колебаний для своего движения, известны как привилегированные электроны.И эти привилегированные электроны образуют электронного сгустка или электронного облака и достигают анода от катода.

Формирование электронного сгустка внутри трубки известно как эффект фазовой фокусировки .

Из-за этого орбита электрона ограничивается спицами. Эти спицы вращаются в соответствии с некоторым дробным значением количества электронов, испускаемых катодом, пока не достигнут анода, передавая свою энергию колебаниям.

Однако электроны, выпущенные из области катода между спицами, заберут энергию поля и очень быстро вернутся на катод.Но эта энергия очень мала по сравнению с энергией, выделяемой на колебания. Это показано на рисунке ниже:

Движение этих благоприятных электронов внутри трубки увеличивает поле, существующее между зазорами в полости. Это приводит к устойчивым колебаниям внутри магнетрона, обеспечивая высокую мощность на выходе.

Частота толкания и извлечения

Изменение частоты колебаний магнетрона приводит к появлению термина "выталкивание" и "вытягивание" .

Когда напряжение, приложенное к аноду магнетрона, изменяется, это вызывает изменение скорости электронов, движущихся от катода к аноду. В результате изменяется частота колебаний.

Следовательно, мы можем сказать, что когда резонансная частота магнетрона изменяется из-за изменения анодного напряжения, это известно как смещение частоты .

Изменение резонансной частоты иногда является результатом изменения импеданса нагрузки магнетрона.Импеданс нагрузки меняется, когда изменение является чисто резистивным или реактивным. Это изменение частоты известно как изменение частоты . Устойчивый источник питания может уменьшить это изменение частоты.

Преимущества
  • Магнетроны - это высокоэффективное устройство, используемое для генерации мощного микроволнового сигнала.
  • Использование магнетронов в радаре может создать радарную систему лучшего качества для целей слежения.
  • Обычно он небольшой по размеру, поэтому он менее громоздкий.
Недостатки
  • Достаточно дорого.
  • Несмотря на широкий диапазон частот, существует недостаток управляемости генерируемой частоты.
  • Он предлагает среднюю мощность от 1 до 2 киловатт.
  • Магнетроны довольно шумные.

Применение магнетрона

  • Основным применением магнетрона является импульсная радиолокационная система для создания мощного микроволнового сигнала.
  • Магнетроны также используются в нагревательных приборах, таких как микроволновые печи, для создания колебаний с фиксированной частотой.
  • Перестраиваемые магнетроны находят свое применение в генераторах развертки.

Здесь следует отметить, что этот режим работы магнетрона также известен как π-режим. Это происходит потому, что между двумя соседними пластинами поддерживается правильный фазовый сдвиг 180 °. Также следует отметить, что колебания создаются только в π-режиме.

Определение магнетрона по Merriam-Webster

mag · ne · tron | \ ˈMag-nə-ˌträn \ : вакуумная трубка, в которой поток электронов управляется приложенным магнитным полем для выработки энергии на микроволновых частотах.

Что такое магнетрон в микроволновой печи?

Что такое магнетрон в микроволновой печи Технология и как он работает? Вы когда-нибудь помещали что-то metal в свою микроволновую печь и задавались вопросом, почему все пошло не так?

Ответ на второй вопрос заключается в ответе на первый.В этом посте я объясню, почему нельзя класть что-либо металлическое в микроволновую печь, и почему это имеет прямое отношение к магнетрону в микроволновую печь.

Так что же такое магнетрон в микроволновой печи? Микроволновая печь имеет внутри резонаторный магнетрон, который запускает электроны со скоростью в магнитном поле, которое быстро проходит через полости. Это генерирует микроволны, которые направляются в микроволновую печь. Эти микроволны возбуждают молекулы воды в пище, создавая тепло, которое быстро готовит пищу.

Итак, микроволновая печь использует магнетрон для приготовления еды на высокой скорости . Приведенное выше объяснение дает самую основную информацию о том, как это происходит.

Ниже я более подробно рассмотрел о том, как магнетрон генерирует микроволн . Я также предоставил некоторую интересную информацию об изобретении магнетрона , и о том, кто изобрел , что мы сегодня знаем как одиночную микроволновую печь, совершенно случайно .

Как работает магнетрон в микроволновой печи?

работы магнетрона невероятно сложны . Когда я изучил это, я почувствовал, что мне нужна степень инженера, чтобы понять объяснение .

Я изо всех сил старался предоставить то, что я думаю, является разумно понятным объяснением ниже. Я разбил объяснение, используя различные части магнетрона .

Катод

Прямо в центре магнетрона находится нечто, называемое катодом .Это цельный стержень из металла . Катодом является электрод , от которого течет ток , созданный электричеством , на анод .

Анод

Построенный вокруг катода представляет собой петлю или кольцо из металла . Проще говоря, когда работает магнетрон, электрически заряженные частицы или электроны прыгают с катода на анод .Звучит достаточно просто, правда? Ситуация несколько усложняется с введением магнитов и полостей внутри магнетрона.

Магнит

Под анодом в магнетроне находится мощный магнит . Этот магнит проходит вдоль магнетрона прямо параллельно катоду.

Полости

Тип магнетрона, используемого в микроволновой печи, называется магнетроном полости , и здесь мы увидим, почему.Полости имеют форму отверстий , прорезанных в ранее обсуждавшемся аноде .

Когда электронов заряжены и проходят между катодом и анодом, добавление полостей и мощного магнита значительно усложняет задачу.

Электроны проходят не только через электрическое поле , заключенное между катодом и анодом , но также через магнитное поле , созданное с введением магнита .

Из-за добавления магнитного поля, электроны под влиянием движутся по траектории изогнутой , а не по прямой линии. Электроны движутся по кругу в пространстве между катодом и анодом. Это происходит на невероятно высокой скорости .

По мере того, как электроны перемещаются в этом пространстве в направлении по кругу , полости, созданные в аноде , начинают резонировать с . Когда они это делают, они создают нечто, называемое микроволновым излучением .

Волновод

После того, как магнетрон создал микроволновое излучение, его нужно направить куда-нибудь . Здесь на помощь приходит волновод .

Это волновод , который передает микроволны, создаваемые в пространство для приготовления пищи внутри микроволновой печи. В радарной технологии эти микроволны излучаются через волновод в воздух.

Как приготовить пищу в микроволновой печи в микроволновой печи?

Вышеупомянутое - действительно самое простое объяснение, которое я мог бы дать тому, как создаются микроволны с использованием магнетрона .Как хоть эти микроволновки готовят пищу в микроволновке? Опять же, следующее - мое собственное понимание того, как это работает. Не стесняйтесь добавлять к этому в комментариях ниже.

Как только микроволн проходят в рабочую камеру микроволновой печи посредством волновода , они отражаются стенками внутри микроволновой печи. Так эффективно они отскакивают внутри микроволновой печи, постоянно отражаясь от сторон.Волновод в планшетной микроволновой печи работает несколько иначе, чем в обычной или одиночной.

Как только продуктов помещается в микроволновую печь, поглощает микроволн, которые отражают внутри него. Как только микроволны поглощаются пищей, они заставляют молекул воды внутри пищи чрезвычайно быстро вибрировать .

Эти колебания затем производят тепла , и именно это тепло готовит пищу .

Любая пища с высоким содержанием воды будет приготовлена ​​в микроволновой печи очень быстро . Чем больше молекул воды состоит из продуктов питания, тем больше молекул должно вибрировать , вызывая больше тепла с большей скоростью . Такие продукты, как овощей с высоким содержанием воды, будут очень быстро готовиться в микроволновой печи.

Как упоминалось выше, микроволны не могут поглощаться металлом .Вот почему они подпрыгивают внутри зоны готовки в микроволновой печи. Именно поэтому в микроволновую печь нельзя класть какие-либо металлические предметы.

Подробнее об этом читайте в моем посте о преимуществах и недостатках микроволновых печей.

Кто изобрел магнетрон?

Тип магнетрона, который используется в современных микроволновых печах , называется полостным магнетроном. Многополостный магнетрон, используемый в микроволновых печах, приписывают работе Джона Рэндалла и Генри Бута .Рэндалл и Бут были инженерами Бирмингемского университета .

Еще до того, как они стали использоваться в микроволновых печах, магнетроны имели еще одно очень важное применение. Использование магнетронов сыграло очень важную роль на протяжении года Второй мировой войны года. Мы можем отследить от происхождения магнетрона до работы Randal и Boot .

Широко известно, что первый магнетрон был задуман и разработан H.Гердиен в 1910 г. г., до появления резонаторного магнетрона в микроволновых печах.

Генрих Грайнахер

В 1921 году швейцарский физик по имени Генрих Грайнахер попытался продолжить эту работу, используя диодную лампу . В конечном итоге его исследования провалились из-за недостаточного вакуума в трубке.

Однако он смог предоставить письменное описание с математическими уравнениями того, как этот магнетрон мог изменять электронов в магнитном поле.

В 1921 году Альберт Халл , сотрудник General Electric Company , смог использовать работу, предоставленную Greinacher , для дальнейшего исследования. Он смог изучить контроль электрического тока путем изменения магнитного поля. В качестве своего изобретения он придумал магнетрон .

Исследование Альберта Халла было исследовано и основано на Эрихе Хабане в Германии и Напсале Зазеке в Праге.Они оба смогли разработать значительно более мощные устройства. Zazek смог создать устройство, которое генерировало гораздо более высокие частоты, до 1 ГГц .

Hans Enrich Hollman

В 1935 году Hans Enrich Hollman подал патент в Германии на первый « многорезонаторный магнетрон ». Патент на это устройство в США был зарегистрирован и выдан в 1938 .

Это возвращает нас к работе John Randall и Henry Boot .Они придумали магнетрон, который состоял из более чем четырех резонаторов , показанных в работе Холлмана . Получившееся в результате устройство, которое было с водяным охлаждением , использовалось в качестве радара и устанавливалось на самолетов во время Второй мировой войны.

Использовались в войне против немецких подводных лодок . Они позволили пилотам видеть цели даже ночью. Это был значительный прорыв для союзных войск во время войны.

Кто изобрел микроволновую печь?

Изобретение микроволновой печи произошло в результате аварии . Это был американский инженер-электрик по имени Перси Спенсер , который в конечном итоге считается изобретателем микроволновой печи.

Микроволновая печь - случайное открытие!

До случайного открытия Спенсера уже проводилось испытаний на использование радиоволн для приготовления пищи.Такие компании, как Bell Labs и General Electrics , уже начали работу над этой формой технологии для приготовления пищи .

В 1933 , Westinghouse продемонстрировал, что можно готовить пищу между двумя металлическими пластинами . Они использовали коротковолновое радио для приготовления стейков и картофеля. Несмотря на то, что это было продемонстрировано, на данном этапе на самом деле дальше этого не пошло.

Итак, вернемся к открытию Перси Спенсера .Есть противоречивые сообщения о том, что было у него в кармане в день его открытия. Некоторые сообщают о арахисе , а некоторые сообщают о плитке шоколада . Ясно то, что он совершенно случайно обнаружил, что микроволны от магнетрона могут готовить пищу .

Спенсер работал в Raytheon Manufacturing Company . В это время эта компания преимущественно работала с магнетронами в составе радарной технологии . Они создали радары, которые помогали кораблям и самолетам ориентироваться в темноте или в плохих погодных условиях.

История шоколадного батончика

Во время работы над этим днем ​​в 1945 история гласит, что Спенсер имел в кармане арахис или шоколадку . Я не уверен, что правда. Плитка шоколада звучит более правдоподобно, поэтому я выберу ее.

Итак, стоя перед магнетроном и после его включения, Спенсер обнаружил, что плитка шоколада быстро начала плавиться . Это навело его на мысль, что эти микроволны , созданные магнетроном, могут, возможно, готовить пищу .

На следующий день он вырезал край котла и положил внутрь сырое яйцо . Затем он продемонстрировал, что может использовать микроволны магнетрона для приготовления яйца. Это сработало , как он и предсказывал!

Его следующим шагом было попробовать приготовить попкорна с помощью магнетрона. Как только он понял, что это возможно, он продолжил исследование.

В начале 1950-х он продолжил регистрировать серию из патентов .Он подал одну из 1952 на кофеварку для микроволновой печи , которая была предоставлена. В январе 1950 года он также подал заявку на « Метод обработки пищевых продуктов ».

Дальнейшие разработки в технологии микроволновых печей

В наши дни микроволновые печи крошечные . Вы можете разместить их в самых маленьких местах на кухне. Однако оригинальная микроволновая печь Spencer была примерно высотой 1,5 метра . Это 5 футов в высоту, как некоторые взрослые люди!

К середине 1950-х годов Raytheon лицензировала свою микроволновую технологию .Микроволновые печи уже использовались в ресторанах, до этого. Эти микроволны были огромных , и их приходилось постоянно охлаждать из-за перегрева.

Первая микроволновая печь для непосредственного использования широкой публикой поступила в продажу в 1955 и была произведена компанией под названием Tapan . он назывался Tappan RL-1 . Он поступил в продажу по цене $ 1 295 . По тем временам это были огромные деньги, и сегодня они выходили бы примерно на $ 10 000 долларов.

К 1960-м они снизились до немного более доступной цены - около $ 500 . Это все еще очень дорого, учитывая, что в наши дни вы можете получить микроволновую печь менее чем за $ 50 .

Вывод

Вот и все. Полное подробное описание магнетрона в технологии микроволновой печи и того, как именно он работает.

Теперь я совсем не учёный ! будьте одним из них и читаете это, думая, что это не вся история, или что я пропустил что-то! Если да, не стесняйтесь оставлять комментарии ниже, и я добавлю вашу информацию в свой текст! Спасибо за прочтение!

сообщить об этом объявлении

Руководство по выбору магнетронов: типы, характеристики, применение

Магнетроны - это мощные вакуумные лампы, используемые для генерации микроволновых сигналов.Есть много видов продукции. Примеры включают:

  • Магнетроны резонаторные
  • магнетроны цилиндрические
  • круговые магнетроны
  • магнетрон прямоугольный
  • Магнетроны распылительные

Приложения

Применения для магнетронов включают радары, микроволновые печи и системы освещения. В радарных устройствах магнетроны используют очень короткие импульсы приложенного напряжения. В микроволновых печах волновод ведет к отверстию в варочной камере.В системах освещения, таких как серные лампы и металлогалогенные лампы, магнетроны также создают микроволновое поле.

Типы

Магнетроны с резонатором используют высоковольтный источник питания постоянного тока, чтобы подвести катод с горячей нитью накала к высокому отрицательному потенциалу. Постоянные магниты, расположенные рядом с нитью накала, создают магнитное поле, которое заставляет электроны двигаться по спирали наружу, а не двигаться прямо к аноду.

Цилиндрические полости , расположенные по краю камеры магнетрона, создают резонансное высокочастотное поле.В свою очередь, это заставляет электроны накапливаться группами. Антенна, подключенная к волноводу, извлекает часть этого радиочастотного (РЧ) поля, а волновод направляет радиочастотную энергию на нагрузку.

Круглые магнетроны содержат спецификации продукта, касающиеся максимальной мощности распыления, требований к охлаждению, мишени, способа монтажа, максимальной температуры, расстояния от источника до подложки и материалов. Существует пять параметров максимальной мощности распыления: постоянный ток (DC), радиочастота (RF), катодное напряжение, ток разряда и рабочее давление.Требования к охлаждению включают расход при максимальной мощности, максимальную температуру на входе и открытый сток. Форма, диаметр, толщина и метод охлаждения являются целевыми параметрами.

Прямоугольные магнетроны хорошо подходят для покрытия широких подложек и достижения очень высокой производительности. Как и круглые магнетроны, прямоугольные магнетроны могут использовать профилированные магниты и турбулентный поток воды. Некоторые прямоугольные магнетроны предназначены для аэрокосмической, декоративной, оборонной, стоматологической, медицинской, оптической или упаковочной промышленности.Другие прямоугольные магнетроны используются в производстве архитектурного стекла, плоских дисплеев (FPD), магнитных носителей информации, полупроводников и износостойких покрытий.

Поставщики магнетронов могут предоставить индивидуальных магнетронов , а также мишени и материалы для распыления. Изготовленные на заказ магнетроны предназначены для специализированных приложений. Они доступны в виде полных систем и включают в себя такие компоненты, как монтажное оборудование, узлы заслонок и газовые коллекторы. Мишени и материалы для распыления доступны как в виде готовых изделий, так и в виде готовых изделий.Их производят с помощью таких процессов, как горячее прессование, вакуумное спекание и вакуумная плавка. Материалы для распыления охватывают ряд металлов и сплавов.

Материалы

Материалы, из которых изготовлены магнетроны, включают медь и нержавеющую сталь.

Связанная информация

Сообщество CR4 - управление мощностью магнетрона с помощью вариака и 2 МОТ

CR4 Community - 12v магнетрон

IEEE Spectrum - Андрей Хаф и удивительный СВЧ-усилитель

IEEE Spectrum - Краткая история микроволновой печи


Парень разбирает микроволновую печь, чтобы создать микроволновую пушку, а затем взрывает ею всякие штуки

Нельзя отрицать, что Россия стала одним из основных источников захватывающего контента в Интернете; смелость, автокатастрофы, забавные обстоятельства и, конечно же, электроника своими руками.Видео ниже является ярким примером, объединяющим две из перечисленных выше категорий: смелость и электроника. Он состоит из эксперимента, проведенного парой ученых на заднем дворе, которые разобрали микроволновую печь, чтобы использовать ее магнетрон полости, компонент, который генерирует микроволны, для создания микроволновой пушки.

* Пожалуйста, не пробуйте дома . 4200 вольт, вырабатываемое источником питания микроволновой печи, могут обеспечивать более 1500 ватт нефильтрованного постоянного тока и очень опасны.Он может убить вас мгновенно.

Пушка, похоже, была собрана из палки, банки из-под кофе и, конечно же, магнетрона резонатора с подключенным к нему источником питания. Пара, казалось, подключила источник питания к концу метлы, чтобы держать устройство как можно дальше от их тел, чтобы избежать контакта с исходным напряжением.

Конечные результаты эксперимента одинаково увлекательны и смертоносны. Направление источника питания на множество лампочек заставляло их самопроизвольно загораться, оставаясь включенными до тех пор, пока электрический разряд оставался в контакте.Однако при наведении выстрела на стрелу она мгновенно взорвалась.

Микроволны опасны
Ни при каких обстоятельствах это огромное количество излучения не должно контактировать с человеком, иначе оно вызовет ущерб, а именно рак, ослабленную иммунную систему, врожденные дефекты, катаракту и смерть. Но самым опасным аспектом микроволновой печи на сегодняшний день является ее источник питания. 4200 вольт, вырабатываемое источником питания микроволновой печи, может обеспечить более 1500 ватт нефильтрованного постоянного тока, что может привести к немедленной смерти при контакте с человеческим телом.

Как это работает?
Резонаторные магнетроны - это мощные вакуумные лампы, которые излучают микроволны в результате взаимодействия между электронами и магнитными полями, когда электроны проходят через серию открытых металлических полостей, расположенных внутри устройства. Электроны, проходящие через полости, возбуждают колебания радиоволн в полости почти так же, как при ощипывании гитарной струны возбуждаются звуковые волны в ее звуковом отверстии. Резонирующие полости испускают микроволновое излучение, которое затем собирается и направляется в рабочую камеру микроволновой печи или, как в случае вышеупомянутого эксперимента, направляется в воздух с помощью антенны.Конечно, процесс далеко не так прост, но это основные принципы.

Заявление об ограничении ответственности
Electronic Products не одобряет использование таких опасных экспериментов.

Исходное видео вместе с множеством того, что создатели описывают как множество «необычных экспериментов с электричеством, которые отличаются от большинства привычных представлений», можно найти на их канале YouTube: Kreosan.

Через YouTube

Подробнее о журнале «Электронные продукты»

Магнетрон - обзор | Темы ScienceDirect

5.2 Механизм микроволнового нагрева

Как указано в международном соглашении, предпочтительные частоты микроволнового нагрева составляют 915 МГц ( λ = ~ 33 см) и 2,45 ГГц ( λ = ~ 12 см) [15]. Электромагнитное излучение, генерируемое магнетроном, заставляет диполярные молекулы пытаться вращаться синхронно с переменным электрическим полем. На молекулярном уровне сопротивление этому вращению приводит к трению между молекулами и вызывает эффект нагрева [16].

При обычном термическом нагреве процесс регулируется температурой поверхности, а также некоторыми физическими свойствами нагреваемого материала, такими как теплоемкость, плотность и температуропроводность. Тогда как при микроволновом нагреве эффект нагрева обусловлен взаимодействием диполей с электромагнитным излучением. При микроволновом нагреве материал получает высокие температуры и скорости нагрева [17]. Эффективность преобразования электрической энергии в тепловую при микроволновом нагреве высока (80–85%) [18].

Техника микроволнового нагрева - это метод объемного нагрева, который включает в себя другие процедуры нагрева, такие как нагрев за счет теплопроводности в диапазоне рабочих частот 0–6 Гц и нагрев за счет индукции в диапазоне рабочих частот 50 Гц – 30 кГц. Омический нагрев происходит в диапазоне частот между индукцией и проводимостью. Радиочастотный нагрев в диапазоне частот 1–100 МГц используется для нагрузок с высоким удельным сопротивлением при размещении между электродами [15]. Мередит [19] дает типичный электромагнитный спектр с примерами приложений, выполняемых в различных частотных диапазонах.

В учебниках есть много принципов и теорий, объясняющих механизм микроволнового нагрева. В общем, существует три механизма, с помощью которых достигается эффект нагрева в методах микроволнового нагрева, которые резюмируются следующим образом.

Дипольная переориентация или поляризация: этот механизм объясняет, как достигается эффект нагрева в полярных соединениях. Когда полярное соединение подвергается микроволновому излучению, оно смещает атомные ядра из их положения равновесия (атомная поляризация) или электроны вокруг ядер (электронная поляризация), образуя индуцированные диполи.Эти диполи имеют тенденцию переориентировать себя под действием переменного электрического поля. Эта перестройка происходит со скоростью триллион раз в секунду [15, 20]. В результате между вращающимися молекулами возникает трение, в результате чего выделяется тепло во всем объеме материала.

Диполярная ориентация была четко объяснена в разделе «Основы микроволн» компании Denshi CO, Ltd. [21], например, вода содержит атом кислорода и два атома водорода под углом 104.5 градусов [22]. Это неравномерное разделение электронов дает молекуле воды легкий отрицательный заряд, близкий к ее атому кислорода, и легкий положительный заряд, близкий к ее атомам водорода. Диполь образовался из-за того, что атомы берут на себя небольшой заряд каждого плюса (+) и минуса (-). Этот диполь или диэлектрический материал подвергается воздействию электрического поля, такого как радиоволны или микроволны; он вибрирует более или менее 2450 миллионов раз, чтобы заменить его в секунду [23].

На более низкой частоте радиоволны вода не может генерировать тепло, потому что постоянный диполь внезапно следует направлению электрического поля.Точно так же в высокочастотном диапазоне диполи не смогут отслеживать быстрые изменения направления электрического поля. Таким образом, вода не производит тепла. В умеренном диапазоне частот вода подвергается дипольной ориентации. В этом случае за электрическим полем постоянный диполь немного изменяется. Вода берет энергию от радиоволны и выделяет тепло в течение времени задержки в этом номинальном частотном диапазоне [21].

Межфазная поляризация или поляризация Максвелла-Вагнера: этот механизм объясняет, как достигается эффект нагрева в гетерогенных системах.Здесь поляризация возникает из-за различий в диэлектрической проницаемости и проводимости веществ на границах раздела. Диэлектрические потери и искажения поля из-за накопления объемного заряда приводят к эффекту нагрева.

Механизм проводимости: В электропроводящем материале электрические токи заряженных частиц или носителей (электронов, ионов и т. Д.) Перемещаются через материал из-за приложенного извне электромагнитного поля. Эти движущиеся электрические токи проходят через относительно высокое электрическое сопротивление в структуре материала, выделяя тепло [15, 20].

Диэлектрические свойства необходимы для определения максимального нагрева материала при воздействии электромагнитного излучения (микроволнового излучения). На тангенс угла диэлектрических потерь (Tan δ ) микроволнового поглотителя в основном влияют диэлектрическая проницаемость ( ε ′ ) и коэффициент диэлектрических потерь ( ε ″ ). Диэлектрическая проницаемость определяет, сколько энергии поглощается и сколько отражается, тем самым показывая способность материала поляризоваться электрическим полем.Коэффициент диэлектрических потерь определяет эффективность преобразования. Отношение этих двух величин дает коэффициент рассеяния материала.

(5.1) Tanδ = ε ″ ε ′

Таким образом, хороший микроволновый приемник должен иметь материал с высоким значением ε ″ и умеренным значением ε ′ [15].

Магнетрон СВЧ | Конструкция и применение

Обложка: https://giphy.com/embed/11j5OF7BTglVkc

через GIPHY

Вопросы для обсуждения: Magnetron Microwave

Введение в магнитную микроволновую печь | Что такое магнетрон?

Магнетрон - это разновидность СВЧ-трубки.Прежде чем обсуждать магнетрон и связанные с ним темы, давайте выясним некоторые основные определения.

Микроволновые трубки: Микроволновые трубки - это устройства, которые генерируют микроволны. Это электронные пушки, производящие линейные лучевые трубки.

Теперь определение магнетрона дается как -

Магнетрон: Магнетрон - это тип вакуумной трубки, которая генерирует сигналы микроволнового диапазона частот с помощью взаимодействия магнитного поля и электронные пучки.

Магнетронная трубка потребляет большую мощность, и ее частота зависит от физических размеров полостей трубок. Существует основное различие между магнетроном и другими типами микроволновых трубок. Магнетрон работает только как осциллятор, но не как усилитель, но клистрон (микроволновая лампа) может работать как усилитель и как осциллятор.

Краткая история магнетронного микроволнового излучения

Корпорация Сименс разработала самый первый магнетрон в 1910 году под руководством ученого Ханса Гердиена.Швейцарский физик Генрих Грайнахер обнаружил идею движения электронов в скрещенных электрическом и магнитном поле из своих неудачных экспериментов по вычислению массы электронов. Он разработал математическую модель примерно в 1912 году.

В Соединенных Штатах Альберт Халл начал работать над управлением движением электронов с помощью магнитного поля, а не обычного электростатического поля. Эксперимент был начат, чтобы обойти патент на «триод» Western’s Electric.

Халл разработал устройство, почти похожее на магнетрон, но оно не имело намерения генерировать сигналы микроволновых частот. Чешский физик Август Жачек и немецкий физик Эрих Хабанн независимо друг от друга обнаружили, что магнетрон может генерировать сигналы с частотами микроволнового диапазона.

Изобретение и возросшая популярность РАДАРА увеличила спрос на устройства, которые могут производить микроволны на более коротких длинах волн.

В 1940 году сэр Джон Рэндалл и Гарри Бут из Бирмингемского университета разработали рабочий прототип резонаторного магнетрона.Вначале устройство выдавало мощность около 400 Вт. Дальнейшие разработки, такие как водяное охлаждение и несколько других усовершенствований, увеличили производимую мощность с 400 Вт до 1 кВт, а затем до 25 кВт.

Возникла проблема, связанная с нестабильностью частоты в магнетроне, разработанном британскими учеными. В 1941 году Джеймс Сэйерс решил эту проблему.

Применение магнетрона

Магнетрон - полезное устройство, имеющее несколько применений в различных областях.Обсудим некоторые из них.

  • Магнетроны в радаре: Использование магнетрона для радара, используемого для генерации коротких импульсов мощных микроволновых частот. Волновод магнетрона присоединяется к любой из антенн внутри радара.
    • Магнетрон имеет несколько факторов, усложняющих работу радара. Одна из них - проблема нестабильности частоты. Этот фактор порождает проблему сдвига частоты.
    • Вторая характеристика состоит в том, что магнетрон производит сигналы с мощностью более широкой полосы пропускания.Таким образом, приемник должен иметь более широкую полосу пропускания, чтобы принимать их. Теперь, имея более широкую полосу пропускания, приемник также получает нежелательный шум.
  • Магнетронный нагрев | Магнетронные микроволновые печи: Магнетроны используются для генерации микроволн, которые в дальнейшем используются для нагрева. Сначала внутри микроволновой печи магнетрон производит микроволновые сигналы. Затем волновод передает сигналы на РЧ-прозрачный порт в пищевую камеру.Камера имеет фиксированные размеры и также близка к магнетрону. Вот почему модели стоячих волн рандомизируются вращающимся двигателем, который вращает пищу внутри камеры.
  • Освещение магнетрона: Существует множество устройств, которые включаются с помощью возбуждения магнетрона. Такие устройства, как серная лампа, являются ярким примером такого света. Внутри устройств магнетрон генерирует микроволновое поле, которое переносится волноводом. Затем сигнал проходит через светоизлучающий резонатор.Эти типы устройств сложны. В настоящее время они не используются вместо более поверхностных элементов, таких как нитрид галлия (GaN) или HEMT.

Конструкция магнетрона

В этом разделе мы обсудим физическую конструкцию и компоненты магнетрона.

Магнетрон сгруппирован как диод, поскольку он развернут на сетке. Анод магнетрона установлен в блок цилиндрической формы, сделанный из меди. В центре трубки находятся нити с нитью накала и катод - выводы с нитью помогают удерживать катод и нить накала, прикрепленные к ней в центре.Катод изготовлен из высокоэмиссионного материала и нагревается для работы.

Трубка имеет от 8 до 20 резонансных полостей, которые представляют собой цилиндрические отверстия по окружности. Внутренняя структура разделена на несколько частей: количество полостей, имеющихся в трубке. Разделение трубки осуществляется узкими прорезями, соединяющими полости с центром.

Каждая полость функционирует как параллельный резонансный контур, где дальней стенка анодного медного блока работает как индуктор.Кончик лопасти считается конденсатором. Теперь резонансная частота контура зависит от физических размеров контура резонатора.

Очевидно, что если резонатор начинает колебаться, он возбуждает другие резонаторы, и они тоже начинают колебаться. Но есть одно свойство, которому следует каждая полость. Если резонатор начинает колебаться, следующий резонатор начинает колебаться с задержкой по фазе на 180 градусов. Это применимо к каждой полости. Теперь серия колебаний создает самодостаточную замедляющую структуру.Вот почему этот тип конструкции магнетрона также известен как «Магнетрон бегущей волны с несколькими резонаторами».

Катод поставляет электроны, необходимые для механизма передачи энергии. Как упоминалось ранее, катод находится в центре трубки, дополнительно установленный проводами накала. Между катодом и анодом есть особое открытое пространство, которое необходимо поддерживать; в противном случае это вызовет неисправность устройства.

Доступны четыре типа расположения резонаторов.Это -

  • Щелевой
  • Пластинчатый
  • Тип восходящего солнца
  • Тип отверстия и щели

Работа магнетрона Микроволновая печь

Магнетрон нарушает некоторые фазы для генерации сигналов микроволнового диапазона частот. Фазы перечислены ниже.

Хотя названия фаз достаточно показательны, чтобы мы могли обсудить инциденты, они происходят на каждой фазе.

Фаза 1: Генерация и ускорение электронного луча

Катод внутри резонатора имеет отрицательную полярность напряжения.Анод удерживается в радиальном направлении от катода. Теперь косвенный нагрев катода вызывает поток электронов к аноду. Во время генерации в полости отсутствует магнитное поле. Но после генерации электрона слабое магнитное поле искривляет путь электронов. Путь электрона резко изгибается при дальнейшем увеличении напряженности магнитного поля. Теперь, если скорость электронов увеличится, изгиб снова станет более резким.

Фаза 2: Контроль скорости и изменения электронного луча

Эта фаза происходит внутри переменного поля резонатора.Поле переменного тока расположено от соседних сегментов анода до катодной области. Это поле ускоряет поток электронного луча, который течет к сегментам анода. Электроны, которые текут к сегментам, замедляются.

Фаза 3: Создание «колеса космического заряда»

Потоки электронов в двух разных направлениях с разными скоростями вызывают движение, известное как «колесо пространственного заряда». Это помогает увеличить концентрацию электронов, что дополнительно обеспечивает мощность, достаточную для радиочастотных колебаний.

Фаза 4: Преобразование энергии

Теперь, после генерации электронного пучка и его ускорения, поле приобретает энергию. Электроны также передают полю некоторую энергию. Двигаясь от катода, электроны распределяют энергию в каждой полости, через которую проходят. Потеря энергии вызывает снижение скорости и, в конечном итоге, замедление. Теперь это происходит несколько раз. Высвобождаемая энергия эффективно используется, и достигается КПД до 80%.

Проблемы со здоровьем от магнетронной микроволновой печи

Магнетронная микроволновая печь вырабатывает микроволновые сигналы, которые могут вызывать проблемы с человеческим телом. Нить накала некоторых магнетронов состоит из тория, который является радиоактивным элементом и вреден для человека. Такие элементы, как оксиды бериллия и керамические изоляторы, также опасны при раздавливании и вдыхании. Это может повлиять на легкие.

Также существует вероятность выхода из строя магнетронных микроволновых печей из-за перегрева.Магнетроны требуют источников питания высокого напряжения. Таким образом, существует вероятность поражения электрическим током.

О компании Sudipta Roy

Я энтузиаст электроники и в настоящее время занимаюсь электроникой и коммуникациями.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *