Розігрів їжі в мікрохвильовій печі здійснюється випромінюванням, частота якого дорівнює 2450 МГц, створюваним магнетроном. Якщо після включення печі тарілка крутиться, світло в камері горить, вентилятор працює, а їжа залишається холодною або гріється непристойно довго - значить, щось не в порядку з цією лампою. Якщо знати, як перевірити магнетрон у мікрохвильовій печі, то можна обійтися без походу в майстерню. Тим більше, що несправною може виявитися якась допоміжна деталь у схемі магнетрону.

На що здатна мікрохвильова піч. Що таке магнетрон і СВЧ-енергія магнетрону? Магнетрон - це целектровакуумна лампа, що виконує функції діода і складається з кількох частин:

1. Циліндричного мідного анода, поділеного на 10 частин.
2. У центрі розташований катод із вбудованою ниткою розжарення. Його завданням є створення потоку електронів.
3. По торцях розміщуються кільцеві магніти, необхідні створення магнітного поля, рахунок якого створюється свч випромінювання.
4. Випромінювання вловлюється дротяною петлею, з'єднаною з катодом і виводиться з магнетрону за допомогою випромінюючої антени, прямуючи хвилеводом в камеру.

Під час роботи магнетрон сильно гріється, тому його корпус оснащується пластинчастим радіатором, що обдувається вентилятором. Для захисту від перегріву у схему живлення включений термозапобіжник.

Як улаштований магнетрон, схема.

Порушення працездатності магнетрону може виникнути з таких причин:

• Прогорів захисний ковпачок і тому під час роботи іскрити. Замінюється будь-який цілий, оскільки вони однакові всім магнетронів.
• Перегорання нитки розжарення.
• Розгерметизація магнетрону внаслідок перегріву.
• Пробій високовольтного діода.
• Згорів високовольтний запобіжник.
• Немає контакту в термозапобіжнику.
• Пробито високовольтний конденсатор.

За всіх несправностей, крім розгерметизації, можливий ремонт своїми руками.

Вимір опору омметром.

Визначення несправності

Щоб дізнатися, чому не працює піч, потрібно відключити її від розетки та зняти кришку.

1. Уважно оглядається начинка на предмет оплавлення, обгорання, проводів, що відпаялися. Стан високовольтного запобіжника видно неозброєним поглядом. Запобіжник із обірваною ниткою змінюється на цілий і якщо при випробуванні печі знову перегорає, пошук триває.
2. Для подальшої діагностики буде потрібно мультиметр або тестер. Перевірка починається з друкованої плати, де зібрана схема живлення магнетрону, що складається з резисторів, діодів, конденсаторів, варисторів. Деталі можна продзвонювати за місцем, без випоювання.
3. Після цього тестером перевіряють термозапобіжник. При нормальних контактах опір дорівнює нулю.
4. Перевірка високовольтного конденсатора мультиметром можлива лише на пробій. Якщо прилад покаже коротке замикання, деталь замінюється. Так як деякі типи конденсаторів мають вбудовані резистори для розрядки, справна ємність покаже опір 1 МОм, замість нескінченності.
5. Для перевірки високовольтного діода тестер не годиться, оскільки має малий діапазон вимірювання опору. Щоб правильно оцінити стан діода потрібно буде мегомметр зі шкалою до 200 МОм. Але навряд чи він знайдеться у домашній майстерні. Тому застосовується метод діагностики з використанням двопровідної домашньої електромережі з обов'язковим дотриманням правил безпеки. Один висновок діода підключається до мережного дроту. Між другим та іншим провідником мережі включається мультиметр для вимірювання постійної напруги в діапазоні до 250 В. Якщо діод цілий, прилад покаже наявність випрямленої напруги. При проби або обриві стрілка залишиться на нулі. Для заміни підійде будь-який високовольтний діод із робочою напругою 5 кВ та струмом 0,7 А.
6. Перевірка магнетрону починається з продзвонювання накальної нитки. Для цього вимірюється опір між його клемами, який у справного напруження становить кілька Ом. Якщо тестер показує нескінченність, це ще означає, що нитка перегоріла. Для повної впевненості перевіряється, після зняття кришки, цілісність з'єднань дроселів із клемами магнетрону.
   Деякі умільці рекомендують видаляти дроселя. Робити це в жодному разі не можна, тому що порушується режим роботи трансформатора, через що можливе загоряння.
   Після вимірювання опору між висновками та корпусом можна будувати висновки про стан прохідних конденсаторів. При нескінченності все нормально, при нулі пробиті, а за наявності опору з витіканням струму. Несправні конденсатори відкушуються кусачками і на їх місце припаюють нові з ємністю не менше 2000 пФ.
7. Якщо всі елементи цілі, але магнетронного випромінювання замало повноцінного розігріву їжі, отже, катод втратив емісію. Ця несправність усувається лише заміною. При заміні конденсаторів не можна користуватися звичайним припоєм, потрібні тугоплавкі марки або компактний апарат для контактного зварювання.

На відео розповідь для чайників, як перевірити магнетрон, все дуже зрозуміло:

Заміна магнетрону

Оскільки ремонт магнетрону не проводиться навіть у добре оснащених майстернях, доведеться придбати новий. Перш ніж витягти магнетрон з мікрохвильової печі, необхідно помітити контакти роз'єму, щоб не переплутати їх місцями при встановленні нової деталі. Якщо висновки підключити неправильно, магнетрон не працюватиме.

Заміну можна зробити самостійно, якщо хоч раз застосовував викрутку за призначенням та продзвонив пару діодів. Для цього не потрібні спеціальні навички та знання, як працює магнетрон. У разі неможливості знайти певний магнетрон для мікрохвильової печі, доведеться застосувати відповідний аналог.

Його потужність повинна бути рівною або більшою, ніж у оригіналу, а кріплення та розташування роз'єму збігатися. Пристрій магнетрону у виробників однаковий, а конструкція може відрізнятися, тому потрібно простежити, щоб прилягання аналога до хвилеводу було щільним. Якщо теплопровідна паста на термозапобіжнику виявиться засохлою – її замінюють свіжою.

При покупці нового магнетрона необхідно, щоб збігалася потужність, відповідали контакти та отвори для кріплення. Якщо хоча б одна з умов не співпадає — ви придбали не придатну для вас деталь.

• Якщо в мікрохвильовій печі при включенні щось тріщить і іскрити — потрібно перестати користуватися піччю і з'ясувати причину. Усунення несправності обійдеться дешевше за купівлю нової деталі. В даному випадку винуватцем зазвичай виявляється прогорання ковпачка, через це НВЧ-піч іскрить.
• Необхідно постійно стежити за станом слюдяної накладки, що захищає вихід хвилеводу в камеру від потрапляння жиру та крихт їжі. Якщо ковпачок несправний — слюда може виявитися прогорілою, що призводить до виходу їхнього ладу магнетрону. Накладку слід тримати в чистоті, так як жир, що потрапив на неї, обвуглюється під впливом температури і набуває електропровідності. Взаємодіючи з випромінюванням він стає причиною іскріння в камері.
• При нестабільному напрузі, мікрохвильову піч краще підключити через стабілізатор, так як навіть незначне падіння негативно впливає на роботу печі. Падає потужність і прискорюється знос катода магнетрону. Наприклад, при напрузі в мережі 200 В потужність зменшується вдвічі.
• У мікрохвильової печі багато застосувань, тому в разі її несправності порушується звичний порядок речей. Причиною поломки необов'язково є магнетрон або схема живлення. Спочатку слід перевірити величину напруги у місці підключення печі до мережі та стан слюдяної пластини.

Магнетрон - спеціальний електронний прилад, у якому генерування надвисокочастотних коливань (НВЧ-коливань) здійснюється модуляцією електронного потоку за швидкістю. Магнетрони значно розширили область застосування нагріву струмами високої та надвисокої частоти.
Менш поширені засновані на тому ж принципі амплітрони (платинотрони), клістрони, лампи хвилі, що біжить.

Магнетрон є найдосконалішим генератором надвисоких частот великої потужності. Це добре евакуйована лампа з електронним потоком, керованим електричним та магнітним полями. Вони дозволяють отримувати вельми короткі хвилі (до часток сантиметра) при значних потужностях.

У магнетронах використовується рух електронів у взаємно перпендикулярних електричному та магнітному полях, створюваних у кільцевому зазорі між катодом та анодом. Між електродами подається анодна напруга, що створює радіальне електричне поле, під дією якого електрони, що вириваються з підігрітого катода, спрямовуються до анода.

Анодний блок міститься між полюсами електромагніта, який створює в кільцевому зазорі магнітне поле, спрямоване по осі магнетрону. Під дією магнітного поля електрон відхиляється від радіального напрямку і рухається складною спіральною траєкторією. У просторі між катодом і анодом утворюється електронна хмара, що обертається, з мовами, що нагадує маточину колеса зі спицями. Пролітаючи повз щілини об'ємних резонаторів анода, електрони збуджують у них високочастотні коливання.

Мал. 1. Анодний блок магнетрону

Кожен з об'ємних резонаторів є коливальною системою з розподіленими параметрами. Електричне поле концентрується біля щілин, а магнітне поле зосереджено усередині порожнини.

Виведення енергії з магнетрону здійснюється за допомогою індуктивної петлі, що міститься в один або частіше два сусідні резонатори. По коаксіальному кабелю енергія підводиться до навантаження.

Мал. 2. Влаштування магнетрону

Нагрів струмами НВЧ здійснюється у хвилеводах круглого або прямокутного перерізу або в об'ємних резонаторах, в яких збуджуються найпростіших форм ТЕ10(Н10) (у хвилеводах) або ТЕ101 (об'ємних резонаторах). Нагрівання може здійснюватися і випромінюванням електромагнітної хвилі на об'єкт нагрівання.

Живлення магнетронів здійснюється випрямленим струмом зі спрощеною схемою випрямляча. Налаштування дуже малої потужності можуть живитися змінним струмом.

Магнетрони можуть працювати на різних частотах від 0,5 до 100 ГГц, з потужностями від кількох Вт до десятків кВт у безперервному режимі, і від 10 Вт до 5 МВт в імпульсному режимі при тривалості імпульсів головним чином від часток до десятків мікросекунд.

Мікрохвильова піч застосовується в побуті для швидкого приготування вже досить давно. Серійно їх почали виготовляти у 1962 році і дуже швидко ці прилади стали незамінними практично на будь-якій кухні. Приготування їжі в печі відбувається шляхом обробки продуктів короткими електромагнітними хвилями частотою 2,45 ГГц (сантиметровий діапазон), які переміщуються в просторі зі швидкістю 299,79 км/сек. При цьому сама мікрохвильова піч не виробляє тепло, а лише випромінює радіохвилі надвисокої частоти (НВЧ). Взаємодіючи з харчовими продуктами, ці хвилі змушують молекули рідини, що знаходяться в їжі, обертатися з великою частотою. Виникаючий при цьому на молекулярному рівні тертя і нагріває їжу. Джерелом НВЧ-хвиль служить магнетрон, що є невід'ємною частиною мікрохвильової печі.

Принцип дії та конструкція магнетрону

Багато власників НВЧ-печей, вивчаючи інструкцію з її експлуатації, запитують:

"Що таке магнетрон і як він працює?". Магнетроном (від грец. magnetis - магніт, електрон) у радіоелектроніці називають потужну вакуумну радіолампу-діод, до складу якої входять:

• анод-резонатор циліндричної форми, виготовлений із міді;
• катод, в який вбудована нитка розжарення;
• кільцеві магніти, встановлені на торцях лампи.

Принцип роботи магнетрону полягає в гальмуванні потоку електронів у електричних і магнітних полях, що перетинаються під кутом 90° електричному і магнітному. Розподіл магнітного поля, утвореного торцевими магнітами, забезпечується магнітопроводом, роль якого виконує зовнішній кожух магнетрону, оснащений фланцем його кріплення до хвилеводу. Взаємодія потоку електронів, емітованого з катода, із цим магнітним полем викликає поява НВЧ-хвиль, які вловлюються дротяною петлею і виводяться назовніза допомогою випромінюючої антени, поміщеної в керамічний циліндр. Як антена використовується спеціальна трубка (штенгель), за допомогою якої з лампи відкачувалося повітря. На неї щільно запресовано металевий ковпачок.

В процесі роботи магнетрон сильно нагріваєтьсяТому в його конструкції передбачений пластинчастий радіатор, який до того ж обдувається вентилятором. Крім того, прилад оснащується термозапобіжником. Проникненню високочастотного випромінювання проводами електроживлення перешкоджає високочастотний фільтр, що складається з прохідних конденсаторів та індуктивних висновків.

Порада! Магнетрон є складним електронним приладом, розібрати і відремонтувати який непросто навіть професіоналу. Тому, переконавшись у тому, що не працює саме магнетрон, найкраще скористатися послугами сервісної служби, що має в своєму розпорядженні підготовлені співробітники, а також необхідний інструментарій і запчастини.

Ремонт магнетрону

найскладніший і найдорожчий вузол НВЧ-пічв. Відремонтувати його дуже складно навіть в умовах спеціалізованих майстерень. Найчастіше несправний магнетрон замінюють. Однак, перш ніж зважитися на цей крок, необхідно переконатися, що проблема саме в ньому.

Важливо! Вихід із ладу магнетрону супроводжується зовнішніми проявами. Тому на першому етапі слід провести візуальний огляд мікрохвильової камери.

Основні зовнішні ознаки, що свідчать про несправність магнетрона, - незвичайні звуки, поява диму або іскріння, наявність оплавлених або потемнілих ділянок на стінах камери.

Потім перевіряють працездатність таких вузлів НВЧ-пічки, як:

• блок керування (БО);
• система, що генерує високочастотні радіохвилі.

Діагностика блоку керування

Залежно від конструкції, НВЧ-піч може бути оснащена:

• механічним БО (Samsung ME81KRW-3 | BW та ін);
• електронним СУ (Elenberg MG-2090D та аналогічні);
• сенсорним БО (LG MS20E47DKB та ін.).

Переконатись у несправності блоку управління можна, перевіривши мультиметром, чи надходить напруга на вхід підвищує трансформатора. Якщо при включенні таймера та виборі робочого режиму напруга на виводах трансформатора відсутня, то БО несправна.

Блок керування, оснащений механічним таймером та ручними перемикачами режимів роботи,відремонтувати нескладно. Як правило, для цього досить візуально його оглянути та перевірити тестером наявність електричних сигналів на контактах перемикачів та реле. Виявлені пошкодження (поламані деталі, окислені та обгорілі контакти, відірвані дроти та ін.) усувають.

Якщо ж НВЧ-піч обладнана електронним блоком керування, первинне діагностування допоможе провести дисплей, на якому у разі несправності відображається некоректна інформація. Якщо екран не засвітився, то перевіряють цілісність його вбудованого запобіжника. Електронний БО влаштований так, що здатний самостійно діагностувати поломку. Увімкнувши режим діагностики та звіривши коди помилок на дисплеї з таблицею їх розшифровки (наведено у посібнику з експлуатації), можна отримати необхідну інформацію про причину несправності.

Порада! Електронний блок керування – це складний радіоелектронний вузол, відремонтувати який без спеціальних вимірювальних приладів неможливо. Переконавшись у його несправності, потрібно віднести піч до найближчої майстерні ремонту складної побутової техніки.

Перевірка системи випромінювання радіохвиль

Якщо СУ справний, то перевіряють вузли, що належать до системи НВЧ випромінювання. У загальному випадку вона складається із силового високовольтного трансформатора та елементів електричної схеми вольтодобавки (ланцюги зсуву напруги).

У НВЧ-печах використовуються спеціально розроблені високовольтні трансформатори типу МОП (microwave oven transformator). Конструктивно вони містять три обмотки:

• первинну 220 В;
• знижуючу 3В;
• що підвищує 2 кВ.

Працездатність трансформатораперевіряють, послідовно продзвонюючи всі обмотки тестером. При цьому найменший опір має знижувальна обмотка (напруження магнетрону), а найбільше - високовольтна. Якщо вимірювальний прилад показує обрив однієї або кількох обмоток, трансформатор потрібно замінити.

Важливо! Може мати місце міжвиткове замикання у високовольтній обмотці трансформатора. Про це свідчить недостатня робоча температура нагріву та/або підвищений гул. Виміряти напругу на вихідних клемах цієї обмотки звичайним тестером не можна. Необхідна наявність спеціальних вимірювальних приладів. У разі міжвиткового замикання трансформатор також необхідно замінити.

Далі перевіряють цілісність елементів, що входять до схеми помножувача напруги. Крім магнетрону, до неї входять високовольтні радіоелементи: конденсатор та діод. При цьому перевірити високовольтний діодна пробій тестером не можна - його внутрішній опір досить великий. Виміряти його можна виключно за допомогою мегомметра. При виявленні несправності деталі слід високовольтний діод замінити.

Схема вузла генерації НВЧ радіохвиль

Потім має бути проведена перевірка конденсаторана пробій. Справний прилад при вимірі покаже опір, близький до "0", який за кілька секунд повинен виростати до нескінченності. У несправного - динамічного зміни опору немає, що свідчить про відсутність контакту з обкладинками конденсатора. Також гріти слабше піч може через витік між обкладками приладу. Перевіряється це за допомогою мегомметра та джерела високої випробувальної напруги.

Несправні високовольтні радіоелементи замінюють.

Причини несправностей магнетрону

Перевірити магнетрон у мікрохвильовій печі без використання спеціальних приладів неможливо, однак він може вийти з ладу через несправність однієї або декількох деталей, що входять до його конструкції.

1. Захисний ковпачок, Забезпечує вакуумність штенгеля. Якщо він заіскрив – значить прогорів. Пошкоджений ковпачок потрібно зняти та замінити.
   
2. Нитка напруженняяка може обірватися в результаті перегріву. Перевіряють її, використовуючи звичайний тестер. Опір нитки розжарювання має становити від 2 до 7 Ом. Якщо вимірювальний прилад покаже «нескінченність», потрібно перевірити цілісність з'єднання дроселів з клемами магнетрона.
3. Монтажна платаз елементами електричної схеми живлення магнетрону. Крім візуального огляду, необхідно також продзвонити тестером встановлені на ній комплектуючі.
4. Термозапобіжник, який також перевіряється за допомогою тестера. У нормальному стані його опір дорівнює "0".
5. Прохідні конденсатори, цілісність яких перевіряють, вимірюючи опір між корпусом магнетрону та висновками. Вони працездатні, якщо їх опір дорівнює нескінченності. В інших випадках конденсатори підлягають заміні.

Важливо! Змінюючи конденсатори, не можна користуватися звичайним припоєм. В обов'язковому порядку необхідне застосування тугоплавкого припою. Можна також скористатися пристроєм контактного зварювання.

Заміна магнетрону

Переконавшись, що мікрохвильова піч не функціонує через вихід з ладу магнетрону, прилад змінюють. Краще, звичайно, цю операцію доручити кваліфікованим фахівцям сервісного центру, але її зможе здійснити і будь-яка людина, яка вміє працювати з викруткою та тестером.

Вибираючи новий магнетрон, особливу увагу звертають на те, щоб:

• показники потужності його та мікрохвильової печі збігалися, необхідний параметр вказується в супровідній документації до НВЧ-печі;
• кріпильні отвори та розташування сполучних контактів сходилися з наявними у демонтованого магнетрону;
• довжина та діаметр антени відповідали геометричним розмірам антени старого виробу.

Порада! Демонтувати несправний магнетрон і правильно підключити замість нього новий не складе значних труднощів, проте при цьому потрібно забезпечити щільне прилягання нового виробу до хвилеводу.

Профілактика несправностей

Термін служби магнетрону можна значно збільшити, якщо постійно підтримувати чистоту слюдяної прокладки, що захищає хвилевід від потрапляння в нього частинок жиру та/або їжі. В іншому випадку харчові фрагменти на накладці обвуглюються і стають електропровідними, що призводить до появи іскріння в камері. Також вберегти магнетрон від поломок можна, підключивши НВЧ-піч до електромережі через стабілізатор, який виключить коливання величини напруги мережі, що викликають прискорене зношування нитки розжарення.

Найкращі мікрохвильові печі

Мікрохвильова піч Samsung ME88SUGна Яндекс Маркеті

Мікрохвильова піч Horizont 20MW700-1378AAWна Яндекс Маркеті

Мікрохвильова піч BBK 20MWS-726S/Wна Яндекс Маркеті

Мікрохвильова піч Samsung GE88SUTна Яндекс Маркеті

Мікрохвильова піч Bosch BFL524MS0на Яндекс Маркеті

Принцип дії магнетрону заснований на вплив електричного та магнітного полів на траєкторію руху електронів. По суті, магнетрон є електровакуумним діодом. Тобто «електронною лампою» з двома електродами. В основі електровакуумних приладів лежить явище термоелектронної емісії. Термоелектронна емісія виникає під час розігріву поверхні емітера (катода), у результаті збільшується кількість електронів, здатних зробити роботу виходу. Для того, щоб з'ясувати, як електрони поводяться в електричному полі, розглянемо принцип дії звичайного електровакуумного діода.

На малюнку вище зображено схему роботи електровакуумного діода. На частині «А» малюнка, складено електричний ланцюг, що складається з діода, батареї живлення «В», та ключа «К». Ключ "К" розімкнуто - отже, напруга на аноді відсутня "Ua = 0". Якщо немає напруги, то струм анода теж дорівнюватиме нулю «Ia = 0». На нитку напруження подано напругу «Un», отже, катод діода розігрітий, і найактивніші електрони вже готові покинути його. Але своєї енергії їм для цього не вистачає, тож вони все ще знаходяться біля катода.

Перейдемо до другої частини малюнка. На частині "Б" даного малюнка все та ж схема, але ключ "К" на ній замкнутий. Отже, на аноді з'явилася напруга Ua = x, подана з позитивного полюса батареї живлення В через ключ До. Внаслідок чого між електродами діода виникло електричне поле. Під дією сили цього поля електрони почали покидати катод і попрямували до анода. Таким чином, ланцюг замкнувся і ланцюгом почав протікати струм анода певної величини «Ia = y». З вище викладеного можна зробити висновок, що електричне поле змушує електрони рухатися прямою вздовж своїх силових ліній.

Магнітне поле ніяк не діє на нерухомий електрон. Але якщо електрон, що рухається прямою траєкторією під дією електричного поля, потрапляє в магнітне поле, то останнє впливає на траєкторію руху електрона, відхиляючи її вздовж своїх силових ліній. Таким чином, електрон, що рухався по прямій, під дією магнітного поля починає рухатися по дузі.

Тепер розглянемо нутрощі магнетрону. Відмінною особливістю конструкції магнетрону є конструкція анода. Анод магнетрону являє собою товстостінний мідний циліндр із системою резонаторів усередині. У поперечному перерізі вид конструкції анода нагадує колесо воза зі спицями. Кожна «спиця» є резонатором. У центрі анода розташований катод із підігрівачем. По краях анодного блоку знаходяться два кільцеві магніти, які утворюють магнітну систему, між полюсами якої і розташовується анод. Якби дана магнітна система була відсутня, то не було б і магнітного поля і в цьому випадку, при подачі напруги напруження та анодної напруги, електрони рухалися б по прямій, від катода — до анода, тобто вздовж силових ліній електричного поля.

На малюнку зверху зображено дуже спрощену схему роботи магнетрону. На ній блакитним кольором виділена приблизна форма траєкторії руху одного електрона, що залишив катод і прагне до анода. На малюнку видно, що завдяки наявності магнітного поля, траєкторія руху електрона змінюється таким чином, що електрон, що залишив катод, досягає анода, далеко не відразу. Через такий вплив магнітного поля на рух електрона, у робочій області утворюється своєрідна «електронна хмара», яка обертається навколо катода – усередині анода. Пролітаючи повз резонаторів, електрони віддають їм частину своєї енергії і наводять в них струми високої частоти, які, у свою чергу, створюють сильне НВЧ поле в порожнинах резонаторів. В одну з таких порожнин поміщена петля зв'язку (на схемі не показана), за допомогою якої енергія НВЧ поля виводиться назовні.

Це дуже короткий опис роботи магнетрону. Для тих, хто хотів би познайомитися з принципом його дії, даю посилання на більш докладні описи.

Вперше опублікував результати теоретичних та експериментальних досліджень роботи приладу у статичному режимі та запропонував ряд конструкцій магнетрону. Генерування електромагнітних коливань у дециметровому діапазоні хвиль за допомогою магнетрону відкрив та запатентував у чехословацький фізик А. Жачек.

Діючі магнетронні генератори радіохвиль були створені незалежно і майже одночасно в трьох країнах: в Чехословаччині (Жачек, 1924), в СРСР (А.А. Слуцкін і Д.С. Штейнберг, 1925), в Японії (Окабе та Яги) , 1927 р.).

Французький учений Моріс Понт із співробітниками паризької фірми «КСФ» у 1935 році створили електронну лампу з вольфрамовим катодом, оточеним резонаторними анодними сегментами. Вона була попередницею магнетронів із резонаторними камерами.

Конструкція багаторезонаторного магнетрона Алексєєва - Малярова, що забезпечує 300-ватне випромінювання на хвилі 10 сантиметрів, створеного в 1936-39 рр., стала відома світовому співтовариству завдяки публікації 1940 р. (Alexeev Н. F., Malyarov Д. Е. Getting power magnetrons in centimeter wavelength range // Magazine of Technical Physics. Vol.

Своєю появою світ багаторезонаторний магнетрон Алексєєва - Малярова зобов'язаний радіолокації. Роботи з радіолокації були розгорнуті в СРСР майже одночасно з початком радіолокаційних робіт в Англії та США. За визнанням зарубіжних авторів, до початку 1934 СРСР просунувся в цих роботах більш, ніж США і Англія. (Brown, Louis. A Radar History of World War II . Technical and Military Imperatives. Bristol: Institute of Physics Publishing, 1999. ISBN 0-7503-0659-9 .)

У 1940 р. британські фізики Джон Рендалл (англ. John Randall) та Гаррі Бут (англ. Harry Boot) винайшли резонансний магнетронНовий магнетрон давав імпульси високої потужності, що дозволило розробити радар сантиметрового діапазону. Радар з короткою довжиною хвилі дозволяв виявляти дрібніші об'єкти. Крім того, компактний розмір магнетрону привів до різкого зменшення розмірів радарної апаратури, що дозволило встановлювати її на літаках.

Явище перебудови частоти магнетрона напругою вперше виявили в 1949 американські інженери Д. Вілбур та Ф. Пітерс. Магнетрон, що налаштовується напругою, або мітрон - генераторний прилад магнетронного типу, робоча частота якого в широкому діапазоні змінюється пропорційно до анодної напруги.

Магнетрони бувають як неперебудовувані, так і перебудовуються в невеликому діапазоні частот (зазвичай менше 10%). Для повільної перебудови частоти застосовуються механізми, які рухаються рукою, для швидкої (до кількох тисяч перебудов за секунду) - ротаційні і вібраційні механізми.

Магнетрони як генератори надвисоких частот широко використовуються у сучасній радіолокаційній техніці.

Конструкція

Магнетрон у поздовжньому перерізі

Резонансний магнетронскладається з анодного блоку, який є, як правило, металевим товстостінним циліндром з прорізаними в стінках порожнинами, що виконують роль об'ємних резонаторів . Резонатори утворюють кільцеву коливальну систему. До анодного блоку закріплюється циліндричний катод. Усередині катода закріплений підігрівач. Магнітне поле, паралельне до осі приладу, створюється зовнішніми магнітами або електромагнітом.

Для виведення НВЧ енергії використовується, як правило, дротяна петля, закріплена в одному з резонаторів або отвір з резонатора назовні циліндра.

Резонатори магнетрону утворюють кільцеву коливальну систему, у них відбувається взаємодія пучка електронів та електромагнітної хвилі. Оскільки ця система в результаті кільцевої конструкції замкнута сама на себе, то її можна порушити лише на певних видах коливань, у тому числі важливе значення має π -Вигляд. Така система має не одну, а кілька резонансних частот, при яких на кільцевій коливальній системі укладається ціле число стоячих хвиль від 1 до N/2 (N - число резонаторів). Найбільш вигідним є вид коливань, при якому число напівхвиль дорівнює числу резонаторів (так званий π-вид коливань). Цей вид коливань названий так тому, що напруги НВЧ на двох сусідніх резонаторах зрушені по фазі π .

Для стабільної роботи магнетрону (щоб уникнути перескоків під час роботи на інші види коливань, що супроводжуються змінами частоти та вихідної потужності) необхідно, щоб найближча резонансна частота коливальної системи значно відрізнялася від робочої частоти (приблизно на 10 %). Так як в магнетроні з однаковими резонаторами різницю цих частот виходить недостатньою, її збільшують або введенням зв'язок у вигляді металевих кілець, одне з яких з'єднує всі парні, а інше всі непарні ламелі анодного блоку, або застосуванням коливальної разнорезонаторной системи (парні резонатори мають один розмір, непарні – інший).

Окремі моделі магнетронів можуть мати різну конструкцію. Так, резонаторна система виконується у вигляді резонаторів кількох типів: щілина-отвір, лопаткових, щілинних і т.д.

Принцип роботи

Електрони емітуються з катода в простір взаємодії, де на них впливає постійне електричне поле анод-катод, постійне магнітне поле та поле електромагнітної хвилі. Якби не було поля електромагнітної хвилі, електрони б рухалися в схрещених електричному і магнітному полях порівняно простим кривим: епіциклоїдів (крива, яку описує точка на колі, що котиться по зовнішній поверхні кола більшого діаметра, в конкретному випадку - по зовнішній поверхні катода). При досить високому магнітному полі (паралельному осі магнетрону) електрон, що рухається цією кривою, не може досягти анода (внаслідок дії на нього з боку цього магнітного поля сили Лоренца), при цьому говорять, що відбулося магнітне замикання діода. У режимі магнітного замикання деяка частина електронів рухається епіциклоїдами в просторі анод-катод. Під дією власного поля електронів, а також статистичних ефектів (дробовий шум) у цій електронній хмарі виникають нестійкості, що призводять до генерації електромагнітних коливань, ці коливання посилюються резонаторами. Електричне поле електромагнітної хвилі може уповільнювати або прискорювати електрони. Якщо електрон прискорюється полем хвилі, то його радіус циклотронного руху зменшується і він відхиляється в напрямку катода. У цьому енергія передається від хвилі до электрону. Якщо ж електрон гальмується полем хвилі, його енергія передається хвилі, у своїй циклотронний радіус електрона збільшується і він має можливість досягти анода. Оскільки електричне поле анод-катод здійснює позитивну роботу, тільки якщо електрон досягає анода, енергія завжди передається в основному від електронів до електромагнітної хвилі. Однак, якщо швидкість обертання електронів навколо катода не співпадатиме з фазовою швидкістю електромагнітної хвилі, один і той же електрон буде поперемінно прискорюватися і гальмуватися хвилею, в результаті ефективність передачі енергії хвилі буде невеликий. Якщо середня швидкість обертання електрона навколо катода збігається з фазовою швидкістю хвилі, електрон може знаходитися безперервно в області, що гальмує, при цьому передача енергії від електрона до хвилі найбільш ефективна. Такі електрони групуються в згустки (так звані «спиці»), що обертаються разом із полем. Багаторазова, протягом ряду періодів взаємодія електронів з ВЧ-полем і фазове фокусування в магнетроні забезпечують високий коефіцієнт корисної дії і можливість отримання великих потужностей.

Застосування

У радарних пристроях хвилевід приєднаний до антени, яка може бути як щілинний хвилевід, так і конічний рупорний опромінювач у парі з параболічним відбивачем (так звана «тарілка»). Магнетрон управляється короткими високоінтенсивними імпульсами напруги, що подається, в результаті чого випромінюється короткий імпульс мікрохвильової енергії . Невелика порція цієї енергії відбивається назад антени та хвилеводу, де вона прямує до чутливого приймача. Після подальшої обробки сигналу він з'являється на електронно-променевій трубці (ЕЛТ) у вигляді радарної карти А1.

У мікрохвильових печах хвилевід закінчується отвором, прозорим для радіочастот (безпосередньо в камері для приготування). Важливо, щоб під час роботи печі у ній були продукти. Тоді мікрохвилі поглинаються замість того, щоб відбиватися назад у хвилевід, де інтенсивність стоячих хвиль може спричинити іскріння. Іскріння, що продовжується досить довго, може пошкодити магнетрон. Якщо в мікрохвильовій печі готується невелика кількість їжі, краще поставити в камеру ще склянку води для поглинання мікрохвиль.

Джерела

Пасивні твердотільні	Резистор · Змінний резистор · Підстроювальний резистор · Варістор · Конденсатор · Змінний конденсатор · Підстроювальний конденсатор · Котушка індуктивності · Кварцовий резонатор· Запобіжник · Запобіжник, що самовідновлюється· Трансформатор
Активні твердотільні	Діод· Світлодіод · Фотодіод · Напівпровідниковий лазер · Діод Шоттки· Стабілітрон · Стабістор · Варікап · Варіконд · Діодний міст · Лавинно-пролітний діод · Тунельний діод · Діод Ганна Транзистор · Біполярний транзистор · Польовий транзистор · КМОП-транзистор · Одноперехідний транзистор· Фототранзистор · Складовий транзистор· Балістичний транзистор Інтегральна схема · Цифрова інтегральна схема · Аналогова інтегральна схема Тиристор· Сімістор · Діністор · Мемрістор
Пасивні вакуумні	Бареттер
Активні вакуумні та газорозрядні	Електронна лампа · Електровакуумний діод· Тріод · Зошит · Пентод · Гексод · Гептод · Пентагрід · Октод · Нонод · Механотрон · Клістрон · Магнетрон· Амплітрон · Платинотрон · Електронно-променева трубка · Лампа хвилі, що біжить
Пристрої відображення	Електронно-променева трубка ·