Как устроен магнетрон: принцип работы и применение в микроволновой печи

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.

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.

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.

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.

[stextbox id=’info’]Лучше всего, выкрутить старую деталь и отправиться в сервис с ней, чтобы специалисты подобрали вам нужную.[/stextbox]

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.

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.

[stextbox id=’warning’]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.[/stextbox]

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.

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.

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.

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.

[stextbox id=’info’]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.[/stextbox]

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.

Заключение

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