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磁控管结构和原理

微波炉加热、烹饪食物所需的微波能量是由核心元件——磁控管产生的。目前广泛应用于微波炉的是连续波强迫风冷型磁控管，其基本结构剖视如图1所示。

由图可见，磁控管是由阴极(灯丝)、阳极、环形磁钢、耦合环、天线(即微波能量输出器)、散热器和灯丝插头等组成。其中阳极呈圆筒状，通常用铜材制成，筒中多个翼片将阳极分割成十几个扇形空间，每个扇形空间就是一个阳极谐振腔，其谐振频率即磁控管的工作频率，一般为2450MHz左右。在阳极的外壳嵌套了一对环形磁钢，磁钢形成的磁场用于控制阳极腔内的微波振荡能量。阳极输出的微波能量通过一根环状金属管(即耦合环)传送到天线，再由天线向炉内发送微波能，对食物进行加热。
微波炉磁控管的灯丝工作电压一般为交流3．3V，电流10A左右；阳极(对阴极)电压为直流4000V左右。磁控管通电工作时，灯丝被加热，同时在阴极(灯丝)与阳极间形成高压电场，在电场作用下，阴极向阳极发射电子，阳极接收到电子而产生阳极电流。电子在到达每个扇形阳极谐振腔时，按其谐振频率振荡，同时因环形磁钢产生的恒定磁场垂直于高压电场方向，在该磁场作用之下，电子沿着阴极、阳极间的圆周空间作摆轮曲线运动，形成一个积聚能量的旋转电子云，并向阳极不断输送，从而在阳极上获得稳定的每秒振动频率约为24．5亿次的微波振荡能量。微波能量的大小主要取决于阳极电压的高低和磁场的强弱，由于环形磁钢的磁场强度恒定，故而微波输出功率主要与阳极电压相关。但若磁钢因故破裂或磁性明显衰退，就会引起磁控管输出功率减小，微波炉加热效果变差，出现加热慢、火力不足等故障，维修时一定要注意这方面的问题。磁控管工作时的动态导通内阻很小，阳极电压的波动对微波输出功率影响很大，这将明显影响微波炉的加热性能。为了避免因电源电压波动而导致微波炉工作不稳定，磁控管阳极电压通常都由漏感变压器组成的电源电路来提供，它可稳定磁控管的阳极电流，使微波炉输出功率保持稳定。

磁控管的微波转换效率为70％左右，工作时其余30％左右的功率变成了热量，在管子上耗散，因功率大、温升较高，所以微波炉中都设置了冷却风扇，对磁控管进行强迫风冷散热，以防止过热损坏。