Магнетрон: принцип действия и устройство

Чтобы получить частные и высокие колебания, используют магнетроны. Электрические и магнитные поля действуют с высокой силой. В результате происходят колебания высокой частоты. Часто применяемой разновидностью устройства является многорезонаторная. В таком магнетроне на электроны действуют сразу три поля:

• электрическое;
• магнитное;
• СВЧ.

Магнетрон: что это и как появилось

Впервые этот термин был использован в 1921 году американским ученым-физиком А. Халлом. Его исследования и эксперименты были продолжены далее, что привело к появлению многих разновидностей магнетронов, которые стали использовать в радиоэлектронике.

Патент на это изобретение получил А. Жаке в 1924 году. Именно он изобрел современный магнетрон, принцип действия которого основывается на взаимодействии двух полей.

В последующее десятилетие велись разработки магнетронов для генерации волн СВЧ. Главная задача заключалась в увеличении частоты колебаний, что удалось сделать только советским ученым. Они увеличили исходное значение в два раза, применив в качестве материала анода медь.

Устройство

Сердцем магнетрона является блок анода, состоящий из медного цилиндра, с пустотой внутри. В центре его имеются полости, они являются кольцевой системой объемных резонаторов. В середине анода имеется отверстие, именно через него идет подключение к питанию.

Также от него анод подключается к катоду. Им является нить накала, она подогреваемая и проходит через всю середину анода. Чтобы обеспечить выход высокочастотных колебаний, такой выход устанавливают в одном из резонаторов. Внутри анодного блока вакуум. Для его охлаждения на поверхности устанавливают ребристые радиаторы.

Помещают этот блок так, что бы он оказался между магнитами, создающими магнитное поле достаточной силы.

Устанавливают напряжение между анодом и катодом, причем так, что положительно заряженный полюс находится у анода. Электроны от катода начинают двигаться из-за действия поля электричества. Двигаться они должны к аноду, а магнетрон, принцип действия которого заключается в магнитном поле, возвращает его образно к катоду.

Добиться эффекта, когда электроны движутся по описываемой окружности и при этом находятся рядом с анодом, но возвращаются обратно, можно, если соблюсти определенные условия в двух связанных полях. При таком состоянии на аноде остается лишь малая часть всех электронов, вылетевших с катода.

Возвратившись на катод, часть электронов заменяется. Этот процесс продолжается, образуя возле анода заряд в форме кольца. Такой заряд начинает образовываться возле каждого резонатора, появляются незатухающие высокочастотные колебания. Вывести такие колебания можно витками проводов, расположив их в любом из резонаторов. Следом эти колебания передаются на волновод (или коаксиальную линию).

Магнетроном можно назвать прибор СВЧ, он генераторный, вакуумный, движение электронов в нем происходит в двух полях: электронном и магнитном. Создает магнетрон принцип действия двух этих полей, которые образуют третье – СВЧ.

Применение

Использоваться могут они в радиотехнике. Например, при составлении радарных карт. Для этого магнетрон должен состоять не только из рупорного облучателя, но и из параболического отражателя. При помощи управления импульсами высокой интенсивности создается короткий импульс излучения микроволн. Часть энергии, отражаясь, возвращается обратно к волноводу и антенне, что направляют ее к приемнику.

После обработки данные появляются на радарной карте.

Применение в быту

В печах, работа которых основана на микроволнах, принцип действия немного другой. Магнетрон для микроволновки имеет на конце волновода прозрачное отверстие для радиочастот, которые образуются в отсеке для приготовления пищи. Поэтому важно включать такую печь только с наличием в ней еды. Без этого условия стоячие волны вызовут искрение, так как магнитные волны не поглотились, а были возвращены обратно. Если это продлится долгое время, магнетрон просто сломается. Скорость, при которой пища в микроволновке готовится, зависит напрямую от мощности магнетрона.

Большинство микроволновых печей имеет мощность от 700 до 850 Вт. Этого вполне хватит, чтобы вскипятить стакан воды всего за 2-3 минуты. Магнетрон для СВЧ "Сатурн", в зависимости от модели, может иметь разную мощность. Выбор СВЧ этой фирмы можно начать именно со сравнения магнетронов, а потом и дополнительных функций.

Покупка СВЧ

При покупке микроволновой печи следует знать принцип ее действия. Многие насторожено относятся к этой технике, ошибочно полагая, что это источник радиации. На самом деле, в ней действует принцип СВЧ, что следует из самого названия. СВЧ - не что иное, как «сверхвысокие частоты». Радиацию она, конечно, не излучает, но обращаться с такой техникой нужно осторожно.

Сама микроволновка уже изначально имеет защиту окружающих от СВЧ-излучения. Такая печь оборудована специальным датчиком, который отключит магнетрон, если открыта дверца. Завершить работу магнетрон, принцип действия которого заключается в выработке СВЧ-волн, не сможет, если нарушены правила эксплуатации. Если поместить в печь, например, металлическую миску, она просто выведет из строя весь прибор.

Волны от СВЧ-печи могут выходить наружу не дальше чем на пять метров.

Поэтому в то время, когда она работает, лучше находиться подальше. Однако планировка кухонь большинства квартир делать этого не позволяет, ибо придется выходить в другую комнату.

Электромагнитное поле бесконтактно разогревает пищу, помещенную в микроволновую печь. Более того, процесс нагрева происходит непосредственно в пределах продукта, что сокращает время приготовления до нескольких минут. Не надо предварительно нагревать посуду, в которой находится пища.

Для лучшего результата готовки надо знать кулинарные хитрости приготовления тех или иных продуктов. С учетом того, что время идет, а устройство СВЧ-печей не меняется, можно предположить их дальнейшее и постоянное закрепление за кухнями многих потребителей.

Покупка магнетрона к СВЧ

Покупая самостоятельно магнетрон, нужно обязательно знать маркировку. Чтобы не совершить ошибку, покупая магнетрон на микроволновку LG, нужно ознакомиться с тем, какие же они бывают. Самая слабая мощность у магнетрона 2M213. У него выходная мощность при нагрузке и типовая равны 700 и 600 W соответственно, анодное значение - 3,95 kVp, а частота - 2460 MHz.

Магнетронов со средними значениями величин несколько. Основной из них: 2M214. У этой модели частота такая же, анодное значение чуть выше - 4.20 kVp. Выходная мощность при нагрузке и типовая – 1000 и 850 W соответственно.

Максимальные значения показателей у магнетрона марки2M246.

При той же частоте анодное значение больше - 4.40 kVp, средние мощности на выходе при нагрузке – 1150 W, типовая - 1000 W.

Возможна ли замена своими руками

Любой из видов магнетрона для микроволновок LG можно заменить аналогичным для другой фирмы, например, "Самсунг". Аналогично можно заменить магнетрон для микроволновки "Самсунг" подходящим по мощности элементом от другой фирмы. Если модель бытовой сверхвысокочастотной печи выпущена очень давно, то найти деталь соответствующей марки очень трудно. Возможно, производитель уже снял с производства данный вид.

Но даже если вы знаете принцип работы магнетрона, не следует заниматься починкой такой техники дома самостоятельно.

Приобрести магнетрон для микроволновой печи 2M218 JF Daewoo можно самостоятельно, заказав в специализированных магазинах или непосредственно у производителя. Стоит он порядка 2 тысяч рублей.

Основа работы микроволновки

Разогрев продуктов в микроволновке происходит так: любая пища содержит в себе молекулы воды, она, в свою очередь, состоит из заряженных положительно и отрицательно частиц. Такие молекулы выступают диполем, потому что хорошо проводят волны электричества.

Заключение

Частая поломка СВЧ-печей - выход из строя магнетрона. Купить магнетрон на микроволновку LG (как, впрочем, и других производителей данных бытовых приборов) и заменить его самостоятельно будет достаточно проблематично. Даже если найдется подходящий элемент, установить его сможет только мастер.

Перед покупкой устройства стоит сравнить его цену со стоимостью самой микроволновки. Часто бывает, что ремонт обойдется дороже покупки. Всегда учитывайте данный фактор.

Итак, мы выяснили, для чего нужен такой элемент, как магнетрон, и в каких сферах он применяется.