Магнетрон: принцип дії і пристрій

Щоб одержати приватні та високі коливання, використовують магнетрони. Електричні і магнітні поля діють з високою силою. В результаті відбуваються коливання високої частоти. Часто застосовуваної різновидом пристрою є многорезонаторная. У такому магнетроні на електрони діють відразу три поля:

електричне;

магнітне;

СВЧ.

Магнетрон: що це і як з'явилося

Вперше цей термін був використаний в 1921 році американським вченим-фізиком А. Халлом. Його дослідження і експерименти були продовжені далі, що призвело до появи багатьох різновидів магнетронів, які стали використовувати в радіоелектроніці. Патент на цей винахід отримав А. Жаке в 1924 році. Саме він винайшов сучасний магнетрон, принцип дії якого ґрунтується на взаємодії двох полів.


У наступне десятиліття велися розробки магнетронів для генерації хвиль НВЧ. Головна задача полягала у збільшенні частоти коливань, що вдалося зробити тільки радянським ученим. Вони збільшили вихідне значення у два рази, застосувавши в якості матеріалу анода мідь.

Пристрій

Серцем магнетрона є блок анода, що складається з мідного циліндра, з порожнечею всередині. В центрі його є порожнини, вони є кільцевою системою об'ємних резонаторів. В середині анода є отвір, саме через нього йде підключення до харчування. Також від нього анод підключається до катода. Їм є нитка розжарення, вона підігрівається і проходить через всю середину анода. Щоб забезпечити вихід високочастотних коливань, такий вихід встановлюють в одному з резонаторів. Всередині анодного блоку вакуум. Для його охолодження на поверхні встановлюють ребристі радіатори.


Поміщають цей блок так, що б він опинився між магнітами, що створюють магнітне поле достатньої сили. Встановлюють напругу між анодом і катодом, причому так, що позитивно заряджений полюс знаходиться біля анода. Електрони від катода починають рухатися з-за дії поля електрики. Рухатися вони повинні до анода, а магнетрон, принцип дії якого полягає в магнітному полі, повертає його образно до катода. Досягти ефекту, коли електрони рухаються по описуваної колу і при цьому перебувають поруч з анодом, але повертаються назад, можна, якщо дотримуватися певні умови в двох пов'язаних полях. При такому стані на аноді залишається лише мала частина всіх електронів, що вилетіли з катода. Повернувшись на катод, частина електронів замінюється. Цей процес триває, утворюючи біля анода заряд у формі кільця. Такий заряд починає утворюватися біля кожного резонатора, з'являються незатухаючі високочастотні коливання. Вивести такі коливання можна витками проводів, розташувавши їх в будь-якому з резонаторів. Слідом ці коливання передаються на хвилевід (або коаксіальну лінію). Магнетроном можна назвати прилад СВЧ, він генераторний, вакуумний, рух електронів в ньому відбувається у двох полях: електронному та магнітному. Створює магнетрон принцип дії цих двох полів, які утворюють третє – СВЧ.

Застосування

Використовуватися можуть вони в радіотехніці. Наприклад, при складанні радарних карт. Для цього магнетрон повинен складатися не тільки з рупорного опромінювача, але і з параболічного відбивача. За допомогою управління імпульсами високої інтенсивності створюється короткий імпульс випромінювання мікрохвиль. Частина енергії, відбиваючись, повертається назад до хвилеводу і антени, що направляють її до приймача. Після обробки дані з'являються на радарній карті.

Застосування в побуті

У печах, робота яких заснована на мікрохвилях, принцип дії трохи інший. Магнетрон для мікрохвильовки має на кінці хвилеводу прозоре отвір для радіочастот, які утворюються у відсіку для приготування їжі. Тому важливо включати таку піч тільки з наявністю в ній їжі. Без цієї умови стоячі хвилі викликають іскріння, так як магнітні хвилі не поринули, а були повернуті назад. Якщо це триватиме довгий час, магнетрон просто зламається. Швидкість, при якій їжа в мікрохвильовці готується, безпосередньо залежить від потужності магнетрона. Більшість мікрохвильових печей має потужність від 700 до 850 Вт. Цього цілком вистачить, щоб скип'ятити склянку води всього за 2-3 хвилини. Магнетрон для СВЧ "Сатурн", залежно від моделі, може мати різну потужність. Вибір СВЧ цієї фірми можна почати саме з порівняння магнетронів, а потім і додаткових функцій.

Купівля СВЧ

При купівлі мікрохвильової печі варто знати принцип її дії. Багато насторожено ставляться до цієї техніки, помилково вважаючи, що це джерело радіації. Насправді, в ній діє принцип НВЧ, що випливає з самої назви. СВЧ - не що інше, як «надвисокі частоти». Радіацію вона, звичайно, не випромінює, але звертатися з такою технікою потрібно обережно. Сама мікрохвильовка вже спочатку має захист людей від НВЧ-випромінювання. Така піч обладнана спеціальним датчиком, який відключить магнетрон, якщо відкрита дверцята. Завершити роботу магнетрон, принцип дії якого полягає у виробленні НВЧ-хвиль, не зможе, якщо порушено правила експлуатації. Якщо помістити в піч, наприклад, металеву миску, вона просто виведе з ладу весь прилад.
Хвилі від НВЧ-печі можуть виходити назовні не далі, ніж на п'ять метрів. Тому в той час, коли вона працює, краще знаходитися подалі. Проте планування кухонь більшості квартир робити цього не дозволяє, бо доведеться виходити в іншу кімнату. Електромагнітне поле безконтактно розігріває їжу, вміщену в мікрохвильову піч. Більш того, процес нагрівання відбувається безпосередньо в межах продукту, що скорочує час приготування до декількох хвилин. Не треба попередньо нагрівати посудину, в якій знаходиться їжа. Для кращого результату готування треба знати кулінарні хитрощі приготування тих чи інших продуктів. З урахуванням того, що час йде, а пристрій СВЧ-печей не змінюється, можна припустити подальше і постійне закріплення за кухнями багатьох споживачів.

Купівля магнетрона до НВЧ

Купуючи самостійно магнетрон, потрібно обов'язково знати маркування. Щоб не зробити помилку, купуючи магнетрон на мікрохвильову піч LG, потрібно ознайомитися з тим, які ж вони бувають. Сама слабка потужність магнетрона у 2M213. У нього вихідна потужність при навантаженні і типова рівні 700 і 600 W відповідно, анодне значення - 395 kVp, а частота - 2460 MHz. Магнетронів з середніми значеннями величин кілька. Основний з них: 2M214. У цій моделі частота така ж, анодне значення трохи вище - 420 kVp. Вихідна потужність при навантаженні і типова – 1000 і 850 W відповідно. Максимальні значення показників у магнетрона марки2М246. При тій же частоті анодне значення більше - 440 kVp, середні потужності на виході при навантаженні – 1150 W, типова - 1000 W.

Можлива заміна своїми руками

Будь-який з видів магнетрона для мікрохвильовок LG можна замінити аналогічним для іншої фірми, наприклад, "Самсунг". Аналогічно можна замінити магнетрон для мікрохвильовки "Самсунг" підходить по потужності елементом від іншої фірми. Якщо модель побутової надвисокочастотної печі випущена дуже давно, то знайти деталь відповідної марки дуже важко. Можливо, виробник вже зняв з виробництва даний вид. Але навіть якщо ви знаєте принцип роботи магнетрона, не слід займатися лагодженням такої техніки вдома самостійно. Придбати магнетрон для мікрохвильової печі 2M218 JF Daewoo можна самостійно, замовивши в спеціалізованих магазинах або безпосередньо у виробника. Коштує він близько 2 тисяч рублів.

Основа роботи мікрохвильовки

Розігрів продуктів в мікрохвильовці відбувається так: будь-яка їжа містить у собі молекули води, вона, в свою чергу, складається з позитивно і негативно заряджених частинок. Такі молекули виступають диполем, тому що добре проводять хвилі електрики.

Висновок

Часта поломка СВЧ-печей - вихід з ладу магнетрона. Купити магнетрон на мікрохвильову піч LG (як, втім, і інших виробників даних побутових приладів) і замінити його самостійно буде досить проблематично. Навіть якщо знайдеться відповідний елемент, встановити його зможе тільки майстер. Перед покупкою пристрою варто порівняти його ціну з вартістю самої мікрохвильовки. Часто буває, що ремонт обійдеться дорожче покупки. Завжди враховуйте цей фактор. Отже, ми з'ясували, для чого потрібен такий елемент, як магнетрон, і в яких сферах він застосовується.