Продолжим расказ о устройстве микроволновой печи

Магнетрон

Эта главная деталь микроволновой печи, генерирует СВЧ колебания мощностью 750... 1000 Вт. Этой мощности достаточно для нагревания пищи.

 

Внешний вид магнетрона Samsung ОМ75Р(31) и назначение его основных элементов показано на рис.5. По внешнему виду магнетроны разных производителей очень похожи между собой. Устройство магнетрона показано на рис.6. Он представляет собой электровакуумный диод, его основу составляет анодный медный блок, внутри которого находятся восемь объемных цилиндрических резонаторов (рис.6,а, б), представляющих собой колебательную систему магнетрона. От их размеров зависит генерируемая частота. Для бытовых печей она составляет 2450 МГц. В центре анодного блока находится катод, подогреваемый нитью накала, ток в которой составляет 8...10 А при напряжении 3,15 В. Между анодом и катодом прикладывается импульсное напряжение, которое в амплитуде достигает 5800 В, что соответствует Uд=4000 В, оно создает импульсное электрическое поле, направленное от анода до катода.

Снаружи анодного блока находятся кольцевые магниты, создающие однородное постоянное магнитное поле, силовые линии которых проходят вдоль катода (рис.6,а).

Во время работы магнетрон выделяет большое количество тепла. Чтобы его анод не перегревался, вокруг него установлен радиатор в виде пластин (рис.5,а). Пластины охлаждаются (обдувается) специальным вентилятором (рис.5 и рис.6).

В месте соединения магнетрона с источником питания находится металлическая коробочка (рис.5,а), выполняющая функцию экрана, внутри нее — заградительный СВЧ фильтр, не пропускающий частоту 2450 МГц в цепи питания (рис.5,6). Фильтр состоит из двух проходных высоковольтных конденсаторов емкостью около 370 пФ и двух дросселей с ферритами. Его схема показана на рис.7. Между штырями переходной колодки фильтра также существует емкость, порядка 250 пФ (на рис.7 показана пунктиром), но она существует только благодаря взаимно близкому расположению двух штырей и их проходных конденсаторов, т.е. отдельного (третьего) конденсатора там нет.

Блок питания магнетрона

Блок питания магнетрона, упрощенная схема которого показана на рис.8, предназначен для выработки необходимых питающих напряжений для магнетрона, а именно анодного напряжения +4000 В при токе 300 мА и напряжение накала ~3,15В при токе 10 А. Его основные высоковольтные элементы: трансформатор ТР1 мощностью 850... 1000 Вт, преобразующий ~220 В в

Устройство магнетрона Устройство магнетрона

-2000 В и -3,15 В; конденсатор вольтодобавки С1(0,9... 1,1 мкФ) и диод VD1. Два последних элемента удваивают напряжение высоковольтного трансформатора с 2000 В до 4000 В. Такое высокое напряжение, 3800...4000 В, необходимо иметь на аноде магнетрона для его нормальной работы.

Сам процесс удвоения напряжения подробно показан на рис.8,а—д. На этих рисунках показаны амплитудные напряжения блока питания, которые больше действующего напряжения в 1,41 раза.

В первый полупериод высокое (иомпл=2800 В) напряжение с трансформатора (рис.8,а, 6) через открытый диод VD1 заряжает конденсатор С1 (рис.8,а, в). При этом напряжение на магнетроне равно нулю,(рис.8,г), так как открытый диод VD1 шунтирует его. Во втором полупериоде диод VD1 закрывается (рис,8,д) и к магнетрону сразу прикладывается напряжение конденсатора, а после добавляется напряжение отрицательного полупериода высоковольтной обмотки трансформатора ТР1 (рис.8,д, г). Эти два напряжения суммируются и создают на магнетроне высокое рабочее напряжение. Диаграмма их взаимодействия показана на рис.8,б-г.

Устройство и принцип работы микроволновой печи

При достижении на аноде магнетрона Uдейст=3800...4000 В (Uампл= 5350...5800 В) магнетрон входит в рабочий режим, т.е. генерирует частоту 2450 МГц. При уменьшении напряжения на магнетроне ниже порового значения, магнетрон прекращает генерацию, а в конце отрицательной полуволны (рис.8,г) оно снижается до нуля, из-за уменьшения амплитуды напряжения высоковольтной обмотки трансформатора и разряда конденсатора воль-тодобавки. Необходимо отметить, что сам магнетрон представляет собой диод, включенный с противоположной проводимостью по отношению к VD1 (его эквивалентная схема показана на (рис.8,д).

В процессе работы магнетрона конденсатор С1 разряжается на него. Таким образом, магнетрон работает (генерирует) в импульсном режиме (50 импульсов в секунду) и только в отрицательный полупериод высоковольтного напряжения трансформатора (рис.8,б-г, время t2, t3). В каждом импульсе он выдает пакет колебаний частотой 2450 МГц.

Регулирование мощности магнетрона

Магнетрон генерирует постоянную СВЧ мощность, а при приготовлении пищи ее надо изменять. Поэтому в микроволновой печи применен временной способ его

регулировки, путем изменения средней мощности за счет регулирования длительности включенного и выключенного состояния магнетрона за период в 21 с (рис.9). Например, если за 21 с работы СВЧ печи магнетрон работал 21с беспрерывно, то средняя мощность нагрева равна 100% (рис.9,а). Если за 21 с включения печи магнетрон работал 14 с, а 7 с был выключен, то средняя мощность равна 66% (рис.9,6), аналогично и для 33% (рис.9,в).

К началу статьи

Далее