СВЧ установки и их рабочие камеры

Содержание

 

1.Введение……………………………………………………………………3 

2.СВЧ  установки и их  рабочие камеры………………………………….5 

3.Магнетрон…………………………………………………………………6 

4.Блок  питания магнетрона……………………………………………….9 

5.Высоковольтный  диод…………………………………………………..11 

6.Блок  управления и ввода информации………………………….…….12 

7.Требования  к СВЧ установкам…………………………………….…...13 

8.Меры  безопасной работы  при ремонте и  регулировке………….…..14 

9.Элементная  база………………………………………………………….16 

10.Ремонт  плат с печатным  монтажом………………….………………24 

11.Методы  отыскания неисправностей………………………………….25 

12.Пример  электрической принципиальной  схемы СВЧ печи………27 

13.Рекомендации  по ремонту……………………………………….…….30 

14.Список  литературы…………………………………………………….31 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

Надежность 

Надёжность —  свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования. 

Диагностика 

Техническая диагностика — область знаний, включающая в себя сведения о методах и средствах оценки технического состояния машин, механизмов, оборудования, конструкций и других технических объектов. 

СВЧ нагрев и его применение 

      Технологическая обработка самых различных объектов почти всегда включает в себя термообработку и в первую очередь нагрев или сушку.

      При традиционных способах нагрева и  сушки (конвективном, радиационным и контактном) нагрев объекта происходит по поверхности. Если теплопроводность объекта низка, что имеет место у диэлектриков, то термообработка объекта происходит медленно, с локальным перегревом поверхности нагрева, отчего возможно подгорание этой поверхности, возникновение внутренних механических напряжений. Все это в конечном счете может привести к выходу объекта из строя.

      Сверхвысокочастотным  называется нагрев объекта энергией электромагнитного поля сверхвысоких частот. Электромагнитная волна, проникая в объект, взаимодействует с заряженными частицами. Совокупность таких микроскопических процессов приводит к поглощению энергии поля в объекте. Полное описание эффекта может быть получено лишь с помощью квантовой теории. Ограничимся учетом макроскопических свойств материальной среды, описываемых классической физикой.

      В зависимости от расположения в них зарядов молекулы диэлктрической среды могут быть полярными и неполярными. В некоторых молекулах расположение зарядов столь симметрично, что в отсутствии внешнего электрического поля их электрический дипольный момент равен нулю. Полярные молекулы обладают некоторым электрическим дипольным моментом и в отсутствии внешнего поля. При наложении внешнего электрического поля неполярные молекулы поляризуются, то есть симметрия расположения их зарядов нарушается, и молекула приобретает некоторый электрический момент.

      Под действием внешнего поля у полярных молекул не только меняется величина электрического момента, но и происходит поворот оси молекулы по направлению  поля. Обычно различают электронную, ионную, дипольную и структурную  поляризации диэлектрика. На СВЧ наибольший удельный вес имеют дипольная и структурная поляризации, так что выделение тепла возможно даже в отсутствии тока проводимости.

      СВЧ устройства для технологических  целей работают на частотах, установленных международными соглашениями. Для термообработки в диапазоне СВЧ наиболее часто используются электромагнитные колебания на частотах 433, 915, 2375 (2450) Мгц. В таблице приведены сведения о глубине проникновения электромагнитной волны в некоторые из диэлектриков с потерями. 
 
 
 

Таблица 1

Глубина проникновения электромагнитной волны

В диэлектрике  с потерями при 20-25^оС 

 

      Итак, если вместо традиционных способов нагрева  использовать нагрев с помощью энергии  СВЧ колебаний, то из-за проникновения  волны в глубь объекта происходит преобразование этой энергии в тепло не на поверхности, а в его объеме, и потому можно добиться более интенсивного нарастания температуры при большей равномерности нагрева по сравнению с традиционными способами нагрева. Последнее обстоятельство в ряде случаев приводит к улучшению качества изделия.

      СВЧ термообработка обладает рядом других преимуществ. Так, отсутствие традиционного теплоносителя обеспечивает стерильность процесса и безинерционность регулирования нагревом. Изменяя частоту, можно добиться нагрева различных компонентов объекта. СВЧ электротермические установки занимают площадь меньшую, чем аналогичные установки с традиционным энергоприводом, и оказывают меньшее вредное воздействие на окружающую среду при лучших условиях труда обслуживающего персонала.

СВЧ установки и их рабочие камеры

 

      При любом назначении СВЧ электротермической установки, она имеет структурную  схему, приведенную на рисунке 1.

 

 
 
 
 
 
 

Рис.1

      Основным  генератором СВЧ энергии является магнетрон. Из приборов других типов  наиболее перспективны клистроны и СВЧ триоды. Генерируемая мощность поступает по волноводу (линия связи) в рабочую зону СВЧ печи, представляющую собой прямоугольную камеру (рабочая камера). Рядом с волноводным выходом расположен диссектор, вращающийся от воздушной струи вентилятора. Диссектор необходим для того, чтобы получать равномерное распределение СВЧ поля по объему камеры и, следовательно, обеспечить равномерный нагрев продукта. В новых конструкциях СВЧ печей используют не диссектор, а вращающийся столик, на который помещают обрабатываемый продукт. Система управления (по другому блок управления и ввода информации) управляет всем технологическим процессом обработки.

Магнетрон

 

      Магнетрон это электровакуумный прибор, предназначенный  для генерирования колебаний сверхвысокой частоты. При работе магнетрона выделяется мощность, которая переходит в тепло, т.е. внутри рабочей камеры создается «тепловое СВЧ электромагнитное поле».  

      Колебательная система – анодный блок содержит резонаторы, форма и размеры которых выбираются в зависимости от рабочей длины волны. Внутренняя цилиндрическая полость называется пространством взаимодействия. В центре этой полости располагается цилиндрический катод, подогреваемый обычной нитью накала. К магнетрону извне прилагается сильное постоянное однородное магнитное поле, направленное вдоль оси цилиндрической полости. В пространстве взаимодействия  переменным электрическим и постоянным внешним магнитным полем происходит управление электронными потоками. Электроны, вылетевшие с поверхности катода, под воздействием скрещенных электрических и магнитных полей движутся между электродами по циклоидальным траекториям. При своем движении они пролетают мимо щелей резонаторов  и возбуждают в них электромагнитные колебания.

      Внутри одного из резонаторов располагается петля связи  для вывода СВЧ энергии из магнетрона в рабочую зону печи. Петля связи одним концом припаяна к стенке резонатора, а другим присоединена к короткой коаксиальной линии , которая возбуждает прямоугольный волновод . По волноводу  СВЧ мощность поступает в рабочую камеру печи. 
 
 

Рис. 2

На рис. 2 изображен внешний вид магнетрона:

1. Металлический  колпачок насажан на керамический изолятор 2.

3. Внешний кожух  магнетрона 4. Фланец с отверстиями  для крепления. 5 Кольцевые магниты  служат для распределения магнитного  поля. 6. Керамический цилиндр для  изоляции антенны. 7. Радиатор служит  для лучщего охолождения. 8. Коробочка фильтра. 9. Узел соединения магнетрона с источником питания содержит переходные конденсаторы которые вместе в дросселями образуют СВЧ фильтр для защиты от проникновения СВЧ излучения из магнетрона. 10. Выводы питания.

Магнетрон это вакуумный диод, анод которого выполнен в виде медного цилиндра. Рабочее напряжение анода магнетрона колеблется от 3800 до 4000 вольт. Мощность от 500 до 850 Ватт. Напряжение накала от 3,15 до 6,3 вольта. Магнетрон крепится непосредственно на волноводе. В тех печах где производитель располагает магнетрон с коротким волноводом можно наблюдать такой дефект как пробой слюдяной прокладки. Происходит это в результате загрязнения прокладки.

Дефекты магнетронов: 1.При пробое прокладки часто бывают случаи когда колпачок расплавляется. Можно заменить на колпачок с другого магнетрона. 2.Как любая лампа он может терять свою эмиссию, в результате чего значительно сокращается мощность энергии и увеличивается время приготовления. Можно увеличить продолжительность срока службы магнетрона добавив напряжения накала. Для этого необходимо домотать 0,5 виток накальной обмотки. (в некоторых случаях удается продлить срок службы до 3 лет)

3. Пробой  переходных конденсаторов можно  обнаружить с помощью тестера.  Пробой происходит на корпус  магнетрона. Устраняется путем замены узла 9 (см рисунок).

При замене магнетрона необходимо строго соблюдать  правила: 1. Диаметр антенны и крепеж должны точно совпадать с оригиналом. 2. Магнетрон должен плотно соприкасаться  с волноводом. 3. Длинна антенны должна точно соответствовать оригиналу. 4. Мощность магнетрона должна совпадать. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Блок  питания магнетрона. 

Рис.3