Mikrovlnná trouba se stala pevně zavedenou a stala se jedním z nezbytných atributů jakéhokoli bytu. Tento domácí spotřebič vám umožní zahřát nebo vařit jídlo během několika minut pomocí záření neviditelného pro oko.
Abychom však zjistili, odkud toto záření pochází a jak bezpečné je pro člověka, je nutné pochopit zařízení a princip fungování mikrovlnného magnetronu, který je generátorem vysokofrekvenčních vln.
Magnetron
Co jsou mikrovlny a jak ohřívají jídlo
Mikrovlnné záření se nazývá elektromagnetické záření s vlnovou délkou 1 mm až 1 m. Tento typ záření se používá nejen pro domácí účely, ale také v navigačních a radarových systémech, a navíc poskytuje celulární komunikaci a satelitní televizi.
Mikrovlny mohou být generovány uměle i přirozeně (například na Slunci). Další název pro mikrovlnné trouby je mikrovlnné záření nebo mikrovlnná trouba.
Všechny typy domácích mikrovlnných pecí mají jednu frekvenci záření 2450 MHz. Tato hodnota je mezinárodní standard, který výrobci domácích spotřebičů musí přísně dodržovat, aby jejich výrobky nerušily provoz jiných mikrovlnných zařízení.
Mikrovlnné záření
Tepelný účinek mikrovlnného záření objevil americký fyzik Percy Spencer v roce 1942. Byl to on, kdo patentoval použití zařízení, které generuje mikrovlnné trouby pro vaření, čímž položilo základy pro použití mikrovlnných troueb v každodenním životě.
V příštích několika desetiletích byla tato technologie zdokonalena, což umožnilo zřídit hromadnou výrobu jednoduchých a levných zařízení pro rychlé oteplování potravin.
K zahřátí jakéhokoli materiálu v mikrovlnné troubě je nezbytná přítomnost dipólových molekul, tj. Molekul, které mají opačné elektrické náboje na obou koncích.
V potravinách je jejich hlavním zdrojem voda. Pod vlivem mikrovlnného záření se tyto molekuly začnou řadit podél silových sil elektromagnetického pole a mění svůj směr asi 5 miliardkrát za sekundu. Tření mezi nimi je doprovázeno uvolňováním tepla, které ohřívá jídlo.
Mikrovlny však nemohou proniknout hlouběji než 2-3 cm od povrchu produktu, takže vše, co je pod touto vrstvou, se zahřívá v důsledku tepelné vodivosti z vyhřívaných oblastí.
Mikrovlnné topení
Magnetronové zařízení a jeho aplikace
Ve většině typů mikrovlnných zařízení je magnetron generátorem mikrovlnných frekvencí. Zařízení, která jsou ve svém principu činnosti podobná - klystrony a platinumotrony, se tak často nepoužívají. Magnetron byl poprvé použit v mikrovlnných troubách v roce 1960. Nejběžněji používanou technikou je multitavní magnetron, který se skládá z několika složek:
- Anoda Je to měděný válec, rozdělený do sektorů se silnými kovovými stěnami. Tyto objemové dutiny jsou rezonátory, které vytvářejí prstencový oscilační systém. Na anodu je přivedeno napětí asi 4000 voltů.
- Cathode.Je umístěn ve střední části magnetronu a je to válec, uvnitř kterého je žhavicí vlákno. V této části zařízení dochází k emisi elektronů. Na ohřívač (vlákno) je přivedeno napětí 3 volty.
- Prstencové magnety. Elektromagnety nebo permanentní magnety s vysokým výkonem, umístěné v koncových částech zařízení, jsou nezbytné k vytvoření magnetického pole směřujícího rovnoběžně s osou magnetronu. Pohyb elektronů se také provádí tímto směrem.
- Drátěná smyčka Je připojena ke katodě, upevněna v rezonátoru a na výstupu k anténnímu emitoru. Smyčka se používá k výstupu mikrovlnného záření do vlnovodu, po kterém vstupuje přímo do mikrovlnné komory.
Zařízení Magnetron
Kvůli jednoduchosti designu a nízkým nákladům našli magnetrony uplatnění v mnoha oborech, ale jsou nejčastější:
- V mikrovlnných troubách. Kromě rychlého vaření a rozmrazování potravin v domácích pecích vám magnetrony také umožňují provádět výrobní úkoly. Průmyslová mikrovlnná trouba může zahřívat, sušit, topit, pečovat a další. Je důležité si uvědomit, že mikrovlnnou troubu nelze zapnout prázdnou, protože v tomto případě nebude záření absorbováno ničím a vrátí se zpět do vlnovodu, což může vést k jeho poruše.
- V radaru. Radarová anténa připojená k vlnovodu je ve skutečnosti kuželovitý zdroj a používá se ve spojení s parabolickým reflektorem (deskou). Magnetron generuje silné krátké energetické impulzy s malou vlnovou délkou, jejíž část se odráží opět do antény a poté do citlivého přijímače, který zpracovává signál a zobrazuje jej na obrazovce.
Magnetrony v radaru
Princip fungování magnetronu
Provoz mikrovlnné trouby je založen na přeměně elektrické energie na elektromagnetické záření ultrafrekvenčního záření, které pohání molekuly vody v potravě. Molekuly dipolu, neustále se měnící směr, produkují teplo, což vám umožňuje rychle zahřívat produkty při zachování jejich prospěšných vlastností. Zařízení, které generuje mikrovlny, je magnetron.
Magnetron je ve skutečnosti elektro-vakuová dioda, při jejíž činnosti se uplatňuje jev termionické emise. K tomuto jevu dochází během zahřívání povrchu emitoru nebo katody. Pod vlivem vysoké teploty mají nejaktivnější elektrony tendenci opustit svůj povrch, ale to se stane, pouze když je na anodu přivedeno napětí. V tomto případě vznikne elektrické pole a elektrony se začnou pohybovat směrem k anodě a míří podél jejích silových čar. Pokud jsou elektrony v magnetickém poli, jejich trajektorie se odchylují ve směru linií síly.
Vakuová dioda
Magnetronová anoda má tvar válce se systémem dutin nebo rezonátorů, uvnitř nichž je katoda s vláknem. Dva prstencové magnety umístěné podél okrajů anody vytvářejí uvnitř anody magnetické pole, díky kterému se elektrony nepohybují přímo z katody na anodu, ale mění svou cestu a otáčejí se kolem katody. V blízkosti rezonátorů jim elektrony dodávají část své energie, což vede k vytvoření silného mikrovlnného pole v jejich dutinách, které je vyvedeno pomocí smyčky drátu připojené k emitorové anténě.
Pro ovládání magnetronu je nutné na anodu aplikovat vysoké napětí řádově 3 - 4 000 voltů. Proto je magnetron připojen k domácímu napájení přes vysokonapěťový transformátor. Kromě toho spínací obvod mikrovlnné trouby zahrnuje vlnovod, který přenáší záření do komory, spínací obvod, řídicí jednotku, jakož i ochranné a chladicí prvky.Kromě toho vnitřní stěny komory a tenké kovové pletivo na dveřích zařízení brání výstupu záření za ním.
Spínací obvod magnetronu
Jak magnetron ovlivňuje mikrovlnnou energii
Většina moderních výrobců mikrovlnných troueb nabízí možnost volby výkonu zařízení. Na tomto parametru zase závisí provozní režim (odmrazování nebo topení) a rychlost ohřevu potravin. Avšak konstrukční vlastnosti magnetronu neumožňují snížení jeho výkonu, a proto, aby se snížila intenzita zahřívání, je do něj v určitých intervalech dodávána energie. Tyto pauzy v činnosti magnetronu jsou vidět, pokud zapnete mikrovlnnou troubu při středním výkonu a posloucháte zvuk její práce.
Není to tak dávno, že někteří výrobci domácích spotřebičů oznámili výskyt řady modelů mikrovlnných troueb s obvodem napájení střídače. Použití tohoto schématu umožnilo nejen zvětšit množství využitelného prostoru v komoře snížením rozměrů emitoru, ale také snížit spotřebu energie zařízení. Na rozdíl od konvenčních modelů se teplota vytápění v pecích invertorového typu mění hladce, ale jejich náklady jsou mnohem vyšší.
Chlazení a ochrana magnetronu
Během provozu magnetron vydává velké množství tepla, takže je na jeho těle nainstalován chladič. Protože přehřátí je hlavním důvodem selhání magnetronu, používají se k jeho ochraně také jiné metody:
- Tepelné relé. Toto zařízení se používá k ochraně magnetronu a grilu, pokud jsou k dispozici v modelu. Tepelná pojistka je vybavena bimetalickou deskou, kterou lze nastavit na specifickou teplotu. Pokud je tato hodnota překročena, ohne se a otevře napájecí obvod.
- Ventilátor. Nejenže fouká magnetronový chladič studeným vzduchem, ale také plní řadu dalších užitečných funkcí, jako je chlazení elektronických součástí zařízení, cirkulace vzduchu uvnitř komory, zatímco gril pracuje, a také odvádění horké páry ven pomocí zvláštních otvorů.
- Zamykací systém. Několik mikrospínačů řídí polohu mikrovlnných dveří, což zabraňuje zapnutí magnetronu, když jsou otevřené.
Tepelné relé
Je možné magnetron vyměnit
Hlavní výhodou moderních magnetronů pro domácí mikrovlnné trouby je jejich zaměnitelnost. Magnetrony vyráběné jinými společnostmi budou vhodné pro různé modely mikrovlnných troueb, takže je lze v případě potřeby změnit. V tomto případě bude jediným nezbytným požadavkem splnění požadavků na napájení. Magnetron si můžete koupit v mnoha obchodech s elektronikou, ale abyste mohli správně vybrat, musíte pochopit jeho parametry a označení. V mikrovlnné troubě jsou nejčastěji instalovány následující modely magnetronu:
- 2M 213 (600 W jmenovitého výkonu a 700 W při zatížení);
- 2M 214 (1 000 W);
- 2M 246 (1150 W - nejvyšší výkon).
I po prostudování všech nezbytných parametrů tohoto zařízení se nedoporučuje vyměňovat magnetron doma. Za prvé, bude obtížné jej odstranit sami, a za druhé, pouze kvalifikovaný odborník může zajistit jeho bezpečný provoz po instalaci.
Standardní konfigurace magnetronu
Diagnostika poruch a důvody jejich výskytu
Výměna magnetronu může vyžadovat značné finanční náklady, takže před zakoupením nového zařízení musíte diagnostikovat staré zařízení, abyste se ujistili, že opravdu nefunguje. Testování lze provádět doma pomocí konvenčního testeru. To bude vyžadovat:
- Odpojte mikrovlnnou troubu.
- Sejměte ochranný kryt a vizuálně zkontrolujte díl.
- „Vyzvánějte“ hlavní prvky desky plošných spojů pomocí testeru nebo „multimetru“.
- Zkontrolujte tepelné relé.
Diagnostika
Na konci diagnózy můžete vyvodit závěry o poruše určitých částí. Mezi hlavní důvody selhání magnetronu patří:
- Vadný uzávěr vakua. Můžete jej nahradit sami jednoduše tak, že si vezmete podobnou čepici od jiného magnetronu. Sedadla těchto víček mají standardní konfiguraci.
- Rozbití ohřívače. V zapnutí prázdné mikrovlnné trouby nebo nesprávné zatížení magnetronu se přehřeje, což může vést k nadměrnému vláknu a zlomení. Pro jeho diagnostiku je nutné změřit odpor mezi nohami kondenzátoru. Pokud je jeho hodnota v rozsahu 5-7 Ohmů, ohřívač pracuje.
- Porucha průchodového kondenzátoru. Pokud tester nevykazuje mezi svými kontakty hodnotu „nekonečného“ odporu, je třeba vyměnit kondenzátor.
