Разогрев пищи в микроволновке осуществляется излучением, частота которого равна 2450 МГц, создаваемым магнетроном. Если после включения печи тарелка крутится, свет в камере горит, вентилятор работает, а еда остаётся холодной или греется неприлично долго — значит что-то не в порядке с этой лампой. Если знать, как проверить магнетрон в микроволновке, то можно обойтись без похода в мастерскую. Тем более что неисправной может оказаться какая-либо вспомогательная деталь в схеме магнетрона.

На что способна микроволновка. Что такое магнетрон и Свч-энергия магнетрона? Магнетрон — это цэлектровакуумная лампа, выполняющая функции диода и состоящая из нескольких частей:

1. Цилиндрического медного анода, поделённого на 10 частей.
2. В центре размещён катод со встроенной нитью накала. Его задачей является создание потока электронов.
3. По торцам размещаются кольцевые магниты, необходимые для создания магнитного поля, за счёт которого создаётся свч излучение.
4. Излучение улавливается проволочной петлёй, соединённой с катодом и выводится из магнетрона с помощью излучающей антенны, направляясь по волноводу в камеру.

Во время работы магнетрон сильно греется, поэтому его корпус оснащается пластинчатым радиатором, обдуваемым вентилятором. Для защиты от перегрева в схему питания включен термопредохранитель.

Как устроен магнетрон, схема.

Нарушение работоспособности магнетрона может возникнуть по следующим причинам:

• Прогорел защитный колпачок и поэтому при работе искрит. Заменяется на любой целый, так как они одинаковы для всех магнетронов.
• Перегорание нити накала.
• Разгерметизация магнетрона вследствие перегрева.
• Пробой высоковольтного диода.
• Сгорел высоковольтный предохранитель.
• Нет контакта в термопредохранителе.
• Пробит высоковольтный конденсатор.

При всех неисправностях, кроме разгерметизации, возможен ремонт своими руками.

Измерение сопротивления омметром.

Определение неисправности

Чтобы узнать, почему не работает печь, нужно отключить её от розетки и снять крышку.

1. Внимательно осматривается внутренность на предмет оплавления, обгорания, отпаявшихся проводов. Состояние высоковольтного предохранителя видно невооружённым взглядом. Предохранитель с оборванной нитью меняется на целый и если при опробовании печи опять перегорает, то поиск продолжается.
2. Для дальнейшей диагностики потребуется мультиметр или тестер. Проверка начинается с печатной платы, на которой собрана схема питания магнетрона, состоящая из резисторов, диодов, конденсаторов, варисторов. Детали можно прозванивать по месту, без выпаивания.
3. После чего тестером проверяют термопредохранитель. При нормальных контактах сопротивление равно нулю.
4. Проверка высоковольтного конденсатора мультиметром возможна только на пробой. Если прибор покажет короткое замыкание — деталь заменяется. Так как некоторые типы конденсаторов имеют встроенные резисторы для разрядки, исправная ёмкость покажет сопротивление в 1 МОм, вместо бесконечности.
5. Для проверки высоковольтного диода тестер не годится, поскольку у него мал диапазон измерения сопротивления. Чтобы правильно оценить состояние диода потребуется мегомметр со шкалой до 200 МОм. Но вряд ли он найдётся в домашней мастерской. Поэтому применяется метод диагностики с использованием двухпроводной домашней электросети с обязательным соблюдением правил безопасности. Один вывод диода подключается к сетевому проводу. Между вторым и другим проводником сети включается мультиметр для измерения постоянного напряжения в диапазоне до 250 В. Если диод цел, прибор покажет наличие выпрямленного напряжения. При пробое или обрыве стрелка останется на нуле. Для замены подойдёт любой высоковольтный диод с рабочим напряжением 5 кВ и током 0,7 А.
6. Проверка магнетрона начинается с прозвонки накальной нити. Для этого измеряется сопротивление между его клеммами, которое у исправного накала составляет несколько Ом. Если тестер показывает бесконечность, это ещё не значит, что нить перегорела. Для полной уверенности проверяется, после снятия крышки, целостность соединений дросселей с клеммами магнетрона.
   Некоторые умельцы рекомендуют удалять дросселя. Делать это ни в коем случае нельзя, так как нарушается режим работы трансформатора, из-за чего возможно возгорание.
   После измерения сопротивления между выводами и корпусом можно судить о состоянии проходных конденсаторов. При бесконечности — всё нормально, при нуле — пробиты, а при наличии сопротивления — с утечкой тока. Неисправные конденсаторы откусываются кусачками и на их место припаиваются новые с ёмкостью не менее 2000 пФ.
7. Если все элементы целы, но магнетронного излучения недостаточно для полноценного разогрева еды, значит, катод потерял эмиссию. Данная неисправность устраняется только заменой. При замене конденсаторов нельзя пользоваться обычным припоем, требуются тугоплавкие марки или компактный аппарат для контактной сварки.

На видео рассказ для чайников, как проверить магнетрон, всё очень доходчиво:

Замена магнетрона

Поскольку ремонт магнетрона не производится даже в хорошо оснащённых мастерских, придётся приобретать новый. Прежде чем извлечь магнетрон из микроволновки, необходимо пометить контакты разъёма, чтобы не перепутать их местами при установке новой детали. Если выводы подключить неправильно — магнетрон не будет работать.

Замену можно сделать самостоятельно, если хоть раз применял отвёртку по назначению и прозвонил пару диодов. Для этого не требуется специальных навыков и знания, как работает магнетрон. В случае невозможности найти определённый магнетрон для микроволновки, придётся применить подходящий аналог.

Его мощность должна быть равной или большей, чем у оригинала, а крепление и расположение разъёма совпадать. Устройство магнетрона у производителей одинаково, а конструкция может отличаться, поэтому нужно проследить, чтобы прилегание аналога к волноводу было плотным. Если теплопроводящая паста на термопредохранителе окажется засохшей — её заменяют свежей.

При покупке нового магнетрона необходимо, чтобы совпадала мощность, соответствовали контакты и отверстия для крепления. Если хотя бы одно из условий не совпадает — вы приобрели не годную вам деталь.

• Если в микроволновке при включении что-то трещит и искрит — нужно перестать пользоваться печью и выяснить причину. Устранение неисправности обойдётся дешевле покупки новой детали. В данном случае виновником обычно оказывается прогорание колпачка, из-за этого СВЧ-печь искрит.
• Необходимо постоянно следить за состоянием слюдяной накладки, защищающей выход волновода в камеру от попадания жира и крошек пищи. Если колпачок неисправен — слюда может оказаться прогоревшей, что приводит к выходу их строя магнетрона. Накладку следует держать в чистоте, так как попавший на неё жир обугливается под воздействием температуры и приобретает электропроводность. Взаимодействуя с излучением, он становится причиной искрения в камере.
• При нестабильном напряжении, микроволновку лучше подключить через стабилизатор, так как даже незначительное падение негативно влияет на работу печи. Падает мощность, и ускоряется износ катода магнетрона. Например, при напряжении в сети 200 В мощность уменьшается вдвое.
• У микроволновки много применений, поэтому в случае её неисправности нарушается привычный порядок вещей. Причиной поломки необязательно является магнетрон или схема его питания. Сначала следует проверить величину напряжения в месте подключения печи к сети и состояние слюдяной пластины.

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 основой 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.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

РЯЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра ЭП

Учебно-исследовательская работа

Магнетроны и гиротроны

Выполнила:

Чунихина А.Д.

Рязань 2010

1. Основные виды

1.1 Магнетроны

1.2 Гиротроны

2. Основные характеристики

2.1 Магнетроны

2.2 Гиротроны

3. Принцип работы

3.1 Магнетроны

3.2 Гиротроны

1. Основные виды

1.1 Магнетроны

Магнетро́н (от греч. μαγνήτης - магнит и электрон) - электровакуумный прибор для генерации радиоволн сверхвысокой частоты (СВЧ, микроволн), в котором взаимодействие электронов с электрической составляющей поля СВЧ происходит в пространстве, где постоянное магнитное поле перпендикулярно постоянному электрическому полю. Наиболее известным применением магнетронов являются радары и бытовые микроволновые печи.

Различные типы магнетронов: в области напряжений 0,4…1,0 МВ и токов от 2 до 30 кА при длительности импульса от 50 до 1000 нс.

А) Магнетроны с многорезонаторными анодными блоками, состоящие из одинаковых резонаторов, разных резонаторов лопаточного типа и типа щель-отверстие. В 10см диапазоне длин волн эти магнетроны имеют КПД 20…30 % при гигаваттном уровне мощности в импульсах длительностью 30…100 нс и полосе генерируемых частот 2%. Вывод СВЧ излучения производится в бок через щель связи в одном из резонаторов.

Б) Обращенный и коаксиальный обращенный магнетроны – дают СВЧ импульсы длительностью 500…700 нс с энергией до 250 Дж.

Чтобы получить частные и высокие колебания, используют магнетроны. Электрические и магнитные поля действуют с высокой силой. В результате происходят колебания высокой частоты. Часто применяемой разновидностью устройства является многорезонаторная. В таком магнетроне на электроны действуют сразу три поля:

• электрическое;
• магнитное;

Магнетрон: что это и как появилось

Впервые этот термин был использован в 1921 году американским ученым-физиком А. Халлом. Его исследования и эксперименты были продолжены далее, что привело к появлению многих разновидностей магнетронов, которые стали использовать в радиоэлектронике.

Патент на это изобретение получил А. Жаке в 1924 году. Именно он изобрел современный магнетрон, принцип действия которого основывается на взаимодействии двух полей.

В последующее десятилетие велись разработки магнетронов для генерации волн СВЧ. Главная задача заключалась в увеличении частоты колебаний, что удалось сделать только советским ученым. Они увеличили исходное значение в два раза, применив в качестве материала анода медь.

Устройство

Сердцем магнетрона является блок анода, состоящий из медного цилиндра, с пустотой внутри. В центре его имеются полости, они являются кольцевой системой объемных резонаторов. В середине анода имеется отверстие, именно через него идет подключение к питанию.

Также от него анод подключается к катоду. Им является нить накала, она подогреваемая и проходит через всю середину анода. Чтобы обеспечить выход высокочастотных колебаний, такой выход устанавливают в одном из резонаторов. Внутри анодного блока вакуум. Для его охлаждения на поверхности устанавливают ребристые радиаторы.

Помещают этот блок так, что бы он оказался между магнитами, создающими магнитное поле достаточной силы.

Устанавливают напряжение между причем так, что положительно заряженный полюс находится у анода. Электроны от катода начинают двигаться из-за действия поля электричества. Двигаться они должны к аноду, а магнетрон, принцип действия которого заключается в возвращает его образно к катоду.

Добиться эффекта, когда электроны движутся по описываемой окружности и при этом находятся рядом с анодом, но возвращаются обратно, можно, если соблюсти определенные условия в двух связанных полях. При таком состоянии на аноде остается лишь малая часть всех электронов, вылетевших с катода.

Возвратившись на катод, часть электронов заменяется. Этот процесс продолжается, образуя возле анода заряд в форме кольца. Такой заряд начинает образовываться возле каждого резонатора, появляются незатухающие высокочастотные колебания. Вывести такие колебания можно витками проводов, расположив их в любом из резонаторов. Следом эти колебания передаются на волновод (или коаксиальную линию).

Магнетроном можно назвать прибор СВЧ, он генераторный, вакуумный, движение электронов в нем происходит в двух полях: электронном и магнитном. Создает магнетрон принцип действия двух этих полей, которые образуют третье - СВЧ.

Применение

Использоваться могут они в радиотехнике. Например, при составлении радарных карт. Для этого магнетрон должен состоять не только из рупорного облучателя, но и из параболического отражателя. При помощи управления импульсами высокой интенсивности создается короткий импульс излучения микроволн. Часть энергии, отражаясь, возвращается обратно к волноводу и антенне, что направляют ее к приемнику.

После обработки данные появляются на радарной карте.

Применение в быту

В печах, работа которых основана на микроволнах, принцип действия немного другой. Магнетрон для микроволновки имеет на конце волновода прозрачное отверстие для радиочастот, которые образуются в отсеке для приготовления пищи. Поэтому важно включать такую печь только с наличием в ней еды. Без этого условия стоячие волны вызовут искрение, так как магнитные волны не поглотились, а были возвращены обратно. Если это продлится долгое время, магнетрон просто сломается. Скорость, при которой пища в микроволновке готовится, зависит напрямую от мощности магнетрона.

Большинство имеет мощность от 700 до 850 Вт. Этого вполне хватит, чтобы вскипятить стакан воды всего за 2-3 минуты. Магнетрон для СВЧ "Сатурн", в зависимости от модели, может иметь разную мощность. Выбор СВЧ этой фирмы можно начать именно со сравнения магнетронов, а потом и дополнительных функций.

Покупка СВЧ

При покупке следует знать принцип ее действия. Многие насторожено относятся к этой технике, ошибочно полагая, что это источник радиации. На самом деле, в ней действует принцип СВЧ, что следует из самого названия. СВЧ - не что иное, как «сверхвысокие частоты». Радиацию она, конечно, не излучает, но обращаться с такой техникой нужно осторожно.

Сама микроволновка уже изначально имеет защиту окружающих от СВЧ-излучения. Такая печь оборудована специальным датчиком, который отключит магнетрон, если открыта дверца. Завершить работу магнетрон, принцип действия которого заключается в выработке СВЧ-волн, не сможет, если нарушены правила эксплуатации. Если поместить в печь, например, металлическую миску, она просто выведет из строя весь прибор.

Волны от СВЧ-печи могут выходить наружу не дальше чем на пять метров.

Поэтому в то время, когда она работает, лучше находиться подальше. Однако планировка кухонь большинства квартир делать этого не позволяет, ибо придется выходить в другую комнату.

Электромагнитное поле бесконтактно разогревает пищу, помещенную в микроволновую печь. Более того, процесс нагрева происходит непосредственно в пределах продукта, что сокращает время приготовления до нескольких минут. Не надо предварительно нагревать посуду, в которой находится пища.

Для лучшего результата готовки надо знать кулинарные хитрости приготовления тех или иных продуктов. С учетом того, что время идет, а устройство СВЧ-печей не меняется, можно предположить их дальнейшее и постоянное закрепление за кухнями многих потребителей.

Покупка магнетрона к СВЧ

Покупая самостоятельно магнетрон, нужно обязательно знать маркировку. Чтобы не совершить ошибку, покупая магнетрон на нужно ознакомиться с тем, какие же они бывают. Самая слабая мощность у магнетрона 2M213. У него выходная мощность при нагрузке и типовая равны 700 и 600 W соответственно, анодное значение - 3,95 kVp, а частота - 2460 MHz.

Магнетронов со средними значениями величин несколько. Основной из них: 2M214. У этой модели частота такая же, анодное значение чуть выше - 4.20 kVp. Выходная мощность при нагрузке и типовая - 1000 и 850 W соответственно.

Максимальные значения показателей у магнетрона марки2M246.

При той же частоте анодное значение больше - 4.40 kVp, средние мощности на выходе при нагрузке - 1150 W, типовая - 1000 W.

Возможна ли замена своими руками

Любой из видов магнетрона для микроволновок LG можно заменить аналогичным для другой фирмы, например, "Самсунг". Аналогично можно заменить магнетрон для микроволновки "Самсунг" подходящим по мощности элементом от другой фирмы. Если модель бытовой сверхвысокочастотной печи выпущена очень давно, то найти деталь соответствующей марки очень трудно. Возможно, производитель уже снял с производства данный вид.

Но даже если вы знаете принцип работы магнетрона, не следует заниматься починкой такой техники дома самостоятельно.

Приобрести магнетрон 2M218 JF Daewoo можно самостоятельно, заказав в специализированных магазинах или непосредственно у производителя. Стоит он порядка 2 тысяч рублей.

Основа работы микроволновки

Разогрев продуктов в микроволновке происходит так: любая пища содержит в себе молекулы воды, она, в свою очередь, состоит из заряженных положительно и отрицательно частиц. Такие молекулы выступают диполем, потому что хорошо проводят волны электричества.

Заключение

Частая поломка СВЧ-печей - выход из строя магнетрона. Купить магнетрон на микроволновку LG (как, впрочем, и других производителей данных бытовых приборов) и заменить его самостоятельно будет достаточно проблематично. Даже если найдется подходящий элемент, установить его сможет только мастер.

Перед покупкой устройства стоит сравнить его цену со стоимостью самой микроволновки. Часто бывает, что ремонт обойдется дороже покупки. Всегда учитывайте данный фактор.

Итак, мы выяснили, для чего нужен такой элемент, как магнетрон, и в каких сферах он применяется.

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.

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 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 Новый магнетрон давал импульсы высокой мощности, что позволило разработать радар сантиметрового диапазона. Радар с короткой длиной волны позволял обнаруживать более мелкие объекты . Кроме того, компактный размер магнетрона привел к резкому уменьшению размеров радарной аппаратуры , что позволило устанавливать ее на самолетах .

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.

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

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

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

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