Magnetronoven: geschiedenis, apparaat en werkingsprincipe, prestatieregeling, aspecten van veilig gebruik

Geschiedenis van de magnetron

Percy Spencer was 50 jaar oud toen hij als ingenieur werkte bij het Amerikaanse militair-industriële bedrijf Raytheon, dat zich bezighield met de productie van radarapparatuur.

Het was 1945, toen ontdekte Percy per ongeluk een fenomeen dat twee jaar later de basis zou vormen van de eerste magnetron: tijdens een ander experiment met de magnetron begon een stuk chocolade in Spencers zak plotseling zonder duidelijke reden te smelten.

Magnetron is een apparaat dat elektromagnetische energie uitzendt in de vorm van microgolven. Oorspronkelijk gebruikt voor radartechnologie.

Het bleek dat ultrahoogfrequente (microgolf)straling voedsel effectief kan verwarmen... Al op 8 oktober 1945 ontving Percy Spencer een patent voor 's werelds eerste magnetronoven die was ontworpen voor het snel ontdooien van voedsel.

1947de eerste magnetronontdooier onder het merk Radarange werd gebouwd (er kan nu worden gezegd dat hij de lopende band heeft verlaten). Het was een eenheid ter grootte van een grote moderne koelkast die 340 kg woog met een vermogen van 3 kW.

De eerste massale verzendingen van Radarange-microgolfovens voor het ontdooien van voedsel werden naar de stoelen van militaire ziekenhuizen en de stoelen van Amerikaanse soldaten gestuurd. Sinds 1949 begon de massaproductie van deze ovens, dus iedereen die zo'n aankoop kon betalen, had de mogelijkheid om voor slechts $ 3.000 een magnetron te kopen om te ontdooien.

De oorsprong van het idee om magnetrons voor huishoudelijk gebruik te produceren voor het opwarmen van voedsel dateert van 25 oktober 1955, toen de eerste magnetron voor thuisgebruik werd gepresenteerd door het Amerikaanse bedrijf «Tappan Company». De serieproductie van thuismicrogolfovens begon in 1962 door het Japanse bedrijf Sharp, maar de vraag naar zo'n exotisch huishoudelijk product was niet groot.

In de USSR werden in de jaren 80 de magnetrons "ZIL", "Elektronika" en "Maria MV" geproduceerd. In 1990 werd de magnetron "Dneprianka-1" met een inhoud van 32 liter, met een vermogen van 1,3 kW bij een microgolfvermogen van 600 W geproduceerd op de M-105-1 magnetron.

Zo begon de massaproductie van magnetrons voor thuis, waarmee je snel voedsel kunt ontdooien, opwarmen en zelfs koken. De belangrijkste voorwaarde is dat het product dat in de magnetron wordt geplaatst water bevat.

Het werkingsprincipe en het apparaat van de magnetron

De conclusie is dat elektromagnetische straling in het decimeterbereik leidt tot versnelling van de beweging van polaire diëlektrische (water)moleculen die een bepaald dipoolmoment hebben.

Terwijl de moleculen worden versneld, vindt hun interactie plaats onder invloed van microgolfstraling, dat wil zeggen dat de stof elektromagnetische straling absorbeert, terwijl de temperatuur van deze stof stijgt.

De optimale diëlektrische absorptie van elektromagnetische straling door water vindt plaats bij een frequentie van 2,45 GHz, precies de frequentie waarop de magnetrons van moderne magnetrons werken.

In vergelijking met conventionele ovens wordt voedsel in een magnetron niet alleen op het oppervlak verwarmd, maar ook in het volume van het product, omdat de elektromagnetische golf het verwarmde lichaam binnendringt op een diepte van 1,5 tot 2,5 cm, wat de verwarming versnelt, geeft een gemiddelde stijging van de temperatuur van het voedsel gelijk aan 0,4 ° C per seconde.

Om microgolfstraling met een bepaalde golflengte te verkrijgen, wordt in een magnetron een magnetron met speciaal berekende ontwerpparameters gebruikt.De door de magnetron gegenereerde straling wordt door een golfgeleider geleid en geconcentreerd in een kamer waarin een verwarmde plaat is geplaatst.

De kamer is afgesloten met een metalen deur die de verspreiding van microgolfgolven buiten zijn grenzen voorkomt. De magnetron wordt traditioneel aangedreven van de secundaire wikkeling van een hoogspanningstransformator (MOT) met een uitgangsspanning van 2000 volt, die wordt verhoogd door een verdubbelingsschakeling (bestaande uit een condensator en een diode). Verwarming van de kathode van de magnetron wordt geleverd door een speciale secundaire wikkeling met een spanning van 4 volt van dezelfde transformator.

De klassieke methode om de thermische eigenschappen van een magnetron automatisch aan te passen is dezelfde als die gebruikt wordt in strijkijzers en huishoudelijke verwarmingstoestellen: de magnetron wordt periodiek in- en uitgeschakeld zodat het gemiddelde thermische vermogen dat in de vorm van elektromagnetische golven aan de kamer wordt geleverd, wordt gelijk is aan die ingesteld door de gebruiker.

Veiligheidsaspecten van magnetrons

Volgens wetenschappelijke gegevens genereert het directe effect van microgolfgolven op het menselijk lichaam een ​​merkbaar warmte-effect, en bij langdurige (of krachtige) blootstelling kan dit leiden tot lokale oververhitting en ernstige brandwonden veroorzaken.

Dus bij een microgolfvermogensdichtheid van ongeveer 35 mW / cm 2 voelt men warmte. Langdurige blootstelling aan vermogensdichtheden van meer dan 100 mW/cm2 veroorzaakt staar en kan leiden tot tijdelijke onvruchtbaarheid.

Een microgolfdichtheid van 10 mW/cm2 wordt als veilig beschouwd. Rechtstreeks toegepast op magnetrons, volgens de Europese norm, op een afstand van 5 cm van de magnetron, mag het maximale vermogensdichtheidsniveau niet hoger zijn dan 1 mW / vierkante cm, en op een afstand van 50 cm van de oven moet het niet meer zijn dan 0,01 mW / vierkante cm. cm Het zijn precies deze normen waaraan moderne magnetrons tijdens hun productie voldoen.

Overigens blokkeert de open deur van de oven altijd de activering ervan, dat wil zeggen dat de magnetron nooit mag werken met de deur open.

Nu het effect van microgolfgolven op elektrisch geleidende stoffen (vooral metalen). De golf dringt natuurlijk niet door metalen voorwerpen, maar kan geïnduceerde stromen in het metaal opwekken, inclusief wervelstromen, die op hun beurt het metaal sterk verhitten.

Om deze reden kunt u voedsel in een metalen schaal niet effectief opwarmen met behulp van een magnetron. Wat kunnen we zeggen over schalen met metalen patronen en randen die gemakkelijk worden vernietigd door microgolfgolven (van geïnduceerde wervelstromen) die de schalen gewoon bederven.