Der Mikrowellenherd: Weitere Informationen zur Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom

Die Welt der Elektrizität ist voller Geheimnisse und oft unerwarteter Ergebnisse. Wenn Sie zusammen mit meiner Blogserie gelesen haben, konnten Sie einige davon schätzen und verstehen. Die Lieferung dieser Woche wird keine Ausnahme sein.

Letzte Woche haben wir uns kurz den Hochspannungskreis in einem Mikrowellenherd angesehen. Wir haben festgestellt, dass die Schaltung einen Transformator enthält, der 120 Volt Wechselstrom (AC) auf eine viel höhere Spannung, etwa 4000 Volt AC, erhöht. Die Schaltung wandelt dann mit Hilfe elektronischer Komponenten, die als Diode und Kondensator bekannt sind, Wechselstrom in Gleichstrom (DC) um. Schauen wir uns genauer an, wie Diode und Kondensator zusammenarbeiten, um Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln.

Folgen wir einer Wechselstromwelle mit Hilfe eines Geräts namens Oszilloskop. Ein Oszilloskop nimmt ein elektronisches Signal auf, misst es, stellt es grafisch dar und zeigt es auf einem Bildschirm an, sodass Sie sehen können, wie sich das Signal im Laufe der Zeit ändert. Eine Wechselstromwelle ist in Abbildung 1 so dargestellt, wie sie auf einem Oszilloskop erscheinen würde.

Abbildung 1 – Wechselstromwelle

Sie können sehen, dass jeder Wellenzyklus mit einem Nullwert beginnt, auf einen positiven Maximalwert ansteigt, dann auf Null zurückkehrt und schließlich auf einen negativen Maximalwert zurückkehrt. Der Strom wechselt weiterhin zwischen positiver und negativer Polarität, daher der Name “Wechselstrom”.

Innerhalb der Hochspannungskreise des Mikrowellenofens übernimmt der Transformator die Aufgabe, 120 Volt Wechselstrom in 4000 Volt Wechselstrom umzuwandeln oder, falls gewünscht, umzuwandeln. Diese Hochspannung ist notwendig, damit Elektronen die Kathode im Magnetron verlassen und sie zur Anode bewegen, um Mikrowellen zu erzeugen.

Aber wir sind noch nicht mit dem Transformationsprozess fertig. Das Magnetron benötigt DC, um zu funktionieren, nicht AC. Der Gleichstrom bleibt über die Zeit konstant und behält einen konstanten positiven Wert bei, wie in Abbildung 2 gezeigt. Diese Art von Konsistenz muss das Magnetron funktionieren.

Abbildung 2 – Gleichstrom

Die Diode und der Mikrowellenkondensator arbeiten zusammen, um 4000 Volt Wechselstrom in etwas umzuwandeln, das 4000 Volt Gleichstrom ähnelt. Erstens wirkt die Diode als Einwegventil, das den positiven elektrischen Stromfluss durchlässt und den negativen Stromfluss blockiert. Es schneidet den negativen Teil der Wechselstromwelle effektiv ab und hinterlässt nur positive Spitzen, wie in Abbildung 3 dargestellt.

Abbildung 3 – Die Diode schneidet den negativen Teil der Wechselstromwelle

Zwischen den Spitzen gibt es Lücken, in denen kein Strom fließt, und dann kommt der Kondensator ins Spiel. Kondensatoren sind Batterien insofern ähnlich, als sie mit elektrischer Energie aufgeladen werden können und diese Energie bei Bedarf entladen. Im Gegensatz zu einer Batterie lädt und entlädt sich der Kondensator sehr schnell in Sekundenbruchteilen.

Innerhalb der Schaltkreise eines Mikrowellenofens lädt sich der Kondensator am oberen Rand jedes Peaks in 3 auf. Wenn der Strom innerhalb der Lücken auf Null abfällt, kommt der Kondensator ins Spiel und entlädt seine elektrische Energie in der Hochspannungskreis. Das Ergebnis ist eine Beseitigung von Nullstromlücken. Der Kondensator dient als Notstromversorgung, um die Lücken zwischen den Spitzen zu füllen und den Strom kontinuierlich zum Magnetron fließen zu lassen. Wir haben jetzt die Erzeugung einer simulierten Gleichstromsituation miterlebt, und das Ergebnis ist in Abbildung 4 dargestellt.

Abbildung 4 – Kondensatorentladungen zum Füllen von Lücken zwischen Spitzen

Die Ausgabe dieses ungefähren Gleichstroms sieht eher wie ein Sägezahnmuster aus als wie die in Abbildung 2 gezeigte gerade Linie eines echten Gleichstroms. Dieses Welligkeitsmuster ist ein Beweis für den “Trick”, der mit dem Strom gespielt wurde. AC. Das Nettoergebnis ist, dass der modifizierte Wechselstrom dank der Einführung der Diode und des Energiespeicherkondensators eine effektive Annäherung an den Gleichstrom bewirkt hat, damit unser Magnetron arbeiten kann und die losen Elektronen aus dem Strom drückt Kathode und stellen Sie unsere Mikrowelle. in Aktion.

Sie haben jetzt ein grundlegendes Verständnis dafür, wie Wechselstrom in eine effektive Annäherung an Gleichstrom umgewandelt wird. Nächste Woche werden wir herausfinden, wie tödlich dieser Hochspannungskreis sein kann, selbst wenn der Mikrowellenherd nicht angeschlossen ist.

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