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;

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 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 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 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 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 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 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.

Сервисное обслуживание бытовых СВЧ-печей (микроволновок) – яркий пример идеологии потребительского общества в действии: гарантийный срок назначается сравнительно долгий, но по его истечении ремонт зачастую оказывается дороже покупки нового изделия. Как сказывается на экологии с экономикой то, что промышленность «молотит на свалку», вполне понимает узкий круг вышколенных экспертов, кандидаты в который тщательнейше отфильтровываются. Поэтому для рядового гражданина вопрос: как произвести ремонт микроволновки своими руками очевидно важен экономически, т.к. технически в домашних условиях вполне осуществим.

Однако микроволновка не менее четкая иллюстрация еще одной потребительски-идеологической проблемы, когда качества товара, способствующие спросу на него, всячески выпираются, действительно полезные, но не столь эффектные упоминаются вскользь, а потенциальная опасность затушевывается обтекаемыми выражениями. Последняя от микроволновки достаточно велика и коварна, поэтому ремонт микроволновой печи нужно производить, четко представляя себе, что и как можно делать, чего нельзя, чего следует избегать и опасаться. Целью настоящей публикации как раз и является дать читателям такое представление.

Что видно снаружи

Приглядимся еще раз к своей «микрухе», см. рис. Сразу же обращаем внимание на то, что усы защелок разной конфигурации: они не просто запоры, но и части системы электромеханической блокировки (ЭМБ, см. далее). Запоминаем также выходное окно волновода, которое обычно не бросается в глаза. Ремонт СВЧ печи чаще всего будет связан с отмеченными буквами узлами; для программатора и регулятора мощности отмечены внешние органы управления ими. В «цифровых» микроволновках с полностью сенсорным управлением электромеханический программатор и регулятор мощности заменены электронными. Их ремонт требует специальных познаний, но все остальное в «цифромикрухах» действует так же.

Примечание: программатор часто, даже в фирменных руководствах, называют таймером. На самом деле таймер лишь один из функциональных узлов программатора.

Что внутри

Если снять наружный кожух микроволновки, картина ее устройства показывается детальнее, см. рис. В печах поновее (справа на рис.) критически важные для надежности узлы (высоковольтный блок, ЭМБ и программатор) закрыты защитными кожухами и обязательно добавлен высоковольтный предохранитель; в первых микроволновках его не было.

На 2-х пред. рис. не видны лампы подсветки, гриль и механизм поворота стола. Это неспроста: добраться до них, не снимая рабочую камеру или без полной разборки печи, возможно в большинстве современных моделей (желтая стрелка справа на рис.), и в отдельных старых. Это осложняет самостоятельный ремонт, т.к., чтобы исправить в общем несложную неполадку, чаще всего приходится снимать магнетрон, что плохо, см. далее.

Что это значит?

Вся эта начинка нужна, чтобы прогреть сразу по всей массе загрузку пищевых продуктов сверхвысокочастотным (СВЧ) излучением. Дает его мощный компактный генератор СВЧ – магнетрон. Что такое магнетрон, как он устроен и работает, см. видео:

Видео: об устройстве магнетрона микроволновой печи

В частично электропроводящие среды СВЧ проникает на глубину прим. равную длине его волны и поглощается средой, выделяя тепловую энергию. Длина волны СВЧ стандартной для микроволновок частоты 2,45 ГГц (иногда – 2,85 ГГц) как раз обеспечивает полное поглощение СВЧ загрузкой продуктов. Тут проявляется полезнейшее свойство СВЧ-нагрева: благодаря прогреву в массе температура продукта не повышается до значений, при которых начинается гидролиз жиров, дающий токсины и канцерогены. Это особенно важно для разогрева пищи, т.к., если он производится на пламени или от ТЭНа, то гидролиз оставшихся в пище жиров продолжается, а уже имеющиеся его продукты разлагаются глубже, до еще более вредных веществ.

Примечание: в металлы СВЧ почти не проникает, т.к. их проводимость вызвана не отдельными носителями заряда, а т. наз. вырожденным электронным газом. Он же дает металлический блеск и ковкость. Поэтому помещать металлические предметы в камеру микроволновки категорически нельзя – вся энергия СВЧ сконцентрируется на их поверхности, отчего пойдет чрезмерный нагрев, дуговые разряды и пр., после чего печку останется только выбросить. Разве что трансформатор питания магнетрона сгодится на .

Однако по той же причине физиологическое действие СВЧ на живые организмы сильно, вредно и на первых порах может быть незаметным. Это требует применения особых мер безопасности при конструировании, производстве, текущей эксплуатации и ремонте СВЧ печей, см. далее.

Функциональная схема микроволновки дана на рис. Конфигурация волновода и потока СВЧ показаны условно; более-менее соответствующая реальной схема дана на врезке справа внизу.

1а – импульсы сетевого тока напряжением 220 В. Мощность излучения магнетрона плавно не регулируема, поэтому для управления ею приходится использовать широтно-импульсную модуляцию (ШИМ, см. далее). 4а и 5а – внутренние сигналы управления. 6а – высокое постоянное напряжение питания катода (эмиттера) магнетрона –4000В; 6б – питание цепи накала магнетрона 6,3В 50/60Гц.

Современные микроволновки строятся по т. наз. схеме с укороченным СВЧ трактом, повышающим КПД печи. При этом камера делается настроенной в резонанс, отчего, во-первых, без поглощающей энергию СВЧ загрузки печка своим излучением сожжет сама себя. Что и указывается и инструкции к ней.

Во-вторых, магнетрон дает когерентное излучение, поэтому вследствие интерференции отраженных волн в камере продукт засвечивается СВЧ неравномерно. Чтобы загрузка пропекалась как следует, ее и помещают на поворотный стол. Как следствие – неисправность его механизма может повлечь за собой неполадки более серьезные, см. далее. Точно так же, как неисправность системы внутренней конвекции в камере, которой снабжаются современные микроволновки для совершенно равномерного прогрева продуктов.

Правила безопасности

Уже по функциональной схеме бытовую СВЧ печь можно условно разделить на узлы и модули, требующие при ремонте соблюдения соотв. мер техники безопасности:

• Внешние цепи электропитания 220В и модуль управления – общие меры безопасности для электроустановок I класса по степени создаваемой опасности поражения электротоком.
• Источник питания (ИП или блок питания БП) магнетрона – меры безопасности для электроустановок свыше 1000В, способных в режиме короткого замыкания (КЗ) по выходу отдавать мощность более 60Вт в течение свыше 1с.
• Магнетрон и СВЧ тракт – особые меры безопасности для СВЧ установок большой мощности.

I класс

Посмотрите на свою микроволновку сзади. Увидите там внизу контактную площадку с металлическим резьбовым штырем и гайкой на нем – если кто-то уже не свинтил ее. Это значит, что СВЧ печь относится к электроустановкам I класса опасности, которые обязательно должны подключаться к отдельному контуру защитного заземления с сопротивлением растекания тока до 4 Ом наглухо, т.е. неразъемным соединением. Разъемное подключение к заземлителю через евророзетку заземлением наглухо не считается. Обусловлены такие требования к микроволновке совпадением в ней, формально говоря, более 2-х факторов опасности:

1. Наличием электрического напряжения свыше 1000В;
2. Наличием источника СВЧ излучения;
3. Температурой воздуха свыше 30 градусов Цельсия, его относительной влажности более 85% и наличием в воздухе летучих веществ в виде испарений подогреваемой пищи.

О заземлении

В странах с экономной по расходу металла системой электроснабжения с глухозаземленной нейтралью TN-C, в т.ч. в РФ, снабдить все жилые дома контурами защитного заземления технически не представляется возможным и в обозримом будущем глобального решения этой проблемы не предвидится. Руководства по ТБ посылают читателя с параграфа на параграф и с пункта на пункт, не давая общих указаний, пригодных для каждого конкретного случая. Общий смысл: спасение утопающих дело рук самих утопающих. Изыскивайте любую возможность устроить контур защитного заземления, хотя бы индивидуальный упрощенной конструкции. Нет таковой – регулярно проверяйте микроволновку на качество экранирования и «сифон» СВЧ, см. далее. Хотя формально это будет грубым нарушением ПТБ с ПУЭ и судиться хоть с беспомощным бомжом за ущерб от микроволновки будет бесполезно. Правда, и штрафа за нарушение опасаться не приходится; ввиду широкого распространения микроволновок это уже юридически нереально.

Высокое напряжение

Степень воздействия электротока на человека зависит от состояния его организма, силы тока, времени его воздействия и количества выделившейся в организме электрической энергии. Поэтому, к примеру, телевизор с кинескопом и электрошокер (до 25 кВ на 3-м аноде кинескопа и 35 кВ на выходе соотв.) к I классу не относятся: высоковольтный выпрямитель первого не способен дать опасный ток и в штатном режиме работы, а порция энергии на выходе второго точно дозирована. Хотя, если влезть рукой в строчную развертку телевизора, ощущения будут мерзейшие. Определяющие параметры воздействия электротока на человека таковы:

• Электрическое сопротивление здорового тела 100 кОм; в состоянии опьянения, больного, распаренного, усталого – 1 кОм.
• Опасный с точки зрения возможных отдаленных последствий ток – 1 мА.
• Неотпускающий ток, вызывающий судорогу мышц – 10 мА.
• Мгновенно (в течение 1с) убивающий ток – 100 мА.
• Максимально допустимое энерговыделение в организме в течение 1с – 60 Дж, т.е. мощность – 60 Вт.

Отсюда следует деление электротехнических установок на 2 обширные категории: до 1000В и свыше 1000В. Первые еще могут быть безопасными; последние опасны безусловно. Кстати, телевизор и электрошокер тоже опасны, просто степень их опасности не наивысшая, т.к. обусловлена одним фактором.

Нужно учесть еще один момент: индивидуальная восприимчивость человека к электротоку колеблется в очень широких пределах. Особенно это касается допустимой мощности разряда, она, откровенно говоря, «отфонарная». Взята из расчета, что человек в нормальных условиях выделяет ок. 60 Вт тепла, а надежного физиологического обоснования нет. 60-ваттными импульсами иногда лечат тяжелых и опасных психически больных, но лучше вообще избегать импульсных разрядов тока через себя, т.к. именно они чаще всего дают отдаленные последствия. Микроволновка в этом отношении особенно опасна, т.к. питание на магнетрон подается импульсами. Поэтому перед ее ремонтом нужно неукоснительно выполнить следующие подготовительные процедуры:

1. Полностью отключить от сети электропитания, вынув вилку из розетки;
2. Выждать нормативное время разряда высоковольтных конденсаторов через штатный резистор – 20 мин;
3. Отсоединить заземляющий проводник (если он есть);
4. Выждать еще 3 времени разряда, т.е. 1 час;
5. Только теперь можно снимать внешний кожух и приступать к работе;
6. Все работы производить только на полностью отключенной СВЧ печи (с вынутой из розетки вилкой и отсоединенным заземляющим проводом);
7. В процессе самостоятельного ремонта – никаких пробных включений! Если замена подозрительного элемента толку не дала – оставляем все как есть и обращаемся к сертифицированному специалисту. Или изыскиваем средства на новую печку, узнав стоимость ремонта.

Примечание: производить принудительный разряд высоковольтных конденсаторов любыми способами (напр., замыкая выводы отверткой) вне специальной лаборатории чрезвычайно опасно! Помните – накопленная в конденсаторе энергия пропорциональна квадрату напряжения на нем!

Высокое напряжение особо опасно и для электроустановки – если работать с ней неправильно. Напр., взяться пальцами за высоковольтный провод. Совершенно безопасный, обесточенный и разряженный. В работе под воздействием электрического поля жиропот довольно быстро диффундирует (как сейчас говорят – мигрирует) в изоляцию, что вскоре приведет к ее пробою. Поэтому работать с высоковольтными компонентами нужно в чистых латексных перчатках, детали брать по возможности только инструментом, а по завершении работы протирать 96% техническим этиловым спиртом. Не медицинским перегоночным! Технический спирт оставляет небольшие потеки солей, т.к. в его производстве используется сульфатирование. Потеки, когда деталь полностью просохнет, удаляют чистой сухой простиранной фланелевой ветошью или, лучше, микрофибровой салфеткой для чистки очков.

СВЧ

Действие СВЧ на человеческий организм во многом сходно с таковым проникающей радиации:

• Однократное облучение большой дозой может немедленно вызвать необратимые расстройства здоровья, из которых потеря репродуктивных способностей не самое тяжелое.
• Существует некий порог величины плотности потока энергии (ППЭ) СВЧ, ниже которого его действие на организм не сказывается ни сразу, ни в долговременной перспективе.
• В пределах величины ППЭ от порога восприимчивости до ощутимого физиологического воздействия облучение СВЧ обладает кумулятивным эффектом – сразу может быть совершенно неощутимо, но впоследствии проявит себя самым опасным образом. Типичные постэффекты – нарушение генома, лейкоз и рак кожи.

От ионизирующих излучений СВЧ отличается тоже в плохую сторону: оно легко просачивается из отведенного ему объема и через щели, и по выступающим наружу электропроводникам. Специалисты говорят – СВЧ очень хорошо сифонит. Поэтому за ремонт СВЧ тракта микроволновки, от ввода питания в магнетрон до выходного окна волновода, самому без глубоких специальных познаний и оборудования лучше не браться: если по результатам теста (см. ниже) не сифонит после ремонта сразу, засифонит потом.

Дело осложняется еще и тем, что пределы индивидуальной восприимчивости к СВЧ излучению еще шире, чем к электротоку. Порог восприятия до того размыт, что, напр., в США приняли за предельно допустимую чудовищную величину ППЭ – 1 (Вт*с)/кв. м. Человек непосредственно ощущает такое облучение и должен немедленно покинуть опасную зону, т.к. ППЭ СВЧ данной величины вызывает плазмолиз клеток организма. Отдаленные последствия – у вас медстраховка за счет фирмы. Медицина в вашем случае бессильна? Простите, вы сразу были предупреждены о возможных последствиях.

В СССР ударились в другую крайность, приняв допустимый ППЭ в миллион раз меньше – 1 (мкВт*с)/кв. м; это примерно в 5 раз ниже естественного фона СВЧ в районах средних широт с нечастыми и несильными грозами. Все бы хорошо, но технически обеспечить экранирование нужной степени СВЧ установок оказалось невозможно. Хотя, между прочим, частота профзаболеваний работающего с СВЧ персонала в СССР была примерно втрое ниже, чем в Америке.

Новую или сразу после ремонта СВЧ печь нужно проверить, во-первых, на качество экранирования; во-вторых, не сифонит ли из нее СВЧ в работе. Именно в таком порядке: если экранирование хорошее, то доза СВЧ, которую вы получите в течение часа на расстоянии более 1 м от печки, не превысит однократно допустимой для самого чувствительного человека.

Экранирование

Для проверки микроволновки на качество экранирования, во-первых, нужно полностью обесточить квартиру/дом, выключив главный автомат на вводном щите или вывернув пробки на счетчике электричества. УЗО, если они есть, оставляем включенными. Так нужно, чтобы убедиться – не просифонит ли СВЧ по сетевым и заземляющему проводам.

Далее в микроволновку кладем включенный мобильный телефон, закрываем дверцу и пытаемся позвонить на него с другого. Откуда – все равно, хоть из Антарктиды. Нам важно убедиться, что ближайшая сота не поймает маркерный сигнал того, что в печке лежит. Как известно, сотовые телефоны, даже выключенные, раз в минуту отзываются вроде «я в сети», а импульс передатчика телефона довольно мощный.

Итак, если вызов не прошел и пришло сообщение наподобие «Телефон вызываемого абонента вне зоны действия сети или выключен», то все типа ОК, экранировка печи в порядке и ее можно тестировать глубже. Если же сообщение было «Абонент недоступен» или «Сбой вызова», то, значит, маркер контрольного телефона на соту пробился, но речевой канал наладить не удалось, экранировка печи плохая. Что делать дальше с такой печкой – на ваше усмотрение по-американски: «Вы были предупреждены о возможных последствиях».

Сифон

Мобильные телефоны работают в диапазоне частот 900 или 1800 МГц, и передатчик телефона много слабее магнетрона. Поэтому нужно также проверить – достаточно ли надежно экранирование микроволновки от собственного излучения. Для этого понадобятся 2 одноразовых пластиковых стаканчика с водой, алюминиевая кастрюля с крышкой и загрузка не очень влажного продукта, который не жалко перепечь, напр., вареной картошки в мундирах. Вода в стаканчиках должна быть одинаковой температуры, равной комнатной. Поэтому, если опыт задуман заранее, воды из-под крана нужно где-то за сутки налить в любую чистую посуду и в стаканы наливать уже находящуюся в термодинамическом равновесии с окружающей средой: чтобы к нему пришла наполненная 200-мл посудина, понадобится не менее 2-3 часов.

Для опыта в печь загружают продукт и ее дверцу закрывают, не запуская пока таймер. Стаканы с водой ставят в 10-40 см перед дверцей печи: один «голый», другой в накрытой крышкой кастрюле. Воду в стаканы отмеряют мензуркой поровну в количестве 100-500 мл с точностью не хуже 0,5 мл. Регулятор мощности печи ставим на максимум без гриля. Подсветку камеры, если есть возможность, лучше отключить. В комнате должно быть как можно темнее и уж точно не должно быть никакого прямого света, в т.ч. и от лампочек. Теперь поворачиваем ручку таймера на максимальное время (обычно – 30 мин) и уходим от греха подальше. Величина ППЭ убывает по квадрату расстояния от источника, так что уйти в другую комнату будет совершенно безопасно.

Как только звонок микроволновки звякнет, возвращаемся, включаем свет (уже можно), снимаем крышку с кастрюли и, не касаясь стаканчиков руками (!), меряем температуру воды в них, осторожно помешивая термощупом. Если разница температур в емкостях менее 1 градуса (это удвоенная собственная погрешность термощупа, хотя тестер показывает температуру с градацией 0,1 градуса), то все ОК – в течение часа-полутора в день этой микроволновкой можно пользоваться и по советским стандартам. Если больше – все опять на ваше усмотрение по-американски.

Проверка дверцы

Если вроде бы исправная микроволновка сифонит, то, скорее всего, зазор между закрытой дверцей и корпусом печи более 0,15 мм. В рунете правильно пишут, что проверить его можно листом писчей бумаги плотностью 90-110 г/куб. дм, он как раз нужной толщины, вот только методику проверки дают неверную. Правильно будет отрезать полоску бумаги шириной 5-7 см и подкладывать ее под дверцу перед закрыванием 6 раз: вверху и внизу у петель, затем так же посередине и у защелок. Каждый раз бумага не должна вытаскиваться из-под зарытой дверцы. Таким образом дверца будет проверена на перекос и по горизонтали, и по вертикали, а устранить его можно будет за счет люфта крепежных болтов петель в установочных отверстиях.

Как устроена микроволновка

Что ж, теперь вы знаете об СВЧ и микроволновках достаточно, чтобы решить – стоит ли браться за ремонт самому. Если такое желание осталось, то, чтобы окончательно уяснить себе, как работает СВЧ печь, где в ней что может поломаться и где какую степень осторожности нужно проявлять при ее ремонте, придется обратиться уже к принципиальной электрической схеме микроволновки. Типичное ее построение, используемое во многих моделях фирмы Самсунг и других производителей, дано слева на рис. Зеленым выделен сетевой фильтр, предназначенный для того, чтобы не выпустить на провода питания СВЧ (см. далее). Голубым – модуль управления с системой ЭМБ. Горчичным – устройство формирования импульсов электропитания на магнетрон (УФИ). Формально УФИ входит в модуль управления; их компоненты располагаются на одной печатной плате. Но неисправности УФИ специфичны, поэтому функционально его следует рассматривать отдельно. Розовым обозначен блок питания магнетрона БПМ.

Что там происходит

В сетевом фильтре находится общий плавкий предохранитель F1, который может перегорать во многих случаях, см. далее. Если вызвавшая его перегорание неисправность устранена, новый F1 нужно ставить того же номинала (на тот же ток, время и температуру срабатывания), что и «родной». F1 осуществляет общую защиту печи от перегрузок по току, поэтому, если у вас мелькнула мысль о «жучке», лучше сразу переключить ее на новую микроволновку.

Термопредохранитель (термичка) устанавливается на корпусе наиболее греющегося компонента – магнетрона – и срабатывает многократно: по остывании восстанавливается. Отключение СВЧ печи по перегреву до того, как ее выключит программатор – признак того, что засорился вытяжной вентилятор охлаждения магнетрона, его выходная решетка или входной патрубок. Если мотор вентилятора при этом работает со стуком, скрипом, большим шумом – вероятен его механический износ, что требует замены мотора.

ЭМБ

Микропереключатели (микрики) SWA, SWB и SWC составляют систему электромеханической блокировки. SWA и SWB задействуются верхним усом защелки дверцы, SWC нижним. Поскольку микроволновка устройство I класса опасности и часто эксплуатируется нештатно (без заземления), используется сложная система ЭМБ: двойная на размыкание с контрольной на короткое замыкание. Тут реализован один из принципов ТБ: если невидимой опасности 100% избежать невозможно, нужно хотя бы сделать ее видимой. Невидимая опасность в данном случае – излучение СВЧ через неплотно прикрытую дверцу, а видимая – сгорание F1.

Ввиду важности ЭМБ для безопасности печи и ее подверженности поломкам вследствие оседания чада (см. далее), нужно схему ЭМБ рассмотреть подробнее отдельно от общей уже в состоянии при закрытой дверце, (см. рис. справа). Как видим, если SWA залипнет при открытой дверце, то SWC замкнет общую цепь питания накоротко, отчего сгорит F1. Чтобы не было ложных срабатываний ЭМБ, нужно, чтобы SWC переключался немного медленнее SWA. Поэтому, во-первых, заменять неисправные SWA и SWC нужно только на однотипные.

Во-вторых, возможна ситуация, когда все микрики ЭМБ звонятся нормально и при открытой, и при закрытой дверце, но F1 сгорает сразу при ее открывании. Это значит, что чад от продуктов проник в микрики, времена их срабатывания «поплыли» и ЭМБ разбалансировалась по времени. Выход один – менять сразу SWA, SWB и SWC, т.к. они неразборные и ремонту не подлежат.

Примечание: те же микропереключатели электромеханической блокировки дверцы нужно в первую очередь проверить, если печь не включается при закрытой дверце. Очень часто их контакты просто не замыкаются/переключаются от налипшего на них чада.

Жир и чад

С ролью жира и чада от него в возникновении неисправностей микроволновки мы столкнулись сразу же, а дальше неприятностей от него будет еще больше. Жир в продуктах в микроволновке не кипит, как на сковороде, но испаряется, а его пары оседают где угодно, образуя пленку чада. Она нарушает работу механики, вызывая комплексные неполадки (см. далее). Чуть влажная чадная пленка обладает заметной проводимостью, «сбивая с толку» автоматику управления, а сухая пробивается напряжением менее 500В, что опасно для высоковольтной части. Особенно нежелательно попадание чада в СВЧ тракт – ремонт СВЧ печи в таком случае оказывается наиболее сложным и дорогим.

Чтобы убедиться в вездесущности паров жира, можно проделать опыт, для которого понадобится совершенно новая сковорода с крышкой. Крышку пока убирают подальше, а на сковородке растопляют до растекания любой кулинарный жир. Затем дают ему полностью застыть на сковородке, закрывают ее крышкой и держат так при комнатной температуре сутки или более. После этого крышка изнури оказывается липкой на ощупь – на ней осел жировой чад. Что будет от жира в камере печи при температуре 100 и более градусов – вопрос риторический. Жировой чад в микроволновке не темный пригоревший, как кухонный, а почти прозрачный и потому плохо заметный, но ничуть не менее вредный.

Автоматика управления

Допустим, наша печка пока исправна. Продукт загружен, дверца закрыта. Регулятор мощности (см. ниже) выставлен правильно. Поворачиваем ручку таймера на нужное время – сразу замкнется SW1, включит подсветку, вращение стола, обдув магнетрона и конвектор. Когда они «разгонятся», сработает SW2 и включит устройство формирования импульсов питания магнетрона (УФИ), печь начнет греть. Когда таймер вернется на ноль, SW1 и SW2 разомкнутся, все выключив, и звякнет звонок. В простых микроволновках его пружина взводится механически при закрывании дверцы, а освобождается рычагом, который толкает кулачок таймера.

Таймер

Таймер микроволновки это электромеханический кулачковый программатор, приводимый в действие собственно таймером: ленточной спиральной пружиной с часовым механизмом или микромотором с редуктором. На валу таймера насажены несколько дисков с кулачками, замыкающими и размыкающими контактные группы.

Неисправности таймера (будем так его называть для краткости) вызываются чаще всего жировым чадом. Реже – поломкой механических частей. Еще реже, если таймер полностью механический – ослаблением пружины. Характерные признаки поломок таймера таковы:

• После поворота ручки управления печь не работает совсем, ручка не вращается обратно – полностью засорилась механика или вышел из строя микромотор либо его редуктор. Ремонт в первом случае переборка и чистка, во втором – замена.
• Не работают конечные функции. Напр., подсветка, стол, обдув магнетрона и конвектор включаются, но печь не греет. Либо засорились контакты (в данном случае SW2), либо отломался его кулачок. Ремонт – как в пред. случае.
• Ручка вращается обратно, уходит на ноль за положенное время, звонок звякает, но электрически ничего не включается. То же, только с SW1.
• Все работает как надо, но медленно – реальное время возврата ручки на ноль больше заданного. Редко бывает, и только у таймеров с часовым механизмом – ослабла его пружина. Ремонт – ее подзавод на 0,5-2 оборота; в таймерах с часами есть такая возможность. В некоторых и без разборки: под задней крышкой обнаруживается шлиц под отвертку для подзавода.

Ох, эти «лыжи»…

В некоторых старых микроволновках LG из-за чада в таймере случается изредка и вовсе экзотическая поломка: печка самопроизвольно включается и «молотит», пока не уйдет в останов по теплу. Когда FU остынет, снова включается. Опасная поломка, т.к. при пустой камере скоро выходит из строя магнетрон, а замена оказывается дороже новой печи. Наблюдается чаще всего в межсезонье перед включением отопления, но только при закрытой дверце. Причина, как оказывается – в залипшем из-за чада SW1 и, одновременно – в комке чада между контактами SW2. Его сопротивление в сыром воздухе оказалось соизмеримо с таковым времязадающих резисторов УФИ (см. ниже), накопительный конденсатор потихоньку заряжался и запускал реле, подающее питание на магнетрон.

Механика камеры

Осаждение чада в механизме вращения стола и конвекторе действует враскачку: от неравномерного нагрева загрузки выделение паров жира из перегретых мест усиливается. В конце концов прогорает крышка выходного окна волновода, что означает сложный и дорогой ремонт СВЧ тракта. Поэтому, если замечено неравномерное вращение стола или затягивание чадом решеток конвектора нужно, не дожидаясь худшего, разобрать печь и почистить механику. С условием: не трогать магнетрон и СВЧ тракт, если конструкция печи это позволяет. В противном случае лучше обратиться в сервисный центр, цены на такой ремонт приемлемые.

УФИ и мощность

Действует устройство формирования импульсов питания магнетрона таким образом: через выпрямительный маломощный диод D1 и резисторы R2/R3 заряжается электролитический конденсатор большой емкости C4. Стабилитрон D2 предназначен для защиты низковольтных C4 и реле RY от перенапряжения. Когда напряжение на C4 достигнет величины напряжения срабатывания RY, оно подаст 220В 50/60Гц на первичную обмотку трансформатора питания магнетрона, который выдаст в камеру импульс СВЧ. Спустя короткое время C4 разрядится через обмотку RY, оно отпустит, затем цикл будет повторяться, пока таймер не разомкнет SW2 или не сработает FU. Таким образом, СВЧ в камеру подается импульсами (врезка внизу в центре на рис. со схемой).

Регулировка мощности в простейшем случае осуществляется переключением R2/R3. При этом меняется время заряда C4, а время его разряда остается неизменным. Соотв., меняется отношение периода следования импульсов к длительности импульса, т. наз. скважность последовательности импульсов. Это и есть широтно-импульсная модуляция (ШИМ), которая, как видим, отнюдь не является прерогативой «цифровых» микроволновок. От скважности импульсов зависит средняя отдаваемая магнетроном мощность, которую загрузка продуктов благодаря своей тепловой инерции воспринимает как постоянную.

Чтобы при резком отключении питания магнетрон из-за накопленной в обмотках трансформатора энергии не давал большого всплеска СВЧ, способного просифонить через любой экран, первичная обмотка трансформатора не отключается от нуля 220В полностью, но остается соединенной с ним через резисторы большого сопротивления R4. Если их удалить, в остальном исправная печка будет упрямо сифонить с любым заземлением. Если же пайки R4 на плате затянет чадом, магнетрон будет отрабатывать каждый импульс дольше, чем следует, перегреваться, а печка отключаться по теплу. Так что запомните хорошенько эти «резики».

В ряде моделей СВЧ печей используется двойная ШИМ, что обеспечивает большую стабильность средней мощности магнетрона. Для этого на валу таймера устанавливаются дополнительные диски с разным количеством кулачков и своими контактными группами. Регулировка мощности осуществляется переключением питания УФИ с группы на группу. При этом серия импульсов питания идет пакетами, следующими друг за другом реже или чаще (поз. a и b на рис.), а скважность импульсов в пределах пакета остается неизменной.

В УФИ чаще всего выходит из строя реле (см. рис. справа) – его контактам нужно коммутировать большой ток. Магнетрон при этом не включается и печь не греет, хотя остальное все исправно. Для проверки выводы обмотки RY подключают к регулируемому источнику питания, а к выводам замыкающихся контактов – мультиметр, включенный в режим омметра. Если при повышении напряжения на обмотке от 3 до 24В тестер не показал короткого замыкания, RY нужно менять, независимо, был слышен щелчок сработавших контактов или нет.

Другая характерная неисправность – печка греет слабее, чем задано ручкой регулятора. Развивается постепенно: для получения того же нагрева ручку нужно крутить все дальше и дальше. Возможная причина – потеря емкости C4, его меняют на заведомо исправный такой же.

Примечание: другая возможная причина падения мощности микроволновки – выработка магнетроном своего ресурса. Характерные признаки – печи более 5 лет, пользовались ею интенсивно, и падение мощности развивается гораздо медленнее, не за дни и недели, как при потере емкости времязадающим конденсатором, а в течение месяцев. Точная диагностика – в сервисном центре или производственной лаборатории, располагающей соотв. оборудованием.

Наконец, изредка внезапно раздается хлопок, и печь перестает греть. При вскрытии оказывается, что корпус C4 вспух и треснул. Причина – пробит D1 или вышел из строя D2. Кроме замены их обоих сразу и C4, нужно обязательно проверить RY, как описано выше – его обмотка очень даже могла перегореть.

Высоковольтный стенд

В ходе ремонта высоковольтной части (ИП магнетрона) нужно будет прозванивать ее компоненты. Обычный тестер их «не берет», не хватает напряжения его батарейки. В рунете советуют проверять высоковольтные (ВВ) компоненты с помощью контрольной лампочки накаливания на 15-25 Вт 220В. «Звонить» цепи с помощью «контрольки», во-первых, прямо запрещено ПТБ. Во-вторых, метод это очень грубый и 100% достоверного результата не дает.

Самодельный стенд для прозвонки ВВ компонент (см. рис. справа) прежде всего совершенно безопасен: входное сопротивление мультитестера на пределе измерения 750V AC несколько мегом. Если случайно прикоснуться с синему, по схеме, концу провода, ощущений будет не больше, чем при пользовании индикатором-фазоуказателем. Нужно только пометить на корпусе розетки, где фаза (определяется тем же фазоуказателем), на вилке – к какому штырьку подходит красный по схеме провод, и вставлять вилку в розетку так, чтобы отметки совпадали.

Кроме того, данный стенд намного чувствительнее и позволяет находит даже потенциально неисправные элементы, вызывающие перемежающиеся сбои в работе печи:

• Тестер показывает почти полное напряжение сети – компонент пробит накоротко.
• Напряжение неполное, но достаточно высокое (десятки вольт) – пробой под рабочим напряжением; контролька «ловит» его неуверенно.
• Напряжение малое, несколько вольт – утечка под рабочим напряжением. Компонент еще полужив, но скоро пробьется. Контролька на такой отреагирует как на исправный.

Примечание: тем не менее, помните – любые манипуляции с проверяемым компонентом (подключение, отключение, переключение) можно производить, только вынув вилку из розетки!

Питание магнетрона

ВВ ИП магнетрона благодаря импульсному режиму его работы делают по однополупериодной схеме с удвоением напряжения. Не пытайтесь соорудить подобный для своих нужд – его трансформатор должен быть рассчитан на работу в режиме КЗ вторичной обмотки в течение 5 мин.

Положительная полуволна с вторичной обмотки трансформатора, замыкаясь через высоковольтный диод D, заряжает высоковольтный конденсатор C до своего амплитудного напряжения 2000 В. Отрицательная полуволна через тот же диод дозаряжает его до 4 кВ, как в вольтодобавке старых телевизоров. Магнетрон под таким эмиттерным напряжением (отрицательным относительно общего провода) начинает генерировать СВЧ, C разряжается и все повторяется сначала.

Высоковольтный предохранитель F и разрядный резистор R – защитные. Первый отключает магнетрон при его мгновенной перегрузке до перегрева (напр. при пустой либо перегруженной камере, нахождении в ней металлических предметов или неподходящих продуктов, при пробое высоковольтного диода). Через R конденсатор быстро разряжается, что спасает от «выплескивания» СВЧ наружу при внезапном открывании дверцы на ходу печи.

В данной схеме при перегорании F возможен выплеск СВЧ наружу в случае некачественного экранирования и/или заземления, т.к. в перегорающем предохранителе несколько мс горит электрическая дуга. Поэтому в ряде моделей микроволновок применяется схема питания магнетрона с защитным диодом (см. рис. справа). В ней всплески СВЧ исключены, но плохо то, что защитный диод такой же одноразовый, как предохранитель, пробивается чаще, а стоит столько же, как высоковольтный конденсатор. Проверяется защитный диод на описанном выше стенде, как и высоковольтный: при включении его и в прямом, и в обратном направлении тестер должен показать прим. половину напряжения сети. При разности более чем в 20% – неисправен, хотя «прокрутка» индукционным мегомметром и тест контролькой пройдут нормально.

Любая неисправность ВВ ИП приводит к тому, что печь не греет, хотя все остальные ее функции действуют. При этом обязательно сгорает F. Это в общем тот же плавкий предохранитель, только с подпружиненной нитью для быстрейшего размыкания. Прозванивается обычным тестером. Высоковольтный конденсатор проверяется на описанном выше стенде; тестер в обе стороны должен показать 10-70 В, смотря по емкости данного образца (обозначается на корпусе).

Трансформатор

После проверки аж 4-х ВВ компонент нужно проверить трансформатор питания магнетрона. Микроволновка может не греть из-за межвиткового короткого замыкания в его обмотках (виткового КЗ). Прозвонкой тестером оно не определяется, т.к. почти не влияет на активное сопротивление обмоток. Лучше всего отдать подозрительный трансформатор на проверку в фирму, специализирующуюся на электроизмерениях (не на электромонтажных работах!) или в электроизмерительную лабораторию РЭС либо потребнадзора. Цены на такую услугу везде божеские.

Если же добраться до лаборатории нет возможности, то с большой долей уверенности проверить трансформатор можно и дома. Методика основана на том, что при наличии виткового КЗ ток холостого хода трансформатора возрастает в несколько раз. Тут уж придется пойти на нарушение, воспользовавшись той самой лампочкой-контролькой на 220В 15-25 Вт. На стенде не определишь: ток через тестер в режиме вольтметра слишком мал, а мерять в режиме амперметра очень опасно.

Контрольку включают последовательно с высоковольтной обмоткой. Именно с высоковольтной, с другой – крайне опасно! Найти высоковольтную обмотку несложно, она усиленно изолирована и вместе с обмоткой накала обернута дополнительной изоляцией, см. рис. справа. Собранную цепь кратковременно, не более чем на 5-10 с, включают в сеть. Если трансформатор исправен, лампочка или вовсе не засветится, или ее нить разогреется до тускло-красного. Если же есть заметное свечение, есть и витковое КЗ.

Без опыта бывает трудно определить: а что значит «тускло-красное» и «заметное свечение»? Для уверенности устроим искусственное витковое. Отключим цепь от сети (!!!), замкнем накоротко накальную обмотку и снова кратковременно включим в сеть. Лампочка должна вспыхнуть гораздо ярче, чем в первом случае. Если же свечение не изменилось или изменилось ненамного – трансформатор «виткует» и негоден.

Магнетрон

Если все ВВ компоненты проверены, а генерации СВЧ все равно нет, то, вероятно, дело в магнетроне. Не снимая его и не разбирая СВЧ тракт, обычным тестером можно проверить магнетрон на внутреннее КЗ. Возникает оно вследствие отслоения покрытия катода, замыкающего промежуток между ним и анодом.

Почти так же часто, как и внутреннее КЗ, в магнетроне случается пробой катодного фильтра (показан красной стрелкой слева на рис.). Это не просто разъем, а пара высоковольтных проходных конденсаторов. Расковыривать заливку конденсаторов (в центре на рис.) нельзя, это, во-первых, вряд ли что покажет; во-вторых, ее крошки и, особенно, пыль, токсичны. Прежде всего нужно замерить обычным тестером сопротивление между выводами. Оно должно быть близким к нулю: выводы подключены к нити накала, а его ток ок. 10А при напряжении 6,3В.

Нужно аккуратно отвинтить обойму с проходными конденсаторами; во многих случаях это можно сделать, не снимая магнетрон и не трогая СВЧ тракт. Скорее всего, пробой будет виден сразу (справа на рис.); если нет – обойму аккуратно откусываем от индуктивностей фильтра и на стенде прозваниваем каждый вывод на фланец. Если «проходники» исправны, тестер покажет ноль в каждом случае. Если есть хоть пара вольт – есть скрытый пробой или утечка под напряжением. Если же все вроде в порядке, но печь все равно не греет – катод внезапно полностью потерял эмиссию и магнетрон не годен. С магнетронами, мощными генераторными клистронами и лампами бегущей волны (ЛБВ) это бывает; причина – разгерметизация корпуса, в котором должен быть глубокий вакуум. Что еще возможно именно с магнетроном – от перегрева размагнитились магниты. В таком случае при включении будет сразу сгорать высоковольтный предохранитель.

Камера

Камера микроволновки по логике изложения последняя, но поломок из-за нее и в ней бывает больше всего. Катастрофа вроде той, что на поз. 1 рис., может оказаться не такой страшной, как глаза видят: покрытие камеры в общем-то рассчитано на такие случаи. Если только в микроволновке не пытались варить яйца – вскипевший денатурированный белок намертво въедается в покрытие, что означает новую печку. Из камеры нужно аккуратно удалить мусор, вымыть ее рекомендованным изготовителем моющим и осмотреть, нет ли там царапин глубже, на-глаз, 0,1 мм. После этого проверяем от руки плавность вращения стола и делаем тест на экранирование и «сифон». Вероятность того, что печь окажется пригодной для дальнейшего использования, не мала. Если же покрытие прогорело насквозь (поз. 2), дело швах – нужна новая печка. Как ни ремонтируй, сифонить будет «прямой наводкой навылет».

Самая, пожалуй, частая неисправность бытовых СВЧ печей – все работает как надо, загружено тоже что положено и что раньше грелось без проблем, но в камере искрит. Тогда чистыми руками в чистом сухом помещении осторожно снимаем защитную крышку выходного окна волновода – если она снимается извне, без разборки СВЧ тракта. Крышка делается из слюды-мусковита или слюдяной ткани и довольно хрупка. Внешняя сторона крышки может быть на вид чистой или с малозаметными повреждениями, но со стороны волновода обнаруживается совсем другая картина, поз. 3 и 4. Это поработали испарения жира и жировой чад.

Крышку нужно менять на точно такую же. Домашние кулибины наперебой предлагают: вырезаю из материала 1,5 мм! Ресурс вчетверо больше – фирменная 0,4 мм! На самом деле слюда не идеально прозрачна для СВЧ, толстая крышка будет греться, сильно поглощать пары жира и прослужит меньше оригинальной. Но главное – печь собьется с режима и пойдет сифонить «аж бегом».

Если микроволновка с коротким трактом, то под крышкой будет видна внутренность волновода (точнее – выходного резонатора) и антенна (излучатель) магнетрона. Резонатор, если его покрытие не вздулось, не потрескалось и не пошло цветами побежалости, можно почистить спиртом, как описано выше. Потемневший излучатель нужно заменить на новый фирменный, он просто вынимается из магнетрона. Старый прикипевший в гнезде излучатель для этого очень осторожно раскачивают маленькими пассатижами, а новый нужно ставить рукой в латексной перчатке, чтобы не испачкать и не поцарапать.

Здесь есть три тонкости. Первое, никогда не снимайте сами магнетрон. Второе, не пытайтесь продлить жизнь пробитого (прогоревшего) излучателя, перевернув его. В том и другом случае печь сбивается с режима и от «сифона» не избавиться. Третье, после любого ремонта, в ходе которого вы хоть пальцем касались СВЧ тракта, обязательно проверяйте микроволновку на экранирование и утечку СВЧ, как описано выше.

В заключение

Вполне законный по прочтении вопрос: а стоит ли держать дома устройство, столь опасное? Абсолютного зла не бывает, как и абсолютного добра. В темпе современной жизни без микроволновой печи иногда очень трудно обойтись, а отсутствие гидролиза жиров – весомый аргумент в ее пользу.

Автор много лет профессионально работал с СВЧ. Последствий для здоровья никаких: всегда был предельно осторожен, а индивидуальная чувствительность оказалась низкой. Микроволновка на хозяйстве есть, недорогая. Стоит в основном с вынутой вилкой; включается очень редко и нерегулярно, когда без нее никак невозможно.

Вот так и следует относиться к бытовым СВЧ печам: как к неизбежному, но иногда полезному злу. Вроде баллончика с дихлофосом или пропановой горелки – бывает, нужны и замены нет, но это не вещи для баловства и дилетантских экспериментов. И главное – не реже раза в полгода проверять микроволновку на качество экранирования и утечку СВЧ.

Магнетроны применяются для получения колебаний высокой частоты. Они незаменимы в электронике и радиотехнике; устанавливаются в радиолокационных стациях, для высокочастотного нагрева, для ускорения заряженных частиц. В основе действия магнетрона лежит взаимодействие сильных электрических и магнитных полей, результатом чего является генерация колебаний высоких частот. Наиболее популярных видом магнетрона является многорезонаторный магнетрон.

Конструкция многорезонаторного магнетрона

сновой является анодный блок, который представляет собой толстостенный полый медный цилиндр, в стенках которого вырезаны полости, соединённые с центральным пространством щелями. Эти полости представляют собой кольцевую систему объёмных резонаторов.

В центре анодного блока высверлено широкое круглое отверстие, через которое подключается источник питания посредством специальных выводов к катоду (подогреваемая нить накала), который проходит вдоль центральной оси анода. Вывод высокочастотных колебаний устанавливается в одном из резонаторов. Торцы цилиндра герметично закрыты медными крышками, а внутри обеспечивается вакуум высокой степени. Эффективное охлаждение блока обеспечивается ребристыми радиаторами, расположенными на его поверхности.

Принцип действия магнетрона

Весь анодный блок устанавливается в сильное магнитное поле, которое создаётся постоянными магнитами. Между катодом и анодом устанавливается высокое электрическое напряжение, при этом положительный полюс прикладывается к аноду. Электроны, которые вылетают из катода под действием электрического поля, двигаются в радиальном направлении к аноду, однако под влиянием магнитного поля меняют траекторию движения.

При определённых величинах магнитного и электрического полей удаётся добиться такого состояния, когда электроны, описывая окружность, в итоге пройдя рядом с анодом, вновь возвращаются на катод, а на анод попадает только незначительная часть вылетевших электронов. Большая часть их возвращается обратно в область катода.

При некоторых условиях динамического равновесия, возвращающиеся в область катода электроны заменяются вылетевшими вновь. Поскольку электроны постоянно перемещаются от катода к аноду, возле последнего рядом со щелями объёмных резонаторов устанавливается постоянно вращающийся заряд кольцеобразной формы. По мере движения по окружности центральной полости анодного блока электроны возбуждают в каждом резонаторе незатухающие высокочастотные колебания.

Выводятся эти колебания посредством витка проводов, расположенного в полости одного из резонаторов, которые затем передаются в коаксиальную линию или волновод.

Легко управлять микроволновкой сегодня может даже ребенок. Она стала привычной и надежной помощницей. И при этом очень редко задумываемся, каким образом пища разогревается за считаные минуты. А происходит это, благодаря микроволнам, которые производит магнетрон. Разберемся, каким образом прибор работает.

Что такое магнетрон в СВЧ

Магнетрон - это главная деталь микроволновой печи . Его неслучайно называют сердцем агрегата. СВЧ исправно выполняет свои функции только при исправном магнетроне.Основная задача детали - создание электромагнитных полей. Возможность руководить их возникновением была установлена почти 100 лет назад.

Справка. В 1921 году физик из США А.Халл в процессе проводимых опытов и экспериментов обнаружил возможность изменять массу электронов.

Он же ввел в употребление само название магнетрона. Но высокочастотные электромагнитные волны были открыты тремя годами позже, в 1924 г. С этого времени ученые не только изучили СВЧ, но и научились их использовать.

Справка . В микроволновых печах данные генераторы волн используются с 60-х годов XX века.

Как устроен магнетрон в СВЧ

Устройство детали требует минимальных знаний по физике. Поток электронов возникает в пространстве между анодом и катодом.

Анод

В микроволновке для анода используют медь. Из нее выполнена оболочка цилиндра. Внутри он полый. Стенка цилиндра толстая, ее внутренняя поверхность неровная. В разрезе анод выглядит как окружность, по всей длине которой расположены небольшие полукольца.

Они необходимы для создания дополнительного резонанса. Воздуха внутри анода нет, там создано вакуумное пространство. Чтобы создаваемые СВЧ волны не оставались внутри, в одном из полуколец-резонаторов имеется специальный выход.

Катод

Через центр анода проложен катод. Для него воспользовались нитью накаливания. Для ее подогрева предусмотрены провода. Они соединяют катод с источником подогрева.

Важно! Анод и катод размещают в специальном блоке, который содержит магниты.

Принцип работы магнетрона

Итак, теперь мы знаем, что в главной детали СВЧ взаимодействуют 2 разных поля .

• Первое из них - электронное . При включении прибора и подаче напряжения у катода появляются электроны, которые движутся к положительному полюсу - к аноду.
• Второе поле - магнитное . Оно воздействует на частицы и возвращает их назад, к катоду.

После того как электроны образуют кольцо, внутри магнетрона возникает заряд. Причем количество зарядов увеличивается, так как в каждом полукольце-резонаторе образуются дополнительные электронные кольца. Это становится причиной возникновения высокочастотных колебаний. Таким образом, волновое поле сверхвысоких частот появляется в результате взаимодействия электронного и магнитного полей. Возникающие при этом микроволны и выполняют обработку продуктов.

Магнетроны называются электронные приборы, в которых образуются колебания сверхвысокой частоты при помощи модуляции потока электронов. Магнитные и электрические поля в нем действуют с большой силой. Наиболее распространенная модификация магнетрона – это многорезонаторный.

Впервые магнетрон был создан в Америке в 1921 году. С течением времени эксперименты с ним продолжались. В результате появилось множество видов магнетронов, использующихся в радиоэлектронике. В 1960 году приборы стали использоваться в печах сверхвысокой частоты для домашнего применения. Менее распространены клистроны, платинотроны, которые основаны на этом же принципе действия.

Устройство и принцип работы

1 — Анод
2 — Катод
3 — Накал
4 — Резонансная полость
5 — Антенна

Магнетроны резонансного типа состоят из:

• Анодный блок . Представляет собой толстостенный металлический цилиндр с полостями в стенках. Эти полости являются объемными резонаторами, которые создают колебательную кольцевую систему.
• Катод . Он имеет цилиндрическую форму. Внутри него размещен подогреватель.
• Внешние электромагниты или постоянные магниты . Они создают магнитное поле, которое параллельно оси прибора.
• Проволочная петля . Она применяется для вывода сверхвысоких частот, и закреплена в резонаторе.

Резонаторы создают кольцевую систему колебаний. Возле них пучки электронов воздействуют на электромагнитные волны. Так как эта система выполнена замкнутой, то она способна возбудиться только на определенных частотах колебаний. При нахождении рядом с рабочей частотой других частот, случается перескакивание частоты и нарушается стабильность работы устройства.

Чтобы исключить такие отрицательные эффекты магнетроны с одинаковыми резонаторами оснащаются разными связками, либо используются магнетроны с отличающимися размерами резонаторов.

Магнетроны разделяют по виду резонаторов:

• Лопаточные.
• Щель-отверстие.
• Щелевые.

В магнетронах применяется движение электронов в перпендикулярных магнитных и электрических полях, созданных в зазоре кольца между анодом и катодом. Между ними подается напряжение (анодное), которое образует радиальное электрическое поле. Под воздействием этого поля электроны вырываются из нагретого катода и устремляются к аноду.

Анодный блок находится между полюсов магнита, образующего магнитное поле, которое направлено вдоль оси магнетрона. Магнитное поле действует на электрон и отклоняет его на спиральную траекторию. В промежутке между анодом и катодом создается вращательное облако, похожее на колесо со спицами. Электроны возбуждают в объемных резонаторах колебания высокой частоты.

Отдельно каждый резонатор является колебательной системой. Магнитное поле концентрируется внутри полости, а электрическое поле сосредоточено у щелей. Энергия выводится из магнетрона с помощью индуктивной петли. Она размещена в соседних резонаторах. Электроэнергия подключается к нагрузке коаксиальным кабелем.

Нагревание токами высокой частоты производится в волноводах различного сечения, либо в объемных резонаторах. Также нагревание может производиться электромагнитными волнами.

Приборы работают от выпрямленного тока по простой схеме выпрямления. Устройства небольшой мощности способны работать от переменного тока. Рабочая частота тока магнетронов может достигать 100 ГГц, мощностью до нескольких десятков киловатт в постоянном режиме, и до 5 мегаватт в режиме импульсов.

Устройство магнетрона довольно простое. Его стоимость невысока. Поэтому такие качества в сочетании с повышенной эффективностью нагревания и разнообразным использованием высокочастотных токов открывают большие возможности использования в разных сферах жизни.

Основные виды магнетронов

• Многорезонаторные устройства . Они содержат анодные блоки с несколькими резонаторами. Блоки состоят из различного вида резонаторов. В диапазоне 10 см длины волны магнетрон обладает КПД 30%. Выход излучения высокой частоты осуществляется сбоку в щель резонатора.
• Обращенные устройства . Они бывают двух исполнений: коаксиальные и обычные. Такие магнетроны способны выдать импульсы высокой частоты 700 наносекунд с энергией 250 джоулей. Коаксиальный вид магнетрона содержит стабилизирующий резонатор. В нем имеются отверстия во внешней стенке, а также ферритовые стержни с подмагничивающими катушками.

Сфера использования магнетронов

• В устройствах радаров антенна подключена к волноводу. Она, по сути, является щелевым волноводом, или рупорным коническим облучателем вместе с отражателем в виде параболы (тарелка). Управление магнетрона осуществляется с помощью коротких мощных импульсов напряжения. В итоге образуется короткий импульс энергии с малой длиной волны. Малая часть такой энергии поступает снова на антенну и волновод, и далее к чувствительному приемнику. Сигнал обрабатывается и поступает на электронно-лучевую трубку на экран радара.
• В бытовых микроволновых печах волновод имеет отверстие, которое не создает препятствие радиочастотным волнам в рабочей камере. Важным условием работы микроволновки является условие, чтобы при работе печи в камере находились какие-либо продукты. При этом микроволны поглощаются продуктами, и не возвращаются на волновод. Стоячие волны в микроволновой печи могут искрить. При долгом искрении магнетрон может выйти из строя. Если в микроволновке мало продуктов для приготовления, то лучше дополнительно поместить в камеру стакан с водой для лучшего поглощения волн.

1 — Магнетрон
2 — Высоковольтный конденсатор
3 — Высоковольтный диод
4 — Защита
5 — Высоковольтный трансформатор

• В радиолокационных станциях используются коаксиальные магнетроны с быстрым изменением частоты. Это позволяет расширить тактико-технические свойства локаторов.

Выбор и приобретение магнетрона

Чтобы самому приобрести магнетрон для , необходимо изучить и разобраться в маркировке, выяснить, какие бывают их виды, и их параметры.

Наиболее малую мощность имеет магнетрон 2М 213. Его мощность составляет 700 ватт при нагрузке и 600 ватт номинальная.

Приборы средней мощности в основном изготавливают на 1000 ватт. Марка такого магнетрона – 2М 214.

Наибольшая мощность магнетрона у модели 2М 246.

Показатель мощности у них равен 1150 ватт. Перед приобретением необходимо сопоставить цену магнетрона со стоимостью всей печи, и не забыть о стоимости работ по ремонту. Возможно, что не будет смысла в ремонте.

Можно ли магнетрон заменить самостоятельно?

Для разных моделей микроволновок можно устанавливать магнетрон других фирм изготовления. Главное, чтобы он подходил по мощности, в настоящее время не проблема приобрести его в торговой сети. Исключение составляют модели, которые уже сняты с производства.

Однако, даже если вы разобрались в устройстве микроволновки, то не рекомендуется заниматься заменой деталей в домашних условиях, так как этим должны заниматься квалифицированные специалисты, способные обеспечить безопасную работу устройства. К тому же, сделать это самостоятельно будет довольно проблематично.

Работа микроволновки

Пища имеет в составе воду, которая состоит из заряженных частиц. Продукты в микроволновой печи разогреваются посредством воздействия на них волн высокой частоты. Молекулы воды выступают в качестве диполя, так как проводят волны электрического поля.