Le fonctionnement des
fours à micro-ondes
Magnétron
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On retrouve un four à micro-ondes dans pratiquement tous les ménages. Nous en expliquons le fonctionnement ici


Fours à micro-ondes

Fonctions

Les fonctions d'un four sont diverses. Un four combiné dispose de plusieurs fonctions qui peuvent être enclenchées individuellement. Les fours qui disposent de plus de fonctions simultanées sont plus chers (cablage intérieur plus gros). Les combinés bon marché ne disposent que de deux fonctions combinées.
Micro-ondes
L'énergie est fournie par un magnétron qui génère un champ haute fréquence. Le magnétron utilise la même fréquence que les radars. Le rayonnement pénètre de quelques centimètres dans la nourriture et la réchauffe de l'intérieur. Le rayonnement ne traverse pas les métaux.
Grill
Un four combiné a souvent une fonction grill. Le rayonnement infra-rouge ne pénètre pas dans les aliments, mais les grille de l'extérieur. La fonction de grill est souvent combinée à celle de micro-onde pour avoir une cuisson équilibrée.
Chaleur tournante
L'air est réchauffé par une grosse résistance située à l'arrière du four. Un ventilateur met l'air en circulation. Il est possible de cuisiner différents plats avec la chaleur tournante. La température est réglable de 80 à 250°. La chaleur tournante est fort comparable à la chaleur produite par un four classique à gaz.
Chauffage de sole
Il s'agit d'un reliquat des anciens fours à gaz chauffés par le bas. Cette fonction est disponible dans un nombre restreint d'appareils. Elle peut être utilisée avec la chaleur tournante pour éviter que le fond d'un plat ne soit pas cuit à point.


Un magnétron en bon état et un défectueux

Voici le résultat
quand toute l'énergie n'est pas absorbée par les aliments


Plaque de mica endommagée (trou d'1 cm)


Antenne endommagée

Générateur haute tension de type "inverter"


Coupe d'un magnétron

Plus sur les micro-ondes

Découverte
Le principe du chauffage des aliments par le rayonnement micro-ondes a été découvert fortuitement par un technicien de la firme Raytheon occupé aux réglages d'un radar. Les radars de cette époque envoyaient un rayon assez large et il fallait donc une puissance d'émission très forte. On peut maintenant se contenter de puissances infiniment plus faibles, et il n'est plus possible de faire fondre une barre de chocolat avec les radars actuels.

C'est donc la firme Raytheon qui a mis les premiers fours à rayonnement micro-ondes sur le marché dans les années 1950. Ces appareils étaient aussi grand qu'un frigo américain et étaient surtout destinés aux collectivités. Ces appareils on reçu le nom de "Radarrange" à cause du lien avec les radars. La firme Amana, une division de Raytheon a finalement mis une gamme de fours plus petits sur le maché, destiné cette fois au marché particulier.

Précautions (voyez les photos!)
L'énergie du magnétron doit être absorbé par les aliments. Il doit donc toujours avoir des aliments dans le four lors de la cuisson aux micro-ondes. S'il n'y a pas d'aliments pour absorber l'énergie, celle-ci va produire des étincelles partout dans le four (sur l'antenne, sur les plaques de mica, sur les parois et même à la surface du magnétron). Finalement le magnétron tombe en panne (voyez la seconde photo à droite).

Les restes alimentaires doivent être éliminés parce qu'ils peuvent faire des amas qui aborbent les rayons. C'est surtout le cas des restes qui collent contre les parois et les micas. La surchauffe locale peut même provoquer des perforations.

Attention à l'eau chauffée dans un four à micro-ondes qui peut passer à un état de surchauffe. L'eau atteint par exemple une température de 130°C, mais ne boût pas (il faut qu'il y ait des bulles qui puissent se former). Quand on enlève le verre du four, le déplacement de l'eau va provoquer une ébullition brusque comparable à une explosion. L'eau qui est restée longtemp dans un même verre peut provoquer un tel effet parce que les sites de nucléation ont disparu. Une cuillère (qui sort de l'armoire) a de nombreux sites de nucléation où des bulles peuvent aisément se former.

Sortes de fours à micro-ondes
La plupart des fours utilisent un transfo classique pour produire la haute tension nécessaire. Le redresseur + doubleur de tension est à simple alternance: le magnétron ne fonctionne que la moitié du temps, c'est ce qui produit le bruit caractéristique. Le transfo n'est activé qu'une partie du temps si on désire une puissance plus faible (pour maintenir à chaud ou dégeler). Il s'agit d'une régulation en tout-ou-rien avec une période d'environ 30 secondes.

Certains fours sont équipés d'un générateur haute fréquence (inverter) comparable à la haute tension d'un téléviseur. On peut utiliser un transfo plus petit tout en produisant plus d'énergie. Il est possible de moduler la puissance en continu. Il faut qu'il y ait toujours suffisamment de liquide pour absorber le rayonnement quand le four travaille à puissance maximale, car celle-ci est plus élevée que celle d'un four à micro-ondes classique.

Il y a proportionellement plus de magnétrons qui tombent en panne dans les fours haute fréquence: c'est dû au fait qu'il n'y a pas assez de nourriture dans le four. Lors d'un cours chez B/S/H (groupe Bosch), on m'a expliqué que ces pannes sont causées uniquement par le manque d'absorption du rayonnement.

Magnetron
A droite une vue schématique d'un magnétron (vue intérieure). Un magnétron se compose des parties suivantes:

  1. Anode Connection positive (reliée au boitier dans un magnétron). Les électrons sont captés sur cette électrode.
  2. Cavités résonantes Les micro-ondes sont générées dans ces cavités. la fréquence dépend de la grandeur des cavités.
  3. Cathode La cathode est un filament au milieu du tube. La tension est d'environ -4kV (cette tension chute à -2kV quand le tube est en fonctionnement).
  4. Aimants circulaires Situés des deux cotés du générateur. Ils produisent le champ magnétique qui va induire l'oscillation. Les aimants se brisent en cas de surchauffe, réduisant le champ magnétique. Le magnétron ne produit alors plus d'ondes.
  5. Antenne L'antenne part des cavités et va jusqu'à l'extérieur du magnétron.
  6. Isolateur Il y a plusieurs isolateurs dans un magnétron.
  7. Bobine Cette bobine de quelques spires placés sur chaque fil du filament bloque les oscillations haute fréquence.

Interférence
La fréquence du rayonnement a été choisie pour activer principalement les molécules d'eau et pour que la pénétration soit limitée. Il faut que les rayons soient absorbés sur une distance de quelques centimètres. Cela n'a aucun intérêt que les rayons traversent la nourriture sans être absorbés, et dans l'autre sens cela ne procure aucun avantage que les rayons soient absorbés dès les premiers millimètres. Il faut donc une fréquence qui soit un compromis.

Malgeureusement, la fréquence employée correspond à la fréquence utilisée par de nombreux appareils électroniques: bluetooth, téléphones DECT, réseau internet. Il n'est pas rare qu'une communication téléphonique soit impossible tant que le four fonctionne. Utiliser un autre canal ne sert probablement à rien, car le magnétron émet dans une gamme continue et brouille toute la bande.

Comment réparer votre four à micro-ondes est décrit ici.

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