Das Funktionsprinzip und die Einbeziehung des Magnetrons des Mikrowellenofens

Ein Mikrowellenherd hat sich fest etabliert und ist zu einem unverzichtbaren Attribut jeder Wohnung geworden. Mit diesem Haushaltsgerät können Sie mit Hilfe von für das Auge unsichtbarer Strahlung in wenigen Minuten Speisen aufwärmen oder gar kochen.

Um jedoch herauszufinden, woher diese Strahlung kommt und wie sicher sie für den Menschen ist, müssen das Gerät und das Funktionsprinzip eines Mikrowellenmagnetrons, das Hochfrequenzwellen erzeugt, verstanden werden.

Magnetron

Was sind Mikrowellen und wie erhitzen sie Lebensmittel?

Mikrowellenstrahlung wird als elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von 1 mm bis 1 m bezeichnet und wird nicht nur für Haushaltszwecke, sondern auch für Navigations- und Radarsysteme verwendet.

Mikrowellen können sowohl künstlich als auch natürlich erzeugt werden (zum Beispiel auf der Sonne). Ein anderer Name für Mikrowellen ist Mikrowellenstrahlung oder Mikrowelle.

Alle Arten von Haushaltsmikrowellenherden haben eine einzige Strahlungsfrequenz von 2450 MHz. Dieser Wert ist ein internationaler Standard, den Hersteller von Haushaltsgeräten strikt einhalten müssen, damit ihre Produkte den Betrieb anderer Mikrowellengeräte nicht beeinträchtigen.

Mikrowellenstrahlung

Die thermische Wirkung von Mikrowellenstrahlung wurde 1942 vom amerikanischen Physiker Percy Spencer entdeckt. Er hat die Verwendung eines Geräts patentieren lassen, das Mikrowellen zum Kochen erzeugt und damit den Grundstein für den Einsatz von Mikrowellenöfen im Alltag legt.

In den nächsten Jahrzehnten wurde diese Technologie perfektioniert, was es ermöglichte, schnell eine Massenproduktion einfacher und kostengünstiger Geräte aufzubauen Erwärmung des Essens.

Um irgendein Material in einem Mikrowellenofen zu erhitzen, ist das Vorhandensein von Dipolmolekülen, dh Molekülen mit entgegengesetzten elektrischen Ladungen an beiden Enden, notwendig.

In Lebensmitteln ist die Hauptquelle Wasser. Unter dem Einfluss von Mikrowellenstrahlung beginnen sich diese Moleküle entlang der Kraftlinien des elektromagnetischen Feldes auszurichten und ändern ihre Richtung ungefähr 5 Milliarden Mal pro Sekunde. Die Reibung, die zwischen ihnen entsteht, geht mit der Freisetzung von Wärme einher, die das Essen erwärmt.

Mikrowellen können jedoch nicht tiefer als 2-3 cm von der Oberfläche des Produkts eindringen, sodass sich alles, was sich unter dieser Schicht befindet, aufgrund der Wärmeleitfähigkeit der erwärmten Bereiche erwärmt.

Mikrowellenheizung

Magnetron-Gerät und seine Anwendung

In den meisten Arten der Mikrowellentechnologie ist ein Magnetron ein Generator von Mikrowellenfrequenzen. Geräte, die in ihrem Wirkprinzip ähnlich sind - Klystrons und Platinotrons, sind nicht so weit verbreitet. Das Magnetron wurde erstmals 1960 in Mikrowellenherden eingesetzt. Die am häufigsten verwendete Technik ist ein Magnetron mit mehreren Kavitäten, das aus mehreren Komponenten besteht:

1. Anode Es ist ein Kupferzylinder, der in Sektoren mit dicken Metallwänden unterteilt ist. Diese volumetrischen Hohlräume sind die Resonatoren, die das Ringsystem der Schwingungen erzeugen. Eine Spannung von ungefähr 4000 Volt wird an die Anode angelegt.
2. Kathode.Es befindet sich im zentralen Teil des Magnetrons und ist ein Zylinder, in dem sich eine Glühwendel befindet. In diesem Teil des Geräts tritt Elektronenemission auf. Eine Spannung von 3 Volt wird an den Heizer (Heizfaden) angelegt.
3. Ringmagnete. Elektromagnete oder Permanentmagnete mit hoher Leistung, die sich in den Endteilen der Vorrichtung befinden, sind erforderlich, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das parallel zur Achse des Magnetrons gerichtet ist. Die Bewegung der Elektronen erfolgt ebenfalls in diese Richtung.
4. Drahtschlaufe Es wird an die Kathode angeschlossen, im Resonator fixiert und an den Antennenemitter ausgegeben. Die Schleife dient zum Ausgeben von Mikrowellenstrahlung in den Wellenleiter, wonach sie direkt in die Mikrowellenkammer eintritt.

Magnetron-Gerät

Aufgrund der Einfachheit des Designs und der geringen Kosten haben Magnetrons in vielen Bereichen Anwendung gefunden, sind jedoch am häufigsten anzutreffen:

• In der Mikrowelle. Mit Magnetrons können Sie nicht nur schnell kochen und Lebensmittel in Haushaltsöfen auftauen, sondern auch Produktionsaufgaben ausführen. Eine industrielle Mikrowelle kann erhitzen, trocknen, schmelzen, braten und vieles mehr. Es ist wichtig zu beachten, dass die Mikrowelle nicht leer eingeschaltet werden kann, da in diesem Fall die Strahlung von nichts absorbiert wird und zum Wellenleiter zurückkehrt, was zu dessen Ausfall führen kann.
• Im Radar. Die an den Wellenleiter angeschlossene Radarantenne ist eigentlich eine konische Einspeisung und wird in Verbindung mit einem Parabolreflektor (Platte) verwendet. Das Magnetron erzeugt leistungsstarke kurze Energieimpulse mit einer kleinen Wellenlänge, von denen ein Teil reflektiert wieder zur Antenne und dann zum empfindlichen Empfänger gelangt, der das Signal verarbeitet und auf dem Bildschirm anzeigt.

Magnetrons im Radar

Das Funktionsprinzip des Magnetrons

Der Betrieb des Mikrowellenofens basiert auf der Umwandlung elektrischer Energie in elektromagnetische Strahlung mit ultrahoher Frequenz, die die Wassermoleküle in Lebensmitteln antreibt. Ständig wechselnde Dipolmoleküle erzeugen Wärme, die es Ihnen ermöglicht, Produkte schnell zu erhitzen und dabei ihre vorteilhaften Eigenschaften beizubehalten. Ein Gerät, das Mikrowellen erzeugt, ist ein Magnetron.

Das Magnetron ist in der Tat eine Elektrovakuumdiode, bei deren Betrieb das Phänomen der thermionischen Emission angewendet wird. Dieses Phänomen tritt während des Erhitzens der Oberfläche des Emitters oder der Kathode auf. Unter dem Einfluss von hohen Temperaturen neigen die aktivsten Elektronen dazu, ihre Oberfläche zu verlassen. Dies geschieht jedoch nur, wenn an die Anode Spannung angelegt wird. In diesem Fall entsteht ein elektrisches Feld, und die Elektronen bewegen sich in Richtung der Anode entlang ihrer Kraftlinien. Befinden sich die Elektronen im Magnetfeld, so weichen ihre Flugbahnen in Richtung der Kraftlinien ab.

Vakuumdiode

Die Magnetron-Anode hat die Form eines Zylinders mit einem System von Hohlräumen oder Resonatoren, in denen sich eine Kathode mit einem Filament befindet. Zwei Ringmagnete an den Rändern der Anode erzeugen ein Magnetfeld innerhalb der Anode, wodurch sich die Elektronen nicht direkt von der Kathode zur Anode bewegen, sondern ihren Weg ändern und sich um die Kathode drehen. In der Nähe der Resonatoren geben die Elektronen einen Teil ihrer Energie ab, was zur Bildung eines starken Mikrowellenfeldes in ihren Hohlräumen führt, das über eine mit der Emitterantenne verbundene Drahtschleife herausgeführt wird.

Um das Magnetron anzusteuern, ist es notwendig, an die Anode eine Hochspannung in der Größenordnung von 3-4.000 Volt anzulegen. Daher wird das Magnetron über einen Hochspannungstransformator an eine Haushaltsstromversorgung angeschlossen. Zusätzlich enthält der Mikrowellenherd-Schaltkreis einen Wellenleiter, der Strahlung in die Kammer überträgt, einen Schaltkreis, eine Steuereinheit sowie Schutz- und Kühlelemente.Zusätzlich behindern die Innenwände der Kammer und ein dünnes Metallgitter an der Tür des Geräts den Austritt von Strahlung dahinter.

Magnetron-Schaltkreis

Wie ein Magnetron die Mikrowellenleistung beeinflusst

Die meisten modernen Hersteller von Mikrowellenherden bieten die Möglichkeit, die Leistung des Geräts zu wählen. Die Betriebsart (Auftauen oder Erhitzen) und die Aufheizrate von Lebensmitteln hängen wiederum von diesem Parameter ab. Die Konstruktionsmerkmale des Magnetrons erlauben jedoch keine Leistungsreduzierung, weshalb zur Reduzierung der Heizintensität in bestimmten Abständen Strom zugeführt wird. Diese Pausen im Betrieb des Magnetrons werden sichtbar, wenn Sie die Mikrowelle bei mittlerer Leistung einschalten und den Klang ihrer Arbeit hören.

Vor nicht allzu langer Zeit haben einige Hersteller von Haushaltsgeräten das Erscheinen mehrerer Modelle von Mikrowellenherden mit Wechselrichternetzteil angekündigt. Die Anwendung dieses Schemas ermöglichte es nicht nur, den nutzbaren Raum in der Kammer durch Verringern der Abmessungen des Emitters zu vergrößern, sondern auch den Energieverbrauch der Vorrichtung zu verringern. Im Gegensatz zu herkömmlichen Modellen ändert sich die Heiztemperatur in Inverteröfen reibungslos, aber ihre Kosten sind viel höher.

Magnetron Kühlung und Schutz

Während des Betriebs gibt das Magnetron eine große Menge Wärme ab, so dass ein Kühler an seinem Körper installiert ist. Da Überhitzung der Hauptgrund für den Ausfall des Magnetrons ist, werden auch andere Methoden angewendet, um es zu schützen:

1. Thermisches Relais. Dieses Gerät dient zum Schutz des Magnetrons sowie des Grills, sofern im Modell vorhanden. Die Thermosicherung ist mit einer Bimetallplatte ausgestattet, die auf eine bestimmte Temperatur eingestellt werden kann. Wird dieser Wert überschritten, verbiegt er sich und öffnet den Stromkreis.
2. Der Lüfter. Es bläst nicht nur den Magnetron-Kühler mit kühler Luft, sondern führt auch eine Reihe anderer nützlicher Funktionen aus, z. B. das Kühlen der elektronischen Komponenten des Geräts, das Umwälzen der Luft in der Kammer während des Betriebs des Grills und das Abführen von heißem Dampf durch spezielle Öffnungen.
3. Schließsystem. Mehrere Mikroschalter kontrollieren die Position der Mikrowellentür und verhindern, dass sich das Magnetron einschaltet, wenn es geöffnet ist.

Thermisches Relais

Ist es möglich, das Magnetron zu ersetzen

Der Hauptvorteil moderner Magnetrons für Haushaltsmikrowellenöfen ist ihre Austauschbarkeit. Magnetrons anderer Hersteller sind für verschiedene Modelle von Mikrowellenherden geeignet, sodass sie bei Bedarf ausgetauscht werden können. In diesem Fall ist lediglich die Einhaltung der Stromversorgung erforderlich. Sie können ein Magnetron in vielen Elektrofachgeschäften kaufen. Um jedoch die richtige Wahl treffen zu können, müssen Sie dessen Parameter und Beschriftung verstehen. Am häufigsten werden die folgenden Magnetronmodelle in Mikrowellen installiert:

• 2M 213 (600 Watt Nennleistung und 700 Watt unter Last);
• 2 M 214 (1000 W);
• 2M 246 (1150 W - die höchste Leistung).

Selbst wenn Sie alle notwendigen Parameter dieses Geräts studiert haben, wird nicht empfohlen, das Magnetron zu Hause auszutauschen. Erstens ist es ziemlich schwierig, es selbst zu entfernen, und zweitens kann nur ein qualifizierter Fachmann den sicheren Betrieb nach der Installation gewährleisten.

Standard-Magnetron-Konfiguration

Diagnose von Störungen und deren Ursachen

Das Ersetzen eines Magnetrons kann erhebliche finanzielle Kosten verursachen. Bevor Sie ein neues Gerät kaufen, müssen Sie das alte Gerät diagnostizieren, um sicherzustellen, dass es wirklich fehlerhaft funktioniert. Das Testen kann zu Hause mit einem herkömmlichen Tester durchgeführt werden. Dies erfordert:

1. Ziehen Sie den Stecker aus der Mikrowelle.
2. Entfernen Sie die Schutzabdeckung und überprüfen Sie das Teil visuell.
3. Die Hauptelemente der Leiterplatte mit einem Tester oder „Multimeter“ „klingeln“.
4. Überprüfen Sie das Thermorelais.

Diagnose

Am Ende der Diagnose können Sie Rückschlüsse auf die Funktionsstörung bestimmter Teile ziehen. Die Hauptgründe für den Ausfall des Magnetrons sind:

• Vakuumkappe defekt. Sie können es selbst ersetzen, indem Sie einfach eine ähnliche Kappe von einem anderen Magnetron nehmen. Die Sitze dieser Kappen haben eine Standardkonfiguration.
• Heizungsbruch. Bei Die leere Mikrowelle einschalten oder eine unsachgemäße Beladung des Magnetrons führt zu einer Überhitzung, die zu übermäßigem Filament- und Bruchrisiko führen kann. Für seine Diagnose ist es notwendig, den Widerstand zwischen den Beinen des Kondensators zu messen. Wenn der Wert im Bereich von 5-7 Ohm liegt, arbeitet die Heizung.
• Ausfall des Durchgangskondensators. Wenn der Tester zwischen seinen Kontakten keinen „unendlichen“ Widerstandswert anzeigt, muss der Kondensator ausgetauscht werden.