Nesta página, alguns princípios básicos do funcionamento e manutenção dos fornos de microondas. A manutenção é relativamente simples, mas alguns cuidados devem ser tomados, em especial com relação à segurança.
Como começou
O magnétron, uma válvula termiônica para gerar microondas e usada em instalações de radares, foi inventado pelos ingleses por volta do início da 2ª guerra mundial. É considerado um dos fatores decisivos para a vitória dos aliados na Europa.
Pouco depois do fim da guerra, um pesquisador de uma empresa americana fabricante de radares notou que, trabalhando próximo a uma antena, alguns doces que levava no bolso haviam amolecido. E, assim, descobriu-se a propriedade das microondas de aquecer alimentos.
Atenção
Este artigo não se destina a ensinar a pessoas leigas o reparo deste tipo de equipamento! Forno de microondas é, provavelmente, o eletrodoméstico mais perigoso de reparar para quem não conhece os procedimentos de segurança. Veja por quê:
A) Radiação : em operação normal não há riscos. Entretanto, por exemplo, se algum intertravamento for bloqueado, como funcionar com a porta aberta, níveis perigosos de radiação podem atingir pessoas próximas.
B) Alta tensão : pode chegar a 5000 volts de pico e com uma potência da fonte nada desprezível. É provavelmente fatal se em contato com uma pessoa. Além disso, um capacitor usado, de alta tensão, pode, a depender do defeito, armazenar a energia e assim permanecer mesmo depois do equipamento desligado! Profissionais sempre devem tomar o cuidado de descarregar o capacitor antes de qualquer intervenção.
O componente principal (magnétron)
Aqui é suposto que o leitor tem conhecimento do efeito termiônico presente nas válvulas eletrônicas, as quais fizeram a base do desenvolvimento desta tecnologia. Com o advento dos transistores, elas foram gradativamente substituídas pelos mesmos, mas ainda permanecem em algumas aplicações. O forno de microondas é uma delas.
O magnétron é uma válvula especial, diferente das demais. Tem apenas um catodo e um anodo mas não é um simples retificador.
O anodo não é uma simples placa metálica, mas sim um cilindro de espessura razoável que dispõe de cavidades longitudinais, cilíndricas ou não, conforme Figura.
O elemento de controle, que seria a grade das válvulas comuns, são ímãs que formam um campo magnético longitudinal e modificam o fluxo de elétrons entre catodo e anodo: em vez de uma trajetória retilínea, os elétrons percorrem um caminho circular e passam tangencialmente pelas aberturas da cavidade.
Disto resulta a geração de microondas dentro das cavidades que são chamadas de cavidades ressonantes .
Como analogia prática, pode-se comparar ao som que é emitido quando se sopra, numa direção adequada, a boca de uma garrafa vazia.
Algumas observações:
- Ao contrário dos circuitos comuns, o anodo é ligado à massa. Assim, no circuito do magnétron, a massa deve ser positiva.
- Na tecnologia atual as cavidades não são cilíndricas. São formadas por aletas radiais soldadas no anodo. Tornam a estrutura mais leve e fazem o mesmo efeito.
- Existem muitos outros detalhes construtivos e de operação mas aqui não colocados pois este artigo visa apenas os princípios básicos.
- A figura deste tópico é meramente ilustrativa. É evidente que, na prática, o anodo e o catodo estão encapsulados sob vácuo. Do contrário, não haveria o efeito termiônico.
O circuito básico
A Figura abaixo mostra um circuito típico para operação do magnétron. Somente a parte de potência é exibida.
Notar a configuração pouco usual do magnétron em paralelo com o diodo e não com o capacitor, como seria em uma fonte convencional.
Mas tem fundamento: esta forma é, na realidade, um dobrador de tensão de meia onda. A tensão no magnétron pode chegar perto de 5000 V.
É também possível notar o quanto este circuito pode ser perigoso em caso de tentativas de reparo sem as devidas precauções:
Se o magnétron deixar de conduzir (filamento aberto, por exemplo), a tensão no capacitor permanecerá depois da fonte desligada. Pode ser cerca de 2000 V. Assim, em qualquer intervenção, o capacitor deve ser seguramente descarregado.
Outras partes
Partes aqui não vistas em detalhes incluem ventiladores, fusíveis, proteções térmicas e intertravamentos para permitir uma operação segura.
Uma proteção especialmente importante é aquela que impede o funcionamento com a porta aberta.
Controle :
A potência de aquecimento é regulada de uma forma simples, pelo liga-desliga do circuito do magnétron através de um relé ou triac conforme item anterior.
A Figura ao lado mostra duas situações:
(a): potência alta. O tempo ligado é predominante durante um intervalo T.
(b): potência média-baixa. O tempo ligado é menor.
O circuito que comanda o liga-desliga (isto é, o relé ou triac mencionados) não é aqui exibido.
Nos modelos mais antigos são usados temporizadores eletromecânicos e, portanto, bastante simples.
Os modelos atuais fazem uso de circuitos digitais operados por microcontroladores que disponibilizam funções diversas tais como exibição de hora, ajuste da potência e do tempo de operação de acordo com o alimento e o tipo de aquecimento desejado, etc.
Vazamentos de microondas
Um forno de microondas em bom estado é seguro e não apresenta vazamentos de radiação. Entretanto, após um reparo é sempre conveniente verificar a possibilidade.
Existem no mercado vários detectores para tal finalidade, mas o autor já viu publicada (mas não testou) uma forma simples como a Figura abaixo.
É usado um diodo SBD (Schottky Barrier Diode) em conjunto com um LED comum.
Os condutores que saem do diodo são deixados no seu comprimento original e em forma retilínea.
Os condutores do LED são soldados bem próximos ao diodo. Assim, funciona como um dipolo de 1/4 de onda. O conjunto deve ser colado em um suporte não condutor e aproximado dos locais de verificação e, se houver vazamento, o LED deverá apresentar alguma luminosidade.
O aquecimento por microondas
Um forno típico tem de 500 a 1000 W de potência de microondas a uma freqüência de 2,45 GHz. O aquecimento se deve principalmente às vibrações das moléculas de água. Recipientes de vidro, plástico, papel absorvem pouquíssima radiação.
Desde que as superfícies internas do forno são boas refletoras da radiação, praticamente toda a energia fornecida pelo magnétron está disponível para o aquecimento e, portanto, a sua velocidade depende apenas da potência disponível e da quantidade de alimento. Desconsiderando as perdas por convecção, o tempo para aquecer é, grosso modo, proporcional à quantidade colocada, na mesma potência. Assim, por exemplo, um litro de água deve ferver aproximadamente no dobro do tempo do de meio litro.
O aquecimento não se dá de dentro para fora, como muitos pensam. As microondas penetram apenas alguns centímetros e, portanto, a superfície aquece mais rápido que o interior. Entretanto, essa penetração é suficiente para fazer diferença em relação aos fornos convencionais, nos quais o aquecimento é aplicado somente na superfície.
Teste de componentes de potência
Diodo: se estiver em curto, provavelmente será percebido um ruído do transformador quando o ciclo de aquecimento é iniciado. Pode não provocar a queima do fusível. Se aberto, uma corrente alternada será aplicada no magnétron e somente um semiciclo será aproveitado, o que resulta num aquecimento pequeno ou quase imperceptível.
Para apresentar uma elevada tensão inversa, o diodo é, na realidade, formado por vários elementos em série e, assim, a tensão da bateria dos multímetros comuns não é suficiente para um teste conclusivo. De qualquer forma, a resistência inversa deve ser maior que 10 M. O circuito da Figura abaixo permite uma melhor avaliação.
O resultado pode ser dado pela tensão em V:
Bom: 6 a 10 V.
Em curto: 0 a 2 V.
Aberto ou invertido: 15 V.
Magnétron: um teste efetivo só pode ser feito nas condições de operação. Isto exige dispositivos e instrumentos especiais, fora do alcance da maioria. A seguir os defeitos mais freqüentes e os testes que podem ser feitos com os meios usuais:
A) Filamento em curto com a massa: sintomas semelhantes aos do diodo em curto. Pode ser verificado com multímetro. A resistência filamento-massa deve ser infinita.
B) Filamento aberto: também pode ser verificado com um multímetro. Neste caso o forno não aquece. Muitas vezes o problema está nos contatos e não no magnétron.
C) Filamento com os pólos em curto: difícil de verificar com multímetro pois a resistência normal é bastante baixa. É um defeito raro. Uma fonte com tensão adequada e potência suficiente pode ser usada para testar.
D) Magnétron gaseificado (entrada de ar): pode provocar a queima ou curto do filamento. Não há meio fácil de verificar senão pela substituição por um em bom estado.
E) Por fim, uma inspeção visual pode ser feita para possíveis danos físicos que provocam arcos, superaquecimento (neste caso, a proteção térmica atua de forma freqüente).
Capacitor: se em curto provocará a queima do fusível. Se aberto, não haverá aquecimento. A resistência entre os terminais ou terminal-massa deve ser de vários megaohms. Se menor que 1 M, pode ser considerado em curto.
Com auxílio de um capacímetro o teste é mais completo. Entretanto, a sua substituição por outro em bom estado é o melhor que se pode fazer quando o problema continua e os demais componentes já foram verificados.
Transformador: além da óbvia inspeção visual, um multímetro pode ser usado para verificar a resistência dos enrolamentos e possíveis fugas para a massa (do primário e do secundário do filamento. O secundário de alta já tem um pólo ligado à massa).
Valores típicos de resistência dos enrolamentos são: Primário: 0,1 a 0,5 ohms. Secundário de alta: 25 a 150 ohms. Quanto ao secundário do filamento, ela é muito baixa para ser perceptível com o multímetro.
Fonte: https://www.mspc.eng.br
