Mikrovalna pećnica čvrsto se etablirala i postala je jedan od neophodnih atributa svakog stana. Ovaj kućanski uređaj omogućuje vam zagrijavanje ili kuhanje hrane u nekoliko minuta uz pomoć zračenja nevidljivog za oko.
No, kako bismo saznali odakle dolazi ovo zračenje i koliko je ono sigurno za ljude, potrebno je razumjeti uređaj i princip rada mikrovalne magnetrone, koja je generator visokofrekventnih valova.
magnetron
Što su mikrovalne pećnice i kako zagrijavaju hranu
Mikrovalno zračenje naziva se elektromagnetsko zračenje valne duljine od 1 mm do 1 m. Ova vrsta zračenja koristi se ne samo u domaće svrhe, već iu navigacijskim i radarskim sustavima, a osim toga omogućuje staničnu komunikaciju i satelitsku televiziju.
Mikrotalasi se mogu stvarati i umjetno i prirodno (na primjer, na Suncu). Drugi naziv za mikrovalne pećnice je mikrovalno zračenje ili mikrovalna pećnica.
Sve vrste mikrotalasnih pećnica u kućanstvu imaju jednu frekvenciju zračenja od 2450 MHz. Ova je vrijednost međunarodni standard kojeg se strogo moraju pridržavati proizvođači kućanskih aparata kako njihovi proizvodi ne bi ometali rad drugih mikrovalnih uređaja.
Mikrovalno zračenje
Toplinski učinak mikrovalnog zračenja otkrio je američki fizičar Percy Spencer 1942. godine. Upravo je on patentirao uporabu uređaja koji stvara mikrovalne pećnice za kuhanje, čime je postavljen temelj za uporabu mikrovalne pećnice u svakodnevnom životu.
Tijekom sljedećih nekoliko desetljeća ova se tehnologija usavršavala, što je omogućilo brzu uspostavu masovne proizvodnje jednostavnih i jeftinih uređaja zagrijavanje hrane.
Za zagrijavanje bilo kojeg materijala u mikrovalnoj pećnici potrebno je prisustvo dipolnih molekula, to jest molekula koje imaju suprotna električna naboja na oba kraja.
U hrani je njihov glavni izvor voda. Pod utjecajem mikrovalnog zračenja, te se molekule počinju crtati duž linija sile elektromagnetskog polja, mijenjajući smjer oko 5 milijardi puta u sekundi. Trenje među njima prati oslobađanje topline, koja zagrijava hranu.
Međutim, mikrovalne pećnice ne mogu prodrijeti dublje od 2-3 cm od površine proizvoda, tako da se sve što je ispod ovog sloja zagrijava zbog toplinske vodljivosti iz grijanih područja.
Mikrovalno grijanje
Magnetron uređaj i njegova primjena
U većini vrsta mikrovalne opreme magnetron je generator mikrovalnih frekvencija. Uređaji koji su po principu djelovanja slični - kstrostroni i platinotroni, nisu tako široko korišteni. Magnetron je prvi put korišten u mikrovalnim pećnicama 1960. godine. Najčešće korištena tehnika je magnetron s više šupljina, koji se sastoji od nekoliko komponenti:
- Anoda. To je bakreni cilindar, podijeljen na sektore s debelim metalnim zidovima. Ove volumetrijske šupljine su rezonatori koji stvaraju sustav oscilacija prstena. Na anodu se primjenjuje napon od oko 4000 V.
- Katoda.Smješten je u središnjem dijelu magnetrona i predstavlja cilindar, unutar kojeg se nalazi žarulja sa žarnom niti. U ovom dijelu uređaja dolazi do emisije elektrona. Na grijač (žarulja) se primjenjuje napon od 3 volta.
- Prsteni magneti. Elektromagneti ili trajni magneti velike snage, smješteni u krajnjim dijelovima uređaja, potrebni su za stvaranje magnetskog polja usmjerenog paralelno s osi magnetrona. U tom se smjeru vrši i kretanje elektrona.
- Žičana petlja Spojen je na katodu, fiksiran u rezonatoru i izlaz na antenski odašiljač. Petlja se koristi za emitiranje mikrovalnog zračenja u valovod, nakon čega ulazi izravno u mikrovalnu komoru.
Magnetron uređaj
Zbog jednostavnosti dizajna i niskih troškova, magnetroni su našli primjenu na mnogim poljima, ali su najčešća:
- U mikrovalnim pećnicama. Osim brzog kuhanja i odmrzavanja hrane u domaćim pećnicama, magnetroni vam omogućavaju i izvršavanje proizvodnih zadataka. Industrijska mikrovalna pećnica može zagrijavati, sušiti, rastopiti, pržiti i još mnogo toga. Važno je zapamtiti da se mikrovalna pećnica ne može uključiti prazna, jer u tom slučaju zračenje neće apsorbirati ništa i vratit će se natrag u valovod, što može dovesti do njezinog kvarenja.
- U radaru. Radarska antena povezana s valovodom zapravo je stožastog dovoda i koristi se zajedno s paraboličnim reflektorom (pločom). Magnetron stvara snažne kratke energetske impulse s malom valnom duljinom, čiji dio, odražen, opet ide do antene, a zatim do osjetljivog prijemnika, koji obrađuje signal i prikazuje ga na ekranu.
Magnetroni u radaru
Princip rada magnetrona
Rad mikrovalne pećnice temelji se na pretvaranju električne energije u elektromagnetsko zračenje ultra visoke frekvencije, koje pokreće molekule vode u hrani. Molekule dipola, neprestano mijenjajući smjer, proizvode toplinu, što vam omogućuje brzo zagrijavanje proizvoda, zadržavajući njihova korisna svojstva. Uređaj koji stvara mikrovalne pećnice je magnetron.
Magnetron je, u stvari, elektro-vakuum dioda, u čijoj radu se primjenjuje fenomen termičke emisije. Taj se fenomen događa tijekom zagrijavanja površine emitora ili katode. Pod utjecajem visoke temperature najaktivniji elektroni teže napuštaju njegovu površinu, ali to će se dogoditi samo kada se napon primijeni na anodu. U tom slučaju nastaje električno polje i elektroni se počinju kretati prema anodi, krećući se duž svojih linija sile. Ako su elektroni u magnetskom polju, onda njihove putanje odstupaju u smjeru linija sile.
Vakuum dioda
Magnetron anoda ima oblik cilindra sa sustavom šupljina, odnosno rezonatora, unutar kojih se nalazi katoda sa filamentom. Dva magneta u prstenu koja se nalaze uz rubove anode stvaraju magnetsko polje unutar anode zbog kojeg se elektroni ne kreću izravno s katode na anodu, već mijenjaju svoj put, okrećući se oko katode. U blizini rezonatora elektroni im daju dio svoje energije, što dovodi do stvaranja snažnog mikrovalnog polja u njihovim šupljinama, koje se izvodi pomoću žičane petlje spojene na antenski odašiljač.
Za aktiviranje magnetrona potrebno je na anodu primijeniti visoki napon veličine 3-4 tisuće volti. Stoga je magnetron spojen na kućno napajanje putem visokonaponskog transformatora. Pored toga, sklopni krug mikrovalne pećnice uključuje valovod koji prenosi zračenje u komoru, sklopni krug, upravljačku jedinicu, kao i zaštitne i rashladne elemente.Uz to, unutarnji zidovi komore i tanka metalna mreža na vratima uređaja sprečavaju izlaz zračenja izvan nje.
Magnetron sklopni krug
Kako magnetron utječe na snagu mikrovalne
Većina modernih proizvođača mikrovalne pećnice nudi mogućnost odabira snage uređaja. Zauzvrat, način rada (odmrzavanje ili grijanje) i brzina zagrijavanja hrane ovise o ovom parametru. Međutim, dizajnerske značajke magnetrona ne dopuštaju smanjenje njegove snage, dakle, radi smanjenja intenziteta zagrijavanja, snaga mu se isporučuje u određenim intervalima. Ove stanke u radu magnetrona mogu se vidjeti ako uključite mikrovalnu pećnicu srednje snage i poslušate zvuk njezina rada.
Ne tako davno, neki proizvođači kućanskih aparata najavili su pojavu više modela mikrovalnih pećnica s inverterskim napajačkim krugom. Primjena ove sheme omogućila je ne samo povećanje količine korisnog prostora u komori smanjenjem dimenzija emitera, već i smanjenje potrošnje energije uređaja. Za razliku od klasičnih modela, temperatura grijanja u inverterskim pećima mijenja se bez problema, ali njihov je trošak mnogo veći.
Hlađenje i zaštita magnetrona
Tijekom rada magnetron emitira veliku količinu topline, pa je na njegovo tijelo ugrađen radijator. Budući da je pregrijavanje glavni razlog neuspjeha magnetrona, za zaštitu se koriste i druge metode:
- Toplinski relej. Ovaj se uređaj koristi za zaštitu magnetrona, kao i rešetka, ako je dostupan u modelu. Toplinski osigurač opremljen je bimetalnom pločom koja se može prilagoditi određenoj temperaturi. Ako se ta vrijednost premaši, savija se i otvara strujni krug.
- Ventilator. Ne samo da puše magnetron hladnjak hladnim zrakom, već obavlja i niz drugih korisnih funkcija, poput hlađenja elektroničkih komponenti uređaja, cirkulacije zraka unutar komore dok grill radi, a također uklanjanjem vruće pare kroz posebne otvore.
- Sustav zaključavanja. Nekoliko mikroprekidača kontrolira položaj mikrovalne vrata, sprječavajući uključivanje magnetrona kad su otvorena.
Toplinski relej
Je li moguće zamijeniti magnetron
Glavna prednost suvremenih magnetrona za mikrovalne pećnice u kućanstvima je njihova zamjenjivost. Magnetroni koje proizvode druge tvrtke bit će prikladni za razne modele mikrovalne pećnice, tako da se po potrebi mogu mijenjati. U ovom slučaju jedini potrebni zahtjev bit će poštivanje snage. Magnetron možete kupiti u mnogim trgovinama elektronike, međutim, kako biste napravili pravi izbor, morate razumjeti njegove parametre i oznake. Najčešće se u mikrovalne pećnice ugrađuju sljedeći modeli magnetrona:
- 2M 213 (600 W nazivne snage i 700 W pod opterećenjem);
- 2M 214 (1000 W);
- 2M 246 (1150 W - najveća snaga).
Čak i ako ste proučili sve potrebne parametre ovog uređaja, ne preporučuje se zamjena magnetrona kod kuće. Prvo, bit će ga vrlo teško ukloniti sami, a drugo, samo kvalificirani stručnjak može osigurati njegov siguran rad nakon instalacije.
Standardna konfiguracija magnetrona
Dijagnostika kvarova i razlozi njihove pojave
Zamjena magnetrona može zahtijevati prilično velike financijske troškove, pa prije kupnje novog uređaja morate dijagnosticirati stari kako biste bili sigurni da zaista ne radi. Ispitivanje se može obaviti kod kuće pomoću konvencionalnog testera. Ovo će zahtijevati:
- Isključite mikrovalnu pećnicu.
- Skinite zaštitni poklopac i vizualno pregledajte dio.
- "Zvonite" glavne elemente ploče s tiskanim krugom pomoću testera ili "multimetra".
- Pregledajte toplinski relej.
dijagnostika
Na kraju dijagnoze možete izvući zaključke o neispravnosti određenih dijelova. Glavni razlozi za neuspjeh magnetrona uključuju sljedeće:
- Neispravan vakuum poklopac. Možete ga zamijeniti jednostavnim odabirom slične kapice iz drugog magnetrona. Sjedala ovih kapa imaju standardnu konfiguraciju.
- Kvarovi grijača. u uključivanje prazne mikrovalne ili će se nepravilno opterećenje magnetrona pregrijati, što može dovesti do prekomjerne niti i loma. Za njegovu dijagnozu potrebno je izmjeriti otpor između nogu kondenzatora. Ako je njegova vrijednost u rasponu od 5-7 Ohma, tada grijač radi.
- Kvara kondenzatora prolaza. Ako ispitivač ne pokazuje "beskonačnu" vrijednost otpora između svojih kontakata, tada treba kondenzator zamijeniti.
