Магнетрон: что это такое, принцип работы, история изобретения, устройство

Что такое магнетрон

Микроволновые печи могут сильно различаться, но есть одна деталь, без которой не обходится ни одна существующая модель, будь то Samsung, Philips или другой известный бренд. Именно от качественного магнетрона зависит вся работа микроволновой печи. Что это за деталь?

1. Для отправки волн устройство оснащено специальной антенной.
2. Для изоляции антенны от рабочей поверхности используется специальный цилиндр из качественного металла.
3. За распределение магнитных полей отвечает специальный магнитопровод.
4. А вот за распределение токов отвечают магниты.
5. Чтобы деталь не перегревалась, важным компонентом для нее является радиатор.
6. Чтобы излучение микроволновки не вызывало повреждений, магнетрон снабжен специальными фильтрами.

Магнетрон — что это такое.

Схема устройства

Такая конструкция, как магнетрон, понятна только профессионалам. Самостоятельный ремонт – процесс кропотливый и неблагодарный. Если вы уверены, что проблема именно в нем, лучше обратиться к специалисту. После изучения устройства магнетрона становится понятно, что не вся деталь выходит из строя.

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

1. Одним из важных компонентов магнетрона является специальный колпачок, поддерживающий вакуум в трубке. Если проблема в нем, заменить его не составит труда.
2. Если деталь перегревается, радиатор вышел из строя.
3. Из-за перегрева нить накала может порваться. Для диагностики этой ошибки нужен специальный тестер. В рабочем состоянии провод показывает напряжение 5-7 Ом. При выходе из строя напряжение упадет до 2-3 Ом, при обрыве прибор покажет бесконечность.
4. Ошибки фильтра проверяются тестером. Если деталь исправна, прибор покажет бесконечность, в случае поломки вы увидите числовое сопротивление.

Есть поломки, которые вы не можете диагностировать самостоятельно. Для этого нужны не только знания, но и специальное оборудование.

Микроволновый блок.

Магнетрон представляет собой специальное электронное устройство, в котором генерация СВЧ-колебаний (СВЧ-колебаний) осуществляется путем модуляции потока электронов по скорости. Магнетроны значительно расширили область нагрева токами высокой и сверхвысокой частоты.

Сферы применения магнетронов

Помимо обычных микроволновых печей, магнетроны используются в различных отраслях промышленности, а также при производстве радиолокационных систем. В зависимости от сферы использования магнетроны имеют определенные функции:

• Для работы в радиолокационных установках блок крепится к конической антенне с параболическим отражателем. Управление осуществляется с помощью коротких импульсов высокой интенсивности. Излучаемая микроволновая энергия улавливается чувствительным приемником. Обработанный сигнал выводится на электронно-лучевую трубку.
• Для работы радиолокационных станций используются коаксиальные магнетроны, характеризующиеся быстрым изменением частоты. Их целесообразно использовать для расширения тактико-технических возможностей локаторов.
• В магнетронах, устанавливаемых в бытовых микроволновых печах, имеется прозрачное отверстие, выходящее в рабочую камеру прибора. Использование пустой духовки может повредить прибор, так как микроволны не отражаются, а поглощаются волноводом.

В промышленности магнетроны применяют для обеззараживания и сушки зерновых культур. Микроволновые технологии используются при пастеризации и стерилизации молока и других жидких продуктов. Они эффективны при соблюдении технологического режима при сушке лекарственных трав или древесины. В химической промышленности магнетроны используются при производстве различных кислот и разложении нитратов.

Возможна ли замена своими руками

Любой тип магнетрона для микроволновок LG можно заменить на аналогичный другой. Аналогичным образом можно заменить микроволновку Samsung на подходящий по мощности элемент другой фирмы. Если модель бытовой микроволновой печи выпущена очень давно, найти деталь соответствующей марки очень сложно. Возможно, производитель уже снял этот тип с производства.

Но даже если вы знаете принцип работы магнетрона, не стоит ремонтировать такую ​​технику дома самостоятельно.

Купить магнетрон для микроволновки 2М218 JF Daewoo можно самостоятельно, заказав его в специализированных магазинах или напрямую у производителя. Стоит около 2 тысяч рублей.

Как проверить прибор

Цена замены этой детали настолько высока, что многие предпочитают купить новую микроволновку, а не ремонтировать старую. Прежде чем отправлять поврежденное устройство в мусорку, убедитесь, что проблема именно в этой дорогостоящей детали. Для этого нужно проделать определенные манипуляции:

1. Первое, что вы должны сделать, чтобы проверить магнетрон, это отключить питание микроволновой печи, отключив устройство от сети.
2. Осмотрите внутреннюю часть микроволновой печи. В случае выхода из строя магнетрона вы обнаружите оплавленные участки, потемневшие или обгоревшие стены.
3. Если внешних признаков нет, необходимо провести диагностику тестером.
4. Проверьте, исправен ли предохранитель.

Основными признаками того, что магнетрон вышел из строя, являются посторонние шумы, дым или искры из духовки. После таких внешних проявлений микроволновая печь перестает работать должным образом. Если у вас дорогая модель микроволновки, все же разумнее заменить сломанную деталь, а не покупать новую плиту. Конечно, лучше всего обратиться в сервисный центр, но можно попробовать заменить самостоятельно.

При покупке нового магнетрона обратите внимание на подходящую мощность, подходящие контакты и крепежные отверстия. В противном случае вы рискуете приобрести бесполезный предмет. В таблице ниже показаны возможности и взаимозаменяемость устройства.

Это интересно! Все о полупроводниковых диодах.

подключить новый магнетрон несложно, так как у него всего два основных контакта. Подробная информация обо всех обозначениях есть на схеме, самое главное проверить соответствие следующих частей устройства:

1. Антенна должна соответствовать диаметру заводской.
2. Убедитесь, что новое устройство плотно прилегает к волноводу.
3. Длина неисправной антенны должна соответствовать новой.

Микроволновая печь – незаменимый помощник на любой кухне. С ее помощью можно быстро разогреть еду и приготовить вкусное блюдо. Поломка этого технического чуда вызывает некоторый ступор и парализует нормальный ритм жизни. Многие из существующих неисправностей микроволновки можно устранить самостоятельно, но при выходе из строя магнетрона следует обратиться к специалисту. Делать 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 представляют собой объемные резонаторы, образующие систему колеблющихся колец.
• Катод. Имеет цилиндрическую форму. Внутри есть утеплитель.
• Внешние электромагниты или постоянные магниты. Они создают магнитное поле, параллельное оси прибора.
• Петля. Он используется для излучения микроволновых частот и закреплен в резонаторе.

Резонаторы создают кольцевую систему колебаний. В их окрестностях электронные лучи воздействуют на электромагнитные волны. Поскольку эта система выполнена замкнутой, ее можно возбудить только на определенных частотах колебаний. При приближении других частот к рабочей частоте происходят скачки частоты и нарушается стабильность работы устройства.

Из чего сделан магнетрон

Для устранения таких негативных эффектов магнетроны с одними и теми же резонаторами комплектуются разными пучками, либо применяются магнетроны с разными размерами резонаторов. Магнетроны делятся по типу резонаторов:

• Шпатель.
• Раздельное отверстие.
• Раскол.

Магнетроны используют движение электронов в перпендикулярных магнитных и электрических полях, создаваемых в кольцевом зазоре между анодом и катодом. Между ними приложено напряжение (анод), создающее радиальное электрическое поле. Под действием этого поля электроны вырываются из нагретого катода и устремляются к аноду.

Анодный блок помещается между полюсами магнита, образующего магнитное поле, направленное вдоль оси магнетрона. Магнитное поле действует на электрон и отклоняет его по спирали. В зазоре между анодом и катодом образуется вращающееся облако, похожее на колесо со спицами. Электроны возбуждают высокочастотные колебания в объемных резонаторах.

В отдельности каждый резонатор представляет собой колебательную систему. Магнитное поле сосредоточено внутри резонатора, а электрическое поле сконцентрировано вблизи дорожек. Энергия передается от магнетрона с помощью индуктивной петли. Он размещен в соседних резонаторах. Электричество подключается к нагрузке через коаксиальный кабель.

Нагрев токами высокой частоты осуществляется в волноводах различного сечения или в объемных резонаторах. Также нагрев может производиться электромагнитными волнами.

Установки работают на выпрямленном токе по простой схеме выпрямления. Устройства с низким энергопотреблением могут работать от переменного тока. Рабочая частота тока магнетрона может достигать 100 ГГц, мощностью до нескольких десятков киловатт в постоянном режиме и до 5 мегаватт в импульсном режиме.

Устройство магнетрона довольно простое. Его стоимость невысока. Поэтому такие качества в сочетании с повышенной теплоотдачей и разнообразным использованием токов высокой частоты открывают большие возможности для использования в различных сферах жизни.

Внутренняя структура магнетрона.

Видео: что такое магнетрон

Магнетрон генерирует СВЧ колебания и обеспечивает высокую выходную мощность, несмотря на небольшой вес и компактные размеры. В непрерывном режиме мощность устройства может достигать десятков киловатт. Максимальная мощность в пульсирующем режиме работы составляет 5 МВт. Мощность магнетронов, установленных в большинстве микроволновых печей, составляет 650-850 Вт.

Читайте также: Терморегуляторы

Магнетроны малой мощности питаются переменным током. Для более мощных устройств требуется выпрямленный рабочий ток. Магнетроны работают на разных частотах в диапазоне 0,5 — 100 ГГц.

Как магнетрон влияет на мощность СВЧ

Большинство современных производителей микроволновых печей предлагают возможность выбора мощности устройства. От этого параметра, в свою очередь, зависит режим работы (разморозка или подогрев) и скорость разогрева пищи. Однако конструктивные особенности магнетрона не позволяют уменьшить мощность, поэтому для снижения интенсивности нагрева к нему через определенные промежутки времени подают ток. Эти паузы в работе магнетрона можно почувствовать, если включить микроволновку на среднюю мощность и прислушаться к звуку ее работы.

Не так давно некоторые производители бытовой техники анонсировали появление ряда моделей микроволновых печей с инверторной схемой. Использование этой схемы позволило не только увеличить количество полезного пространства в камере за счет уменьшения габаритов излучателя, но и снизить энергопотребление устройства. В отличие от обычных моделей, температура нагрева в печах инверторного типа меняется плавно, но затраты на них значительно выше.

Типы устройства

Основные типы магнетронов

• Многокамерные агрегаты. Они содержат анодные блоки с несколькими резонаторами. Блоки состоят из разных типов резонаторов. В диапазоне длин волн 10 см магнетрон имеет КПД 30%. Вывод высокочастотного излучения осуществляется сбоку в щель резонатора.
• Единицы обратного хода. Они бывают двух видов: коаксиальные и обычные. Такие магнетроны способны выдавать высокочастотные импульсы длительностью 700 наносекунд с энергией 250 Дж. Коаксиальный тип магнетрона содержит стабилизирующий резонатор. Он имеет отверстия во внешней стенке, а также ферритовые стержни с намагничивающими катушками.

Сфера использования магнетронов

• В радиолокационных установках антенна соединена с волноводом. Фактически это щелевой волновод, или конический рупорный облучатель вместе с отражателем в виде параболы (тарелки). Магнетрон управляется короткими мощными импульсами напряжения. В результате формируется короткий энергетический импульс короткой длины волны. Небольшая часть этой энергии возвращается в антенну и волновод, а затем в чувствительный приемник. Сигнал обрабатывается и подается на электронно-лучевую трубку на экране радара.
• В бытовых микроволновых печах волновод имеет отверстие, не мешающее радиоволнам в варочной камере. Важным условием работы микроволновой печи является условие, чтобы во время работы духовки в камере находились продукты. В этом случае микроволны поглощаются продуктами и не возвращаются в волновод. Стоячие волны в микроволновой печи могут вызывать искры. При длинной искре магнетрон может выйти из строя. Если не хватает продуктов для приготовления в микроволновке, лучше поставить в камеру дополнительный стакан воды, чтобы лучше поглощать волны.
• В радиолокационных станциях используются коаксиальные магнетроны с быстрым изменением частоты. Это позволяет расширить тактико-технические возможности локаторов.

Проверка магнетрона тестером.

Выбор и приобретение детали

Чтобы купить магнетрон для бытовой микроволновой печи самостоятельно, необходимо изучить и разобраться в маркировке, узнать, какие бывают их виды и их параметры. Их номинальная мощность составляет 1150 Вт. Перед покупкой необходимо сравнить цену магнетрона со стоимостью всей печи, и не забыть о стоимости ремонтных работ. Вполне возможно, что смысла в ремонте не будет.

Можно ли заменить самостоятельно

На разные модели микроволновых печей можно установить магнетрон других производителей. Главное, чтобы он подходил по мощности, в настоящее время нет проблем купить его в торговой сети. Исключение составляют модели, которые уже сняты с производства. Однако, даже если вы разбираетесь в микроволновке, не рекомендуется производить замену деталей в домашних условиях, так как это должны делать квалифицированные специалисты, способные обеспечить безопасную эксплуатацию устройства. Кроме того, сделать это самостоятельно будет довольно проблематично.

Работа микроволновки

Пища содержит воду, состоящую из заряженных частиц. Пища в микроволновой печи нагревается за счет воздействия высокочастотных волн. Молекулы воды действуют как диполь, поскольку они проводят волны электрического поля.

Функции микроволновки

Разогрев еды в микроволновке

Большинство микроволновых печей используются только для разогрева пищи. Но эта техника способна на большее. С ним можно даже приготовить шашлык, курицу-гриль, запечь картошку и так далее.

Единственное, для режима «гриль» требуется мощность 1500 Вт, а значит, света «тянуть» духовку будет очень много. Да и магнетрон — блок, генерирующий излучение, не вечен.

Поэтому чем реже вы пользуетесь духовкой, тем дольше она прослужит. Сегодня мало кто полностью отказывается от традиционных плит в пользу микроволновых печей.

Перечень функций, имеющихся в микроволновых печах, и их назначение:

• мобильный мангал. Позволяет изменить угол наклона. Те, кто предпочитает курицу-гриль, выбирают духовки с этой функцией;
• конвекция. Обдувайте продукты горячим воздухом. По словам производителей, эта функция предназначена для выпечки. Правда, модели духовок с ним дорогие, тяжелые и громоздкие. Неудивительно, так как сзади оборудования расположен достаточно большой вентилятор, который нагнетает воздух;
• биопокрытие. В противном случае — керамическое покрытие, хотя производители называют их по-разному. Его преимущества: долговечность, прочность, биологическая инертность (микробы не будут размножаться внутри духовки, даже если ее долго не мыть). Чем дороже модель микроволновки, тем более «навороченное» в ней покрытие;
• авто приготовление. Эта функция присутствует в продуктах LG. Есть программы полностью автоматизированные, предназначенные для создания конкретного блюда. Например, готовится каша. При таком режиме остается только выбрать вес продукта, а мощность и время устанавливаются автоматически;
• оттаивание. Все просто – печь работает на минимальной мощности, необходимой для разморозки продуктов;
• Интеллоувейв. Система, позволяющая равномерно разогревать пищу, например, большой кусок мяса. Встроенные датчики «следят» за отдельными участками продукта, определяют температуру поверхности и регулируют мощность;
• подача пара. Дополнительная функция, предотвращающая высыхание продуктов во время приготовления;
• вентиляция рабочей камеры. Это полезно, если вы хотите, чтобы новое блюдо не пропиталось оставшимися запахами.

Это основные функции, но они постоянно дополняются новыми.

Назначение и принцип работы магнетрона

Магнетрон — это мощное электронное устройство, которое генерирует высокочастотные микроволны, изменяя поток электронов. Молекулы воды, которые обязательно присутствуют в продуктах, обладают хорошей электропроводностью. Под действием микроволновых магнитных колебаний, создаваемых магнетроном, они начинают двигаться с большой скоростью, при этом нагревая пищу.

В бытовой технике используется многорезонаторный магнетрон, где на электроны действуют одновременно три поля:

1. микроволновая печь;
2. электрический;
3. магнитный.

Предназначение кулера в микроволновой печи

Охладитель — один из важнейших компонентов микроволновой печи; без него устройство не будет работать должным образом. Благодаря ему выполняются следующие функциональные задачи:

• Охлаждение магнетрона для обеспечения его правильной работы.
• Охлаждение других компонентов системы, которые также могут выделять тепло, например электронных схем.
• Некоторые модели микроволновых печей оснащены функцией гриля и установлен кулер для охлаждения термостата.
• Для создания избыточного давления в полости, куда помещается пища. За счет этого удаляются воздух и пары, которые удаляются через специализированные вентиляционные каналы.

В микроволновых печах охлаждение осуществляется одним вентилятором, который распределяет воздух по камере через специальные вентиляционные отверстия, направляющие воздух к деталям для их охлаждения.

Как повесить кронштейн на стенку микроволновки

Схема СВЧ печи

Хорошим примером является модель микроволновой печи Samsung RE290D. Принципиальная схема поможет понять, как работают духовки любого производителя. Отличаться они могут только конкретными модификациями. Сама композиция показана на картинке.

С левой стороны заметно, что заземляющий контакт вилки подключен к крышке, а корпус отключен от центральной точки конденсаторной развязки к фильтру, что снижает высокочастотные помехи излучения.

В районе ввода питания находится предохранитель унифицированного типа — ФУ1. Для проверки состояния используют электрические методы – прозванивают цепь мультиметром, работающим в режиме омметра.

Есть второй предохранитель, который защищает микроволновку от аварийного срабатывания, например, при неисправности микропереключателей дверцы.

Для того, чтобы магнетрон, источник излучения, начал «работать», контакт здоровья двери размыкается, а все остальные замыкаются. Если отключить и их, и некоторые, то напряжение питания снимется с высоковольтного трансформатора.

В схеме имеются термопредохранители-датчики (2 шт.), которые в зависимости от температуры корпуса магнетрона и рабочей камеры открываются и закрываются. Во-первых, периодическая работа. Защищает магнетрон от перегрева. Второй работает, если неисправен вентилятор или забиты вентиляционные отверстия.

Микроволновая печь Самсунг RE290D

Контакт реле безопасности соединяет таймеры и двигатели охлаждающих вентиляторов. Если «Контроль предохранителя» перегорит, катушка реле выйдет из строя.

Переключатель, отвечающий за выбор тока, расположен на таймере. Он, следуя алгоритмам, снимает напряжение с цепи магнетрона.

Резистор R1 кратковременно снижает пусковой ток трансформатора. Для этого требуется исправный контакт реле «Inrush Relay».

Его задача — ограничить импульс, вызванный разрядкой конденсатора (он может получить заряд перед включением). Это обеспечивает плавный запуск микроволновой печи.

Схема этой духовки Самсунг проста для тех, кто в этом разбирается. Основным отличием микроволновых печей являются электронные компоненты, отличающиеся конструкцией и функциональностью.

Возможные неисправности

Внутренняя схема магнетрона содержит множество деталей, и в случае поломки причина может крыться именно в них. Бывает, что одна из деталей пришла в негодность, но влияет на работу всего светильника. Вы должны понять, что вызывает ошибку, и решить проблему в домашних условиях. Как именно, мы расскажем далее.

• Металлический колпачок отвечает за поддержание вакуума внутри трубки. Часто ломается и требуется новая замена;
• Радиатор может прийти в негодность, если деталь сгорит;
• Нить накала может порваться из-за перегрева. Для обнаружения такой неисправности требуется специальный прибор;
• Фильтр также может перестать нормально работать, следует проверить тестером. Исправный элемент покажет бесконечность, а сломанный элемент покажет численное сопротивление;
• Изменение плотности детали из-за перегрева;
• Поломка высоковольтного диода;
• Выход из строя высоковольтного конденсатора;
• Разомкнуть контакты предохранителя, основная задача которого не допустить перегрева.

Из чего состоит магнетрон

Все устройства, генерирующие СВЧ волны, независимо от выходных характеристик имеют одинаковую конструкцию. Схема магнетрона состоит из следующих частей:

• анодный блок, представляющий собой толстостенный металлический цилиндр, в стенках которого имеются отверстия (резонаторы), необходимые для образования кольцевой колебательной системы;
• катод цилиндрический, во внутренней полости встроен нагреватель;
• электромагнит или внешний магнит, создающий магнитное поле;
• петля из проволоки, прикрепленная к резонатору и служащая для излучения энергии.

Резонаторы устройства выполняют тормозную функцию. В них электромагнитные волны сталкиваются с электронным пучком. В результате этого взаимодействия высокочастотное поле получает часть своей энергии от электронов, вывод которых осуществляется с помощью петли связи, закрепленной на анодном блоке.

Устройство будет работать ровно только в том случае, если разница между рабочей и резонансной частотой будет не менее 10%. При небольшой разнице частот используется колебательная система с несколькими резонаторами, где четные и нечетные резонаторы различны по размеру.

Установка и подключение нового устройства

Заменить магнетрон стоит после визуальной диагностики и попыток установки, если ничего не получилось, пора устанавливать новую деталь. Помощь в подключении магнетрона вам могут оказать в сервисном центре, но сделать это самостоятельно не составит труда.

При покупке следует быть внимательным: выбирать деталь, аналогичную старой по мощности и расположению выводов. Поскольку у магнетрона всего два контакта, подключить его не составит труда. Стоит обратить внимание на некоторые нюансы:

• длина нового магнетрона, а также диаметр антенны должны соответствовать сломанной части;
• при установке следите за тем, чтобы деталь достаточно плотно прилегала к волноводу.

Лучше всего обратиться со старой запчастью в сервисный центр, где обученный персонал подберет нужный продукт и установит его.

Микроволновая печь.

Основные преимущества магнетронов

Поскольку рабочие частоты СВЧ-передатчиков на несколько порядков ниже, чем у инфракрасных или световых источников, глубина проникновения излучаемых ими волн значительно выше. При высоких частотах обрабатываемый объект нагревается только снаружи, а остальной объем нагревается за счет процесса теплопроводности, что приводит к ухудшению качественных характеристик.

Использование микроволн предпочтительнее лучистого тепла, когда требуется быстрый нагрев, приготовление или сушка пищи. Использование магнетрона не влияет на их вкус и внешний вид, а содержание витаминов и других полезных веществ практически не меняется.

Использование микроволновых печей помогает снизить затраты на электроэнергию. Это связано со следующими преимуществами СВЧ-технологии:

• точный контроль температуры;
• высокая плотность энергии и мощности;
• хороший фокус;
• мгновенно выключается и включается.