微波爐磁控管工作原理

2022-09-12 05:36:02 字數 2486 閱讀 8723

磁控管的陽極諧振系統除能產生所需要的電磁振盪外,還能產生不同特性的多種電磁振盪。為使磁控管穩定的工作在所需的模式上,常用"隔型帶"來隔離干擾模式.隔型帶把陽極翼片乙個間隔乙個地連線起來,以增加工作模式與相鄰干擾模式之間的頻率間隔。

另外,由於經能量交換後的電子還具有一定的能量,這些電子打上陽極使陽極溫度公升高,陽極收集的電子越多(即電流越大),或電子的能量越大(能量轉換率越低),陽極溫度越高,因此,陽極需有良好的散熱能力.一般情況下功率管採用強迫風冷,陽極帶有散熱片.大功率管則多用水冷,陽極上有冷卻水套。

此種陰極加熱電流大,要求陰極引線要短而粗,連線部分要接觸良好。大功率管的陰極引線工作時溫度很高,常用強迫風冷散熱。磁控管工作時陰極接負高壓,因此引線部分應有良好的絕緣性能並能滿足真空密封的要求。

為防止因電子回轟而使陽極過熱,磁控管工作穩定後應按規定降低陰極電流以延長使用壽命。

磁控管的陰極即電子的發射體,又是相互作用空間的乙個組成部分。陰極的效能對管子的工作特性和壽命影響極大,被視為整個管子的心臟。陰極的種類很多,效能各異。

連續波磁控管中常用直熱式陰極,它由鎢絲或純鎢絲繞成螺旋形狀,通電流加熱到規定溫度後就具有發射電子的能力。這種陰極具有加熱時間短和抗電子轟擊能力強等優點,在連續波磁控管中得到廣泛的應用。

磁控管正常工作時要求有很強的恆定磁場,其磁場感應強度一般為數千高斯。工作頻率越高,所加磁場越強。磁控管的磁路系統就是產生恆定磁場的裝置。

磁路系統分永磁和電磁兩大類。永磁系統一般用於小功率管,磁鋼與管芯牢固合為一體構成所謂包裝式。大功率管多用電磁鐵產生磁場,管芯和電磁鐵配合使用,管芯內有上、下極靴,以固定磁隙的距離。

磁控管工作時,可以很方便的靠改變磁場強度的大小,來調整輸出功率和工作頻率。另外,還可以將陽極電流饋入電磁線包以提高管子工作的穩定性。

磁控管的正確使用

磁控管是微波應用裝置的心臟,因此,磁控管的正確使用是維護微波裝置正常工作的必要條件。磁控管在使用時應注意以下幾個問題:

一、負載要匹配。

無論什麼裝置都要求磁控管的輸出負載盡可能做到匹配,也就是它的電壓駐波比應盡可能的小。駐波大不僅反射功率大,使被處理物料實際得到的功率減少,而且會引起磁控管跳模和陰極過熱,嚴重時會損壞管子。跳模時,陽極電流忽然出現跌落。

引起跳模的原因除管子本身模式分隔度小外,主要有以下幾個方面:(1)電源內阻太大,空載高而激起非π模式。(2)負載嚴重失配,不利相位的反射減弱了高頻場與電子流的相互作用,而不能維持正常的π模振盪。

(3)燈絲加熱不足,引起發射不足,或因管內放氣使陰極中毒引起發射不足,不能提供π模振盪所需的管子電流。為避免跳模的發生,要求電源內阻不能過大,負載應匹配,燈絲加熱電流應符合說明書要求。

二、冷卻。

冷卻是保證磁控管正常管工作的條件之一,大功率磁控管的陽極常用水冷,其陰極燈絲引出部分及輸出陶瓷窗同時進行強迫風冷,有些電磁鐵也用風冷或水冷。冷卻不良將使管子過熱而不能正常工作,嚴重時將燒壞管子。應嚴禁在冷卻不足的條件下工作。

三、合理調整陰極加熱功率。

磁控管起振後,由於不利電子回轟陰極使陰極溫度公升高而處於過熱狀態,陰極過熱將使材料蒸發加劇,壽命縮短,嚴重時將燒壞陰極。防止陰極過熱的辦法是按規定調整降低陰極加熱功率。

微波爐磁控管結構

微波爐加熱、烹飪食物所需的微波能量是由核心元件——磁控管產生的。目前廣泛應用於微波爐的是連續波強迫風冷型磁控管,其基本結構剖視如圖所示。由右圖

可見,磁控管是由陰極(燈絲)、陽極、環形磁鋼、耦合環、天線(即微波能量輸出器)、散熱器和燈絲插頭等組成。其中陽極呈圓筒狀,通常用銅材製成,筒中多個翼片將陽極分割成十幾個扇形空間,每個扇形空間就是乙個陽極諧振腔,其諧振頻率即磁控管的工作頻率,一般為2450mhz左右。在陽極的外殼巢狀了一對環形永久磁鋼,磁鋼形成的磁場用於控制陽極腔內的微波振盪能量。

陽極輸出的微波能量通過一根環狀金屬管(即耦合環)傳送到天線,再由天線向爐內傳送微波能,對食物進行加熱。

微波爐磁控管的燈絲工作電壓一般為交流3.3v,電流10a左右;陽極(對陰極)電壓為直流4000v左右。磁控管通電工作時,燈絲被加熱,同時在陰極(燈絲)與陽極間形成高壓電場,在電場作用下,陰極向陽極發射電子,陽極接收到電子而產生陽極電流。電子在到達每個扇形陽極諧振腔時,按其諧振頻率振盪,同時因環形磁鋼產生的恆定磁場垂直於高壓電場方向,在該磁場作用之下,電子沿著陰極、陽極間的圓周空間作擺輪曲線運動,形成乙個積聚能量的旋轉電子雲,並向陽極不斷輸送,從而在陽極上獲得穩定的每秒振動頻率約為24.5億次的微波振盪能量。

微波能量的大小主要取決於陽極電壓的高低和磁場的強弱,由於環形磁鋼的磁場強度恆定,故而微波輸出功率主要與陽極電壓相關。但若磁鋼因故破裂或磁性明顯衰退,就會引起磁控管輸出功率減小,微波爐加熱效果變差,出現加熱慢、火力不足等故障,維修時一定要注意這方面的問題。磁控管工作時的動態導通內阻很小,陽極電壓的波動對微波輸出功率影響很大,這將明顯影響微波爐的加熱效能。

為了避免因電源電壓波動而導致微波爐工作不穩定,磁控管陽極電壓通常都由漏感變壓器組成的電源電路來提供,它可穩定磁控管的陽極電流,使微波爐輸出功率保持穩定。

磁控管的微波轉換效率為70%左右,工作時其餘30%左右的功率變成了熱量,在管子上耗散,因功率大、溫公升較高,所以微波爐中都設定了冷卻風扇,對磁控管進行強迫風冷散熱,以防止過熱損壞。

磁控管工作原理

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