El principi de funcionament i la inclusió del magnetró del forn de microones

Un forn de microones s’ha establert fermament i s’ha convertit en un dels atributs imprescindibles de qualsevol apartament. Aquest electrodomèstic permet escalfar o cuinar aliments en qüestió de minuts amb l’ajuda d’una radiació invisible a l’ull.

Però, per esbrinar d’on prové aquesta radiació i quina seguretat és per als humans, cal entendre el dispositiu i el principi de funcionament d’un magnetró de microones, que és un generador d’ones d’alta freqüència.

Magnetró

Què són els microones i com escalfen els aliments

La radiació al microones s’anomena radiació electromagnètica amb una longitud d’ona d’1 mm a 1 m. Aquest tipus de radiació s’utilitza no només per a usos domèstics, sinó també en sistemes de navegació i radar i, a més, proporciona comunicacions mòbils i televisió per satèl·lit.

Es poden generar microones de forma artificial i natural (per exemple, al Sol). Un altre nom de microones és la radiació de microones o microones.

Tots els tipus de forns de microones domèstics tenen una freqüència de radiació única de 2450 MHz. Aquest valor és una norma internacional a la qual s’han de complir els fabricants d’electrodomèstics estrictament perquè els seus productes no interfereixin amb el funcionament d’altres dispositius de microones.

Radiació de microones

L’efecte tèrmic de la radiació de microones va ser descobert pel físic nord-americà Percy Spencer el 1942. Va ser ell qui va patentar l’ús d’un dispositiu que genera microones per cuinar, sentant així les bases per a l’ús de forns de microones a la vida quotidiana.

Durant les pròximes dècades, aquesta tecnologia es va perfeccionar, cosa que va permetre establir una producció massiva de dispositius senzills i barats de forma ràpida escalfament d'aliments.

Per escalfar qualsevol material en un forn de microones, és necessària la presència de molècules dipològiques, és a dir, molècules amb càrregues elèctriques oposades als dos extrems.

En els aliments, la seva principal font és l’aigua. Sota la influència de la radiació de microones, aquestes molècules comencen a alinear-se al llarg de les línies de força del camp electromagnètic, canviant la seva direcció aproximadament 5.000 milions de vegades per segon. La fricció entre ells va acompanyada de l’alliberament de calor, que escalfa el menjar.

Tot i això, els microones no són capaços de penetrar a més de 2-3 cm de la superfície del producte, de manera que tot el que hi ha sota aquesta capa s’escalfa a causa de la conductivitat tèrmica de les zones escalfades.

Calefacció a microones

Dispositiu Magnetron i la seva aplicació

En la majoria de tipus d'equips de microones, un magnetró és un generador de freqüències de microones. Els dispositius que són similars en el seu principi d’acció - klystrons i platinotrons, no s’utilitzen tan àmpliament. El magnetron es va utilitzar per primera vegada als forns de microones el 1960. La tècnica més utilitzada és un magnetró de diverses cavitats que consta de diversos components:

1. Ànode És un cilindre de coure, dividit en sectors amb parets metàl·liques gruixudes. Aquestes cavitats volumètriques són els ressonadors que creen el sistema d’oscil·lació de l’anell. A l’ànode s’aplica un voltatge d’uns 4.000 volts.
2. Càtode.Es troba a la part central del magnetró i és un cilindre, dins del qual hi ha un filament incandescent. L’emissió d’electrons es produeix en aquesta part del dispositiu. S’aplica una tensió de 3 volts al escalfador (filament).
3. Imants d’anell. Els electroimants o imants permanents d’alta potència, situats a les parts finals del dispositiu, són necessaris per crear un camp magnètic dirigit paral·lel a l’eix del magnetró. El moviment d’electrons també es realitza en aquesta direcció.
4. Llaç de filferro Està connectat al càtode, fixat en el ressonador i sortida a l'emissor d'antena. El bucle s'utilitza per produir radiació de microones a la guia d'ona, després d'aquest entra directament a la cambra de microones.

Dispositiu Magnetron

A causa de la senzillesa del disseny i el baix cost, els magnetrons han trobat aplicació en molts camps, però són més habituals:

• En forns de microones. A més de cuinar ràpidament i descongelar aliments als forns domèstics, els magnetrons també permeten realitzar tasques de producció. Un microones industrials poden escalfar, assecar, fondre, rostir i molt més. És important recordar que el microones no es pot engegar, ja que en aquest cas la radiació no s’absorbeix per res i tornarà a la guia d’ones, cosa que pot provocar la seva fallada.
• En radar. L’antena de radar connectada a la guia d’ona és en realitat un aliment cònic i s’utilitza conjuntament amb un reflector parabòlic (placa). El magnetró genera potents polsos d’energia curta amb una petita longitud d’ona, una part de la qual, reflectida, torna a l’antena i després al receptor sensible, que processa el senyal i el mostra a la pantalla.

Magnetrons en radar

El principi de funcionament del magnetró

El funcionament del forn de microones es basa en la conversió de l’energia elèctrica en radiació electromagnètica d’ultradreta freqüència, que condueix les molècules d’aigua als aliments. Les molècules de dipol, canviant constantment de direcció, produeixen calor, cosa que permet escalfar ràpidament els productes, mantenint les seves propietats beneficioses. El dispositiu que genera microones és un magnetró.

El magnetró, de fet, és un díode electro-buit, en el funcionament del qual s’aplica el fenomen de l’emissió termionista. Aquest fenomen es produeix durant l'escalfament de la superfície de l'emissor o del càtode. Sota la influència de la temperatura alta, els electrons més actius solen sortir de la seva superfície, però això només passarà quan s’aplica tensió a l’ànode. En aquest cas, sorgeix un camp elèctric i els electrons comencen a moure’s cap a l’ànode, dirigint-se al llarg de les seves línies de força. Si els electrons es troben en el camp magnètic, les seves trajectòries es desvien en la direcció de les línies de força.

Díode al buit

L’ànode magnetró té la forma d’un cilindre amb un sistema de cavitats, o ressonadors, a l’interior dels quals hi ha un càtode amb un filament. Dos imants d’anells situats al llarg de les vores de l’ànode creen un camp magnètic a l’interior de l’ànode, a causa del qual els electrons no es mouen directament del càtode a l’ànode, sinó que canvien de trajecte, girant al voltant del càtode. A prop dels ressonadors, els electrons els proporcionen part de la seva energia, la qual cosa condueix a la formació d’un potent camp de microones a les seves cavitats, que es produeix mitjançant un llaç de fil connectat a l’antena emissora.

Per accionar el magnetró, cal aplicar a l’ànode una alta tensió de l’ordre de 3-4 mil volts. Per tant, el magnetró està connectat a una font d'alimentació de la llar mitjançant un transformador d'alta tensió. A més, el circuit de commutació del forn de microones inclou una guia d'ones que transmet radiacions a la cambra, un circuit de commutació, una unitat de control, així com elements de protecció i refrigeració.A més, les parets interiors de la cambra i una fina malla metàl·lica a la porta de l’aparell impedeixen la sortida de radiació més enllà d’aquesta.

Circuit de commutació de magnetrons

Com afecta un magnetró a la potència de microones

La majoria de fabricants moderns de forns de microones ofereixen l’opció de triar la potència del dispositiu. Al seu torn, el mode de funcionament (descongelació o calefacció) i la taxa de calefacció dels aliments depenen d’aquest paràmetre. Tot i això, les característiques de disseny del magnetró no permeten reduir la seva potència, per tant, per reduir la intensitat de calefacció, se li subministra energia a certs intervals. Aquestes pauses en el funcionament del magnetró es poden veure si activeu el microones a mitja potència i escolteu el so del seu treball.

No fa gaire, alguns fabricants d’electrodomèstics van anunciar l’aparició de diversos models de forns de microones amb un circuit d’alimentació d’inversor. L’aplicació d’aquest esquema va permetre no només augmentar la quantitat d’espai útil a la cambra reduint les dimensions de l’emissor, sinó també reduir el consum d’energia del dispositiu. A diferència dels models convencionals, la temperatura de calefacció en forns de tipus inversor canvia sense problemes, però el seu cost és molt més elevat.

Protecció i refrigeració Magnetron

Durant el funcionament, el magnetró emet una gran quantitat de calor, de manera que un radiador està instal·lat al seu cos. Com que el sobreescalfament és el motiu principal del fracàs del magnetró, també es fan servir altres mètodes per protegir-lo:

1. Relé tèrmic. Aquest dispositiu s'utilitza per protegir el magnetró, així com la graella, si està disponible al model. El fusible tèrmic està equipat amb una placa bimetàl·lica que es pot ajustar a una temperatura específica. Si se supera aquest valor, es doblega i s’obre el circuit d’alimentació.
2. El ventilador. No només bufa el radiador del magnetró amb aire fresc, sinó que també realitza una sèrie d’altres funcions útils, com ara refrigerar els components electrònics del dispositiu, circular l’aire per la cambra mentre funciona la graella i també treure vapor calent a través d’obertures especials.
3. Sistema de bloqueig. Diversos microinterruptors controlen la posició de la porta del microones, evitant que el magnetró s’encengui quan està obert.

Relé tèrmic

És possible substituir el magnetró

El principal avantatge dels magnetrons moderns per als forns de microones domèstics és la seva intercanviabilitat. Els magnetrons produïts per altres empreses seran adequats per a diversos models de forns de microones, de manera que es poden canviar si cal. En aquest cas, l’únic requisit necessari serà el compliment de la potència. Podeu comprar un magnetró a moltes botigues d’electrònica, però, per tal de prendre la decisió correcta, heu d’entendre els seus paràmetres i l’etiquetatge. Molt sovint, els següents models de magnetrons s’instal·len a microones:

• 2M 213 (600 watts de potència nominal i 700 watts sota càrrega);
• 2M 214 (1000 W);
• 2M 246 (1150 W - la màxima potència).

Tot i haver estudiat tots els paràmetres necessaris d’aquest dispositiu, no es recomana substituir el magnetró a casa. En primer lloc, serà molt difícil eliminar-lo tu mateix i, en segon lloc, només un especialista qualificat pot assegurar el seu funcionament segur després de la instal·lació.

Configuració estàndard de magnetrons

Diagnòstic de desperfectes i raons de la seva ocurrència

La substitució d’un magnetró pot requerir costos financers força importants, per la qual cosa, abans de comprar un dispositiu nou, heu de diagnosticar l’antic per assegurar-vos que realment no funciona correctament. Les proves es poden fer a casa mitjançant un tester convencional. Això requerirà:

1. Desconnecteu el microones.
2. Traieu la coberta protectora i inspeccioni visualment la peça.
3. “Truqueu” els elements principals de la placa de circuit imprès mitjançant un tester o “multímetre”.
4. Inspeccionar el relé tèrmic.

Diagnòstics

Al final del diagnòstic, podeu treure conclusions sobre el mal funcionament de certes parts. Els principals motius de la fallada del magnetró són els següents:

• Tap de buit defectuós. Podeu substituir-lo vosaltres mateixos simplement recollint un capell similar d’un altre magnetró. Els seients d’aquests taps tenen una configuració estàndard.
• Ruptura de l'escalfament. At encendre el microones buit o una càrrega indeguda del magnetró es sobreescalfa, cosa que pot provocar un excés de filament i trencament. Per al seu diagnòstic, cal mesurar la resistència entre les cames del condensador. Si el seu valor està en el rang de 5-7 ohms, el calefactor funciona.
• Avaria del condensador de pas. Si el provador no mostra un valor de resistència “infinit” entre els seus contactes, cal substituir el condensador.