Mikrovlnná rúra sa pevne etablovala a stala sa jedným z nevyhnutných atribútov každého bytu. Tento domáci spotrebič vám umožní zohriať alebo variť jedlo v priebehu niekoľkých minút pomocou žiarenia neviditeľného pre oko.
Aby sa zistilo, odkiaľ toto žiarenie pochádza a aké je bezpečné pre ľudí, je potrebné pochopiť zariadenie a princíp fungovania mikrovlnného magnetrónu, ktorý je generátorom vysokofrekvenčných vĺn.
magnetrón
Čo sú mikrovlny a ako zohrievajú jedlo
Mikrovlnné žiarenie sa nazýva elektromagnetické žiarenie s vlnovou dĺžkou 1 mm až 1 m. Tento typ žiarenia sa používa nielen na domáce účely, ale aj v navigačných a radarových systémoch a okrem toho poskytuje celulárnu komunikáciu a satelitnú televíziu.
Mikrovlny sa môžu vytvárať umelo aj prirodzene (napríklad na slnku). Iný názov pre mikrovlnné žiarenie je mikrovlnné žiarenie alebo mikrovlnné žiarenie.
Všetky typy mikrovlnných rúr pre domácnosť majú jednu frekvenciu žiarenia 2450 MHz. Táto hodnota je medzinárodnou normou, ktorú musia výrobcovia domácich spotrebičov prísne dodržiavať, aby ich výrobky nezasahovali do prevádzky iných mikrovlnných zariadení.
Mikrovlnné žiarenie
Tepelný účinok mikrovlnného žiarenia objavil americký fyzik Percy Spencer v roku 1942. Bol to on, kto patentoval použitie zariadenia, ktoré generuje mikrovlnné rúry na varenie, čím položilo základy pre použitie mikrovlnných rúr v každodennom živote.
V priebehu niekoľkých nasledujúcich desaťročí bola táto technológia zdokonalená, čo umožnilo zavedenie hromadnej výroby jednoduchých a lacných zariadení pre rýchle ohrievanie jedla.
Na zahriatie akéhokoľvek materiálu v mikrovlnnej rúre je nevyhnutná prítomnosť dipólových molekúl, to znamená molekúl, ktoré majú opačné elektrické náboje na oboch koncoch.
V potravinách je ich hlavným zdrojom voda. Pod vplyvom mikrovlného žiarenia sa tieto molekuly začínajú zarovnávať pozdĺž silových línií elektromagnetického poľa a menia svoj smer asi 5 miliárd krát za sekundu. Trenie medzi nimi je sprevádzané uvoľňovaním tepla, ktoré ohrieva jedlo.
Mikrovlny však nemôžu preniknúť hlbšie ako 2 až 3 cm od povrchu produktu, takže všetko, čo je pod touto vrstvou, sa zahrieva v dôsledku tepelnej vodivosti z vyhrievaných oblastí.
Mikrovlnné vykurovanie
Magnetrónové zariadenie a jeho aplikácia
Vo väčšine typov mikrovlnných zariadení je magnetrón generátorom mikrovlnných frekvencií. Zariadenia, ktoré majú podobný princíp činnosti - klystróny a platinotróny, sa často nevyužívajú. Magnetrón sa prvýkrát použil v mikrovlnných rúrach v roku 1960. Najbežnejšie používanou technikou je viacdutinový magnetrón pozostávajúci z niekoľkých komponentov:
- Anóda. Je to medený valec, rozdelený do sektorov s hrubými kovovými stenami. Tieto volumetrické dutiny sú rezonátormi vytvárajúcimi kruhový oscilačný systém. Na anódu sa privádza napätie asi 4000 voltov.
- Katóda.Nachádza sa v strednej časti magnetrónu a je to valec, vo vnútri ktorého je žiarovka. V tejto časti zariadenia sa vyskytuje elektrónová emisia. Na ohrievač (vlákno) sa privádza napätie 3 volty.
- Prsteňové magnety. Elektromagnety alebo permanentné magnety s vysokým výkonom umiestnené v koncových častiach zariadenia sú potrebné na vytvorenie magnetického poľa nasmerovaného rovnobežne s osou magnetrónu. Pohyb elektrónov sa tiež uskutočňuje týmto smerom.
- Drôtená slučka Je pripojený ku katóde, upevnený v rezonátore a na výstupe do anténneho žiariča. Slučka sa používa na výstup mikrovlnného žiarenia do vlnovodu, po ktorom vstupuje priamo do mikrovlnnej komory.
Zariadenie Magnetron
Kvôli jednoduchosti dizajnu a nízkym nákladom našli magnetróny uplatnenie v mnohých oblastiach, ale najbežnejšie sú:
- V mikrovlnných rúrach. Okrem rýchleho varenia a rozmrazovania potravín v domácich peciach vám magnetróny tiež umožňujú vykonávať výrobné úlohy. Priemyselná mikrovlnná rúra môže zahrievať, sušiť, topiť, pražiť a vykonávať ďalšie činnosti. Je dôležité si uvedomiť, že mikrovlnnú rúru nemožno zapnúť prázdnu, pretože v tomto prípade nebude žiarenie nič absorbované a vráti sa späť do vlnovodu, čo môže viesť k jeho rozpadu.
- V radare. Radarová anténa pripojená k vlnovodu je vlastne kužeľový prívod a používa sa v spojení s parabolickým reflektorom (platňou). Magnetrón generuje silné krátke energetické impulzy s malou vlnovou dĺžkou, z ktorých časť sa odráža opäť do antény a potom do citlivého prijímača, ktorý spracováva signál a zobrazuje ho na obrazovke.
Magnetróny v radare
Princíp činnosti magnetrónu
Prevádzka mikrovlnnej rúry je založená na premene elektrickej energie na elektromagnetické žiarenie ultrafrekvenčnej energie, ktoré poháňa molekuly vody v potravinách. Molekuly dipólu, neustále sa meniaci smer, produkujú teplo, ktoré vám umožňuje rýchlo zahrievať produkty pri zachovaní ich prospešných vlastností. Zariadenie, ktoré generuje mikrovlny, je magnetrón.
Magnetrón je v skutočnosti elektro-vákuová dióda, pri ktorej prevádzke sa používa jav termionickej emisie. Tento jav sa vyskytuje počas zahrievania povrchu žiariča alebo katódy. Pod vplyvom vysokej teploty majú najaktívnejšie elektróny tendenciu opustiť svoj povrch, ale stane sa to iba vtedy, keď je na anódu pripojené napätie. V tomto prípade vzniká elektrické pole a elektróny sa začínajú pohybovať smerom k anóde, smerujúc pozdĺž jej silových čiar. Ak sú elektróny v magnetickom poli, ich trajektórie sa líšia v smere silových čiar.
Vákuová dióda
Magnetrónová anóda má tvar valca so systémom dutín alebo rezonátorov, vo vnútri ktorých je katóda s vláknom. Dva prstencové magnety umiestnené pozdĺž okrajov anódy vytvárajú vo vnútri anódy magnetické pole, vďaka ktorému sa elektróny nepohybujú priamo z katódy na anódu, ale menia svoju dráhu a otáčajú sa okolo katódy. V blízkosti rezonátorov im elektróny dávajú časť svojej energie, čo vedie k vytváraniu silného mikrovlnného poľa v ich dutinách, ktoré je vyvedené pomocou drôtenej slučky pripojenej k emitorovej anténe.
Na aktiváciu magnetrónu je potrebné na anódu pripájať vysoké napätie rádovo 3 až 4 000 voltov. Preto je magnetrón pripojený k domácemu napájaniu prostredníctvom vysokonapäťového transformátora. Spínací obvod mikrovlnnej rúry ďalej obsahuje vlnovod, ktorý prenáša žiarenie do komory, prepínací obvod, riadiacu jednotku, ako aj ochranné a chladiace prvky.Okrem toho vnútorné steny komory a tenká kovová sieťovina na dverách zariadenia bránia výstupu žiarenia za nimi.
Spínací obvod magnetrónu
Ako magnetrón ovplyvňuje mikrovlnnú energiu
Väčšina moderných výrobcov mikrovlnných rúr ponúka možnosť voľby výkonu zariadenia. Prevádzkový režim (rozmrazovanie alebo kúrenie) a rýchlosť ohrevu jedla závisia od tohto parametra. Konštrukčné prvky magnetrónu však neumožňujú zníženie jeho výkonu, a preto, aby sa znížila intenzita zahrievania, je doň dodávaná energia v určitých intervaloch. Tieto pauzy v činnosti magnetrónu sú viditeľné, ak zapnete mikrovlnnú rúru pri strednom výkone a počúvate zvuk jej práce.
Nie je to tak dávno, čo niektorí výrobcovia domácich spotrebičov oznámili výskyt niekoľkých modelov mikrovlnných rúr s invertorovým napájacím obvodom. Aplikácia tejto schémy umožnila nielen zväčšiť množstvo využiteľného priestoru v komore zmenšením rozmerov žiariča, ale tiež znížiť spotrebu energie zariadenia. Na rozdiel od bežných modelov sa teplota vykurovania v invertorových peciach mení plynulo, ale ich cena je omnoho vyššia.
Chladenie a ochrana magnetrónom
Počas prevádzky magnetrón vyžaruje veľké množstvo tepla, takže na jeho telo je nainštalovaný radiátor. Pretože prehrievanie je hlavným dôvodom zlyhania magnetrónu, na jeho ochranu sa používajú aj iné metódy:
- Tepelné relé. Toto zariadenie sa používa na ochranu magnetrónu a grilu, ak sú k dispozícii v modeli. Tepelná poistka je vybavená bimetalickou doskou, ktorú je možné nastaviť na špecifickú teplotu. Ak je táto hodnota prekročená, ohne sa a otvorí silový obvod.
- Ventilátor. Nielenže fúka magnetrónový žiarič studeným vzduchom, ale plní aj množstvo ďalších užitočných funkcií, ako napríklad chladenie elektronických komponentov zariadenia, cirkulácia vzduchu vo vnútri komory, zatiaľ čo gril pracuje, a tiež odvádzanie horúcej pary von cez špeciálne otvory.
- Zamykací systém. Niekoľko mikrospínačov riadi polohu mikrovlnných dverí, čím bráni zapnutiu magnetrónu, keď sú otvorené.
Tepelné relé
Je možné magnetrón vymeniť
Hlavnou výhodou moderných magnetrónov pre mikrovlnné rúry pre domácnosť je ich zameniteľnosť. Magnetróny vyrábané inými spoločnosťami budú vhodné pre rôzne modely mikrovlnných rúr, takže sa môžu v prípade potreby zmeniť. V tomto prípade bude jedinou nevyhnutnou požiadavkou súlad s elektrickou energiou. Magnetrón si môžete kúpiť v mnohých obchodoch s elektronikou, ale aby ste sa mohli správne rozhodnúť, musíte pochopiť jeho parametre a označenie. Najčastejšie sa v mikrovlnných vlnách inštalujú nasledujúce modely magnetrónu:
- 2M 213 (600 W menovitého výkonu a 700 W pri zaťažení);
- 2M 214 (1 000 W);
- 2M 246 (1150 W - najvyšší výkon).
Aj keď ste si preštudovali všetky potrebné parametre tohto zariadenia, neodporúča sa magnetrón doma vymieňať. Po prvé, bude ťažké ho odstrániť sami, a po druhé, iba kvalifikovaný odborník môže zaistiť jeho bezpečnú prevádzku po inštalácii.
Štandardná konfigurácia magnetrónu
Diagnostika porúch a príčiny ich výskytu
Výmena magnetrónu môže vyžadovať pomerne značné finančné náklady, takže pred zakúpením nového zariadenia musíte diagnostikovať staré zariadenie, aby ste sa uistili, že skutočne nefunguje. Testovanie sa môže vykonávať doma pomocou konvenčného testera. Vyžaduje si to:
- Odpojte mikrovlnnú rúru.
- Odstráňte ochranný kryt a vizuálne skontrolujte diel.
- „Vyzváňajte“ hlavné prvky dosky plošných spojov pomocou testera alebo „multimetra“.
- Skontrolujte tepelné relé.
diagnostika
Na konci diagnózy môžete vyvodiť závery o poruche určitých častí. Medzi hlavné dôvody zlyhania magnetrónu patrí:
- Chybné vákuové viečko. Môžete ho nahradiť sami jednoduchým zdvihnutím podobnej čiapky od iného magnetrónu. Sedadlá týchto čiapok majú štandardnú konfiguráciu.
- Rozbitie ohrievača. na zapnutie prázdnej mikrovlnnej rúry alebo nesprávne zaťaženie magnetrónu sa prehrieva, čo môže viesť k nadmernému vláknu a zlomeniu. Pre jeho diagnostiku je potrebné zmerať odpor medzi nohami kondenzátora. Ak je jeho hodnota v rozsahu 5 až 7 ohmov, kúrenie pracuje.
- Porucha priechodového kondenzátora. Ak tester nevykazuje medzi svojimi kontaktmi hodnotu „nekonečného“ odporu, je potrebné vymeniť kondenzátor.
