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電子レンジの動作はどのような現象に基づいているのでしょうか? 電子レンジ

電子レンジの動作はどのような現象に基づいているのでしょうか? 電子レンジ

ヴィシュニャコフワシリー・ニコラエヴィチ 1360

電子レンジは長い間、アパートや民家のキッチン、近代的なオフィスの休憩室、小さなカフェのバーの後ろに設置されてきました。使いやすさはデザインのシンプルさという誤った印象を与え、そのような身近な家電製品の動作原理について考える人はほとんどいません。

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ちょっとした物理学

太古の昔から、エーテルには数十種類の電磁放射線が浸透してきました。太陽や星の光、火から来る暖かさ、肌にブロンズやチョコレートの色合いを与える神秘的な紫外線は、同じ物理的プロセスの異なる現れにすぎません。

波長が異なれば人間の感覚に与える影響も異なり、多くの波長の存在は間接的な兆候によってのみ推測できます。可視光（波長380～780nm）が原因化学反応網膜の細胞の中で、周囲の世界の像を形成します。火の温まる熱（2.5～2000ミクロン）は目には見えませんが、皮膚の表面に吸収され、快適さと安らぎを与えます。

波長が 10 ～ 100 cm、周波数が 300 MHz ～ 3 GHz のデシメートル範囲の波は、極性の水分子によって最もよく吸収されます。電磁場の作用領域に入ると、H2O 分子は力線に沿って規則正しい構造に配置されます。場は変化するため、分子は常に再配置され、互いに衝突し、その振動を「隣接する分子」に伝達します。そして、ウォーミングアップはそれと何の関係があるのでしょうか？そして、均一であろうとなかろうと、物体の温度は原子や分子の運動エネルギーに直接比例するという事実にもかかわらず。振動運動が激しくなるほど、温度は高くなります。このエネルギー変換プロセスは、電磁振動 V 熱エネルギー肉体の変化を「双極子シフト」といいます。

そして、水の大部分（質量の最大 98%）には動植物の有機物が含まれているため、デシメートル波は加熱、つまり調理に最も適しています。

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電子レンジはどのように動作するのですか?

構造全体の中心となるのは、デシメートル波エミッターまたはマグネトロンです。本質的には、外部磁場源を追加した強力な真空管です。カソードからアノードに移動する電子は、一定の外部磁場の影響下で偏向され、徐々に湾曲した軌道に沿って移動します。このようにして形成された電子雲は、その構造に欠陥または「ワームホール」を持ち、その出現と消滅により電磁波が発生します。家庭用マグネトロン電子レンジ周波数2450MHzの電波を放射します。この周波数は H2O 分子によって最も完全に吸収され、実験的に確立されました。

高電圧変圧器はマグネトロンにエネルギーを供給する役割を果たします。マグネトロンは、標準的な家庭用ネットワークからの交流を電力に変換できるデバイスです。 DC高電圧。放射線は、マグネトロン導波管（ランプの動作チャンバーにある穴で、所定の波長に対して透明な材料で閉じられている）を通って動作チャンバーに出力されます。

電子レンジの作動室は金属製で、密閉された金属化ドアが装備されています。原則として、食品を均一に加熱するために設計された回転テーブルも装備されています。

マグネトロンの電力と動作時間を選択する制御ユニットもあります。炉出力の調整が面白い。マグネトロンは単位時間当たり一定量のエネルギーを生成します。電力特性の変化は、1 分あたりのエミッタのスイッチのオンとオフを一定回数行うことによって実現されます。この方法はパルス幅変調と呼ばれます。モデルに応じて、電子レンジには対流調理モードを実装するための石英または発熱体のグリルと送風ファンが装備されています。

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ちょっとした歴史

最初のマグネトロンの特許は 1924 年にチェコの物理学者 A. Zacek に発行されました。その後間もなく、ソ連と日本で運用モデルが作成されました。マグネトロンは長い間、レーダーシステムのセンチ波電波の発生源として使用されてきました。

最初の電子レンジの特許は、アメリカの物理学者パーシー・スペンサーによって取得されました。研究室でレーダーシステムの改良に取り組んでいたとき、スペンサーはオンになっていたマグネトロンの上にサンドイッチを忘れてしまいました。しばらくして、トーストしたパン、チーズ、ベーコンの食欲をそそる香りに彼の注意が惹かれました。

1949 年に軍の注文のために電子レンジの連続生産が始まりました。最初のモデルは身長が男性の背丈ほど、重さが340キログラムで、価格は最高3,000ドルでした。出力は3kWで、食品の急速解凍専用として使用されていました。

ソ連では、最初の電子レンジが 20 世紀の 80 年代初頭に登場しました。生産はZIL工場とYuzhmash工場で確立されました。その後、タンボフエレクトロプリボールとドネプロフスキー機械製造工場が生産を担当しました。

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電子レンジにまつわる伝説と神話

他の広く普及している家庭用電化製品と同様に、電子レンジも支持者だけでなく、あらゆる「悪魔性」に対する熱烈な反対者も獲得しました。彼らの口の中で、罪のないブリキ片とワイヤーのコイルが、哀れなパーシー・スペンサーには全く知らなかった本当に恐ろしい特性を獲得しました。

電子レンジの中に鉄の物を入れて電源ボタンを押すと、電子レンジが爆弾に変わります。それは真実ではありません。フーコーの迷走電流によって引き起こされた、とても美しい、しかし絶対に安全な火花が作業室内で流れているだけです。
ドアが開いた状態、またはしっかりと閉まっていない状態でストーブの電源を入れると、強力なマイクロ波放射によって半径数メートル以内のすべての電子機器が破壊されます。それは真実ではありません。携帯電話を電子レンジで調理することはお勧めできません。それは、プラスチックが焼けた臭いが取れにくいからです。
殻付きの卵は電子レンジでゆでてはいけません。いいえ、できます。確かに、後で作業室を洗うのは少し難しいです。白身と黄身を沸騰させるときに発生する蒸気によって殻が割れ、中身がオーブン全体に飛び散ります。

そして結論としては

この資料を読んだ後、読者がより明確に理解できることを願っています物理的原理、電子レンジの動作の基礎となります。そうすることで、おかしな、しかしそのような執拗な恐怖や恐怖症を取り除くことができます。家庭用電化製品!

友達に言う

ブログ読者の皆様、こんにちは。今日はキッチンに欠かせないアシスタントである電子レンジについて話しましょう。きっと多くの主婦を助けてくれる電化製品だと思います。その便利な機能をすべて知っていますか? 電子レンジが危険なのかどうか、また電子レンジがどのように動作するのかを見てみましょう。現在はどのような種類のモデルがありますか?

同意しますが、このデバイスは私たちの生活をずっと楽にしてくれます。そして、その使いやすさは子供でも操作することができます。電子レンジは大きな時間の節約になります。ボウル一杯のスープを数分で温めることができます。そして5〜30分程度で解凍してください。霜取りと暖房専用に使用している人も多いです。しかし、無駄に、とてもおいしい料理を作ることができます。デバイスに対流がある場合は、オーブンも使用できます。しかし、これについては記事で詳しく説明します。 電子レンジで何を調理できますか».

装置の動作原理は非常に単純です。電子レンジの心臓部はマグネトロンです。家庭用電子レンジの周波数は2450MHzです。マグネトロン電源入力最新のデバイス 700 ～ 1000 W。マグネトロンの過熱を防ぐために、多くの場合、マグネトロンの隣にファンが取り付けられます。マグネトロンの冷却に加えて、炉内の空気を循環させます。これは、食品をより均一に加熱するのにも役立ちます。

マイクロ波は導波管を通してオーブンに供給されます。金属の壁を持つ水路です。それらは磁気放射を反射するものです。マイクロ波にさらされると、食品中の分子は急速に動き始めます。それらの間に摩擦が生じ、その結果熱が放出されます - 物理学を思い出してください。

これは温かいので、食べ物を温めるのに役立ちます。マイクロ波の特徴は、3cmより深くまで到達しないということで、簡単に言えば、製品の表層から残りの部分を加熱することです。熱は伝導によってさらに浸透します。製品は回転プレート上に配置されます。一定の回転は、均一な調理を保証することも目的としています。電子レンジの動作原理を説明するビジュアルビデオを見つけました。

電子レンジのドアは私たちを電子レンジから守ってくれます。さらに、可視性も提供します。それは特別なデザインを持っています - それはガラス板で構成されており、その間に金属メッシュがあります。このメッシュはマイクロ波を完全に反射してオーブン内に送り込みます。小さな穴により調理を監視できますが、電子レンジは通過できません。

ドアの周囲には特殊なシールが貼られています。また、電子レンジからも私たちを守ってくれます。シールが損傷している場合、デバイスは使用できません。

金属はマイクロ波を反射するため、金属で作られた食器は一般にオーブンでの調理には適していません。また、さまざまな道具の使い方の特徴についてもよく学びました。このことについては「」の記事で説明しました。

この「奇跡」を思いついたのは誰ですか？

電子レンジの構造とその仕組みを分解したので、歴史についての短い小旅行に出かけましょう。

主婦たちはこの装置をアメリカ人技術者 P.B. スペンサーのおかげで借りています。 1946 年に電子レンジの特許を取得したのは彼でした。発見は偶然に起こったと考えられている。スペンサー製のレーダー装置。そして、ある晴れた日、マグネトロンで実験をしていたときに、ポケットの中でチョコレートバーを溶かしてしまいました。こうして、食品を加熱するというマグネトロンのユニークな特性が発見されました。

ヨーロッパの一般主婦が電子レンジを利用できるようになったのは 1962 年になってからです。その後、日本のシャープは食品を加熱するための家庭用電子レンジの生産を開始しました。ソビエト連邦では、さらに後になって一般の主婦の間で使用されるようになりました。この装置が一般に発売されたのは 1978 年になってからです。しかし、誰もがそれを買う余裕があったわけではありません。最初の電子レンジの価格は約 350 ルーブルでした。平均給与はわずか200ルーブルでした。

これらの製品の価格は徐々に下がりました。デバイスのデザインが改善されました。さまざまな調理モードを選択できるマイクロプロセッサーが登場しました。オーブンは食べ物を加熱するだけではありませんでした。または、解凍だけでなく調理にも使用できます。電子レンジにグリルが装備され始めたとき、この装置はさらに普及しました。最新技術はコンベクションオーブンです。このような電子レンジでは、最も複雑な料理を調理できます。対流のおかげで、装置は本格的なオーブンになります。

電子レンジにはどのような種類がありますか?

さあ、話しましょう他の種類この装置。これは、自分で電子レンジを購入する場合の選択に役立ちます。従来、このタイプのすべての電気製品は次のように分類できます。

グリル付き。
対流あり。
インバーター付き。
マイクロ波を均一に分布させる。
ミニ電子レンジ。

では、それぞれのタイプの特徴を詳しく見ていきましょう。

グリル付き電子レンジ

このオーブンには発熱体が装備されています。このような元素には、PETN と石英の 2 種類があります。発熱体ヒーターはさまざまな場所に設置できます。上部、側壁、斜めなどに配置できます。 Ten は信頼性が高く、低コストです。

石英発熱体は 1 箇所にのみ取り付けることができます。それはオーブンの上部に置かれます。発熱体よりも強力で、スペースをとらず、メンテナンスも簡単です。しかし、欠点もあります。これを備えたストーブは高価であり、信頼性も低くなります。

グリル機能付き電子レンジを使えば、お肉をこんがり焼き色に仕上げることができます。バーベキューやホットサンドを作ります。

対流式電子レンジ

このモードの存在は、パン作りが好きな人にとって便利です。電子レンジの対流により熱風を利用した調理が可能です。お皿の周りを循環します。おかげでより均一に焼き上がります。これはベーキングでは特に重要です。この場合のデバイスは、マイクロ波および対流モードで動作します。食品はより早く調理されるため、ビタミンの保存性が向上します。

インバーター付き電子レンジ

従来の電子レンジでは、マイクロ波放射を定期的にオン/オフすることによって電力が調整されます。その結果、食べ物が乾燥してしまうことがよくあります。インバーター制御によりスムーズな電力調整が可能です。内蔵インバーターがこれを担当します。この継続的なマイクロ波暴露により、製品の質感とすべての有益な物質が保存されます。

インバーター電子レンジはオーブンとほぼ同じように機能します。食べ物は過熱せずに自然に調理されます。このタイプ家庭用器具最近登場し、すぐに人気になりました。

均一なマイクロ波分布

家庭用マイクロ波電化製品の欠点は、マイクロ波の分布が不均一であることです。その結果、食べ物がある部分では熱すぎたり、別の部分ではぬるくなったりすることがあります。これは、皿の一部にマイクロ波が集中するために起こります。この欠点を解消するために、メーカーは 1 つではなく 3 つの放射線源を使用し始めました。

このため、マイクロ波はさまざまな方向に分布します。それらはオーブンの壁から反射され、製品の四方八方から侵入します。 I-wave テクノロジーは今日非常に人気があります。これにより、マイクロ波が確実に螺旋状に伝播します。熱は皿の端と中央の両方に浸透します。電子レンジの内壁のデザインにもこだわりました。マイクロ波がデバイスの内部全体に反射するのに役立ちます。

ミニ電子レンジ

通常、これらは食品の解凍と加熱のために設計されたソロオーブンです。あなたはそれらの中でのみ調理することができますシンプルな料理。一般に、それらはこれを目的としたものではありません。このようなマイクロストーブの主な利点はそのサイズです。小型電子レンジには回転板すらありません。

このオーブンはエネルギーを節約し、キッチンで多くのスペースを取りません。食品を加熱または解凍するだけの場合は、これが最良の選択です。

電子レンジのビルトインモデル

それとは別に、組み込みモデルについても取り上げたいと思います。対流式、グリル、インバーター、または均等に分散された電子レンジなどがあります。主な利点はデザインです。スタイリッシュなモデルまたはシンプルな人間工学に基づいたモデルのいずれかを選択できます。どんなキッチンにも完璧にフィットし、キッチンのハイライトにもなります。

ほとんどの場合、電子レンジは壁のキャビネットに設置されています。これは上の家具の最上段です作業エリア。電子レンジを下に設置することもできますが、それはすべて個人の好みによって異なります。内蔵デバイスを縦に並べて配置すると非常に便利です。ビルトインストーブのほとんどのモデルの寸法は、d / w - 60 cm x 35 cmです。それらについては「」という記事で詳しく書きました。 内蔵電子レンジ».

ほとんどの場合、このテクニックは多機能です。内蔵モデルにはタッチコントロール、いくつかの調理モードと電源モードがあります。このようなデバイスのドアは、左または右に開くことができます。キッチンの特定の場所に合わせてデバイスを選択できるので、非常に便利です。ドアの開閉が邪魔にならないように。

私のレビューが新しいアシスタントの購入を決める一助になれば幸いです。害に関しては、多くの矛盾した情報があります。放射線がガンの原因になるなどという記事も見つかります。パニックにならないようにお願いします。もちろん、電子レンジは私たちの体に影響を与える可能性があります。したがって、調理中は電子レンジに近づかないほうがよいでしょう。

重要なことは、愛する猫をその中で乾燥させないことです...:) これは、素早く調理する必要があるときに不可欠なアシスタントです。電子レンジは、メインのコンロとオーブンに追加するだけです。しかし、非常に便利で必要なものです。どう思いますか？

発明の歴史。

電子レンジの発明は発明です全く新しい方法で料理。

20世紀の30年代には、同時にさまざまな国強力な電波を得るために工事が行われた電子レンジ範囲。これらの電波は主にレーダーに使用されました。まったくの偶然ですが、1932 年に米国の研究所の従業員が 2 本のソーセージを火を使わずに揚げ、強力なマイクロ波発生器の近くに置きました。

1945 年、アメリカの技術者スペンサーは、マイクロ波範囲で電波を生成するラジオ管であるマグネトロンの実験を行いました。スペンサーさんはトウモロコシを数粒取り出してマグネトロンの近くに置いたところ、数分後にはその粒がポップコーンであることが判明した。彼は生卵でも同じことをしました。

生卵は、外側が冷たいまま放置されていますが、熱の影響でほぼ瞬時に真ん中で沸騰します。電磁波。

1945 年 10 月、スペンサーが働いていた会社は電子レンジの特許を取得し、ラジオ管、変圧器、冷却ファンが詰まった大きなキャビネットである「レーダーオーブン」と呼ばれる装置の生産を開始しました。食べ物を置くスペースは、通常のキッチンのオーブンほど大きくありませんでした。この電子レンジを活用して、戦略的食料備蓄品の解凍を行いました。

1952 年に日本人は特許を購入し、家庭用電子レンジの製造を開始しました。

そして15年後、家庭用電子レンジが店頭に並びました。

徐々に電子レンジも普及してきました。組み合わせたそして装備されていましたグリル、コンベクター、クリスプなどの追加機能、その助けを借りて調理が簡略化され、味は伝統的な方法で調理された料理と同等です。電子レンジは食べ物を調理できます。 5 つの異なる方法で:単純な電子レンジ。グリル放射。電子レンジとグリルを同時に調理します。対流を利用したグリル。対流を伴う電子レンジ。

電子レンジはどこから来たのでしょうか?

家庭用電子レンジは周波数2450MHzのマイクロ波を使用しています。この周波数は特別な国際協定によって電子レンジ用に定められており、干渉しないようにマイクロ波を使用したレーダーやその他の装置の操作。

放射線源は高電圧です真空装置 - マグネトロン。マグネトロンフィラメントを供給する必要があります高電圧- 約 3 ～ 4 kV。主電源電圧 (220 V) はマグネトロンにとって十分ではないため、特別な電源を通じて電力が供給されます。高圧変圧器.

マグネトロンの出力は約 700 ～ 850 W です。マグネトロンを冷却するために、マグネトロンの隣にファンがあり、継続的に空気を吹き付けます。ファンはオーブンキャビティ内の空気を強制対流させながら同時に加熱し、製品の均一な焼き上がりを促進します。

マグネトロンからのマイクロ波は、マイクロ波放射を反射する金属壁を備えたチャネルである導波管を通って炉に入ります。

複雑なデザイン電子レンジの扉がついています。可視性（内部で何が起こっているか）を提供し、マイクロ波が外部に漏れるのを防ぐ必要があります。これは、ガラスまたはプラスチックの板で作られた多層の「パイ」です。

プレートの間には穴あき金属シートのメッシュが必要です。この金属はマイクロ波を反射してオーブンのキャビティ内に戻しますが、小さな穿孔穴 (3 mm 未満) はマイクロ波放射を通過させません。誘電体材料で作られたシールがドアの周囲に取り付けられています。

電子レンジ調理用まったく不適当金属製の食器。電子レンジ浸透しないでください金属の場合、金属から反射されます。これにより発生する可能性があります放電（アーク）オーブンの損傷の原因となります。その上、反射マイクロ波できるガラスを通り抜ける健康にとって危険なドア

電子レンジはどのようにして食品を加熱するのでしょうか？

電子レンジを使用して食品を加熱するには、電子レンジが存在する必要があります双極子分子、つまり、一端にプラスの電荷を持ち、もう一端にマイナスの電荷を持ったものです。食品にはそのような分子がたくさんあります - これらは脂肪、糖、水の分子です。電場では、それらは厳密に力線の方向に並び、一方の方向は「プラス」、もう一方の方向は「マイナス」になります。場の方向が反対方向に変わるとすぐに、分子はすぐにひっくり返す 180°で。これらの分子が位置する波動場は極性を変化させます 1秒間に49億回！

マイクロ波放射の影響下で、分子は猛烈な周波数で回転し、互いにこすり合います。この過程で放出される熱が食品を温めます。製品の加熱は、マイクロ波による表面層の加熱と、熱伝導による食品の深部への熱の浸透により起こります。

電子レンジで水が沸騰するティーポットとは違い、熱は下からのみ水に供給されます。電子レンジによる加熱はあらゆる面から行われます。電子レンジでは水は沸騰温度になりますが、泡は発生しません。しかし、グラスをオーブンから取り出し、同時にグラスを振ると、遅ればせながらグラスの中の水が沸騰し始め、沸騰したお湯で手を火傷する可能性があります。

グラスやその他の細長い容器で水を沸騰させる場合は、グラスをオーブンに入れる前に必ずティースプーンをその中に落としてください。

してはいけないことは何ですか?

マイクロ波を吸収する物が何もなければ、空のオーブンの電源を入れることはできません。途中で障害物に遭遇しないと、マイクロ波は庫内壁で繰り返し反射され、集中した放射エネルギーが発生します。オーブンを無効にします。最小限の負荷として、少なくともコップ1杯の水を入れる必要があります。

電子レンジは危険ですか?

マイクロ波は生体組織や食品に放射性の影響を与えません。

電子レンジ調理では脂肪分がほとんど必要ないため、電子レンジで調理した食品はより健康的なそして人体に危険を及ぼすことはありません。

炉の設計には、放射線が外部に漏れないようにするための厳格な措置が含まれています。電子レンジに直接さらされると火傷を引き起こす可能性がありますが、正しい使い方動作する電子レンジ完全に不在。

マイクロ波は大気中で非常に早く減衰します。そして、すでに電子レンジから0.5メートルの距離では、放射線は100倍弱くなります。ストーブから腕を伸ばして離れるだけで十分です。完全に安全です。

みなさん、ボナペティ！

雑誌「科学と生活」

電子レンジの主要部品はマグネトロンです。マグネトロンは、マイクロ波放射を生成する特別な真空管です。マイクロ波放射は非常に興味深い方法であらゆる食品に含まれる普通の水に影響を与えます。

周波数2.45GHzの電磁波を照射すると、水分子が振動し始めます。これらの振動の結果、摩擦が発生します。はい、分子間の通常の摩擦です。摩擦により熱が発生します。食材を内部から温めます。電子レンジの動作原理を簡単に説明するとこんな感じです。

電子レンジのデザイン。

構造的には、電子レンジは金属製のチャンバーで構成されており、その中で食品が調理されます。チャンバーには放射線の漏れを防ぐドアが付いています。食品を均一に加熱するために、チャンバー内に回転テーブルが設置され、ギアボックス（モーター）によって駆動されます。 T.T.モーター (ターンテーブルモーター).

マイクロ波放射はマグネトロンによって生成され、方形導波管を通してチャンバーに供給されます。動作中にマグネトロンを冷却するためにファンが使用されます。 FM (ファンモーター)、冷気をマグネトロンに強制的に通します。次に、マグネトロンからの加熱された空気がエアダクトを通ってチャンバー内に送られ、食品の加熱にも使用されます。特殊な非放射穴を通して、加熱された空気と水蒸気の一部が外部に排出されます。

電子レンジの一部のモデルでは、食品を均一に加熱するために、電子レンジ庫の上部に取り付けられたディセクターを使用します。ディセクターの外観はファンに似ていますが、食品が均一に加熱されるように、チャンバー内に特定の種類のマイクロ波を生成するように設計されています。

電子レンジの電気図。

簡略化して見てみましょう電気図普通の電子レンジ（クリックすると拡大します）。

ご覧のとおり、回路は制御部分と実行部分で構成されています。制御部は、原則としてマイコン、表示器、押しボタンまたはタッチパネル、電磁リレー、ブザーなどで構成されます。これらは電子レンジの「頭脳」です。図では、これらすべてが、碑文のある別のボードとして示されています。 電源および制御回路基板 。電子レンジの制御部分に電力を供給するために、小型の降圧変圧器が使用されます。図では、L.V.Transformer とマークされています (一次巻線のみが示されています)。

マイクロコントローラーは、バッファー要素 (トランジスタ) を通じて電磁リレーを制御します。 リレー1, リレー2, リレー3。これらは、所定の動作アルゴリズムに従って電子レンジの作動要素をオン/オフします。

アクチュエーターと回路はマグネトロン（Magnetron）、テーブルモーター減速機T.T.Motor（ターンテーブルモーター）、冷却ファンF.M（ ファンモーター)、グリル発熱体( グリルヒーター)、バックライトランプO.L( オーブンランプ).

特に、マイクロ波放射線発生器である実行回路に注目します。

この回路は高圧変圧器 ( 高圧変圧器 ）。電子レンジで作るのが一番健康的です。実際、これは驚くべきことではありません。マグネトロンに必要な 1500 ～ 2000 W (1.5 ～ 2 kW) の電力をポンプを通じて供給する必要があるからです。マグネトロンの出力（有効）電力は 500 ～ 850 W です。

変圧器の一次巻線には 220V の交流電圧が供給されます。 3.15V の交流フィラメント電圧が二次巻線の 1 つから除去されます。マグネトロンのフィラメント巻線に接続されます。電子の発生（放出）にはフィラメントワインディングが必要です。この巻線によって消費される電流は10Aに達する可能性があることに注意してください。

高電圧トランスのもう 1 つの二次巻線と、高電圧コンデンサの電圧 2 倍化回路 ( H.V.コンデンサ ) とダイオード ( H.V. ダイオード ) で定電圧を生成します。 4kVマグネトロンの陽極に電力を供給します。アノード電流は小さく、約 300 mA (0.3A) です。

その結果、フィラメントワインディングから放出された電子が真空中で動き始めます。

マグネトロン内の電子の特別な軌道は、食品を加熱するために必要なマイクロ波放射を生成します。マイクロ波放射は、アンテナを使用してマグネトロンから除去され、方形導波管のセクションを通ってチャンバーに入ります。

このシンプルだが非常に洗練された回路は、一種のマイクロ波ヒーターです。電子レンジのチャンバー自体がこのマイクロ波ヒーターの要素であることを忘れないでください。実際、電子レンジはその内部にある共振器であるからです。電磁放射.

これらの要素に加えて、電子レンジ回路には多くの保護要素があります (KSD サーマルスイッチおよび類似のものを参照)。たとえば、サーマルスイッチはマグネトロンの温度を制御します。標準動作温度は 80 ℃ ～ 100 ℃ です。このサーマルスイッチはマグネトロンに取り付けられています。デフォルトでは、簡略図には表示されません。

他の保護サーマルスイッチは、図上で次のようにラベル付けされています。 オーブンの熱カットアウト(エアダクトに設置)、 グリルのサーマルカットアウト(グリル温度を制御します)。

緊急事態が発生してマグネトロンが過熱すると、サーマルスイッチが回路を開き、マグネトロンが動作を停止します。この場合、サーマルスイッチは、シャットダウン温度 120 ～ 145 °C に対して、わずかなマージンを持って選択されます。

電子レンジの非常に重要な要素は、電子レンジのチャンバーの右端に組み込まれている 3 つのスイッチです。正面ドアが閉まると、2 つのスイッチが接点を閉じます ( プライマリスイッチ- メインスイッチ、 二次スイッチ- 二次スイッチ)。三番目 - モニタースイッチ(制御スイッチ) - ドアが閉まると接点が開きます。

これらのスイッチの少なくとも 1 つが誤動作すると、電子レンジが動作しなくなり、ヒューズ (Fuse) が作動します。

電子レンジの動作中に電気ネットワークに入る干渉を軽減するために、サージフィルターがあります。 ノイズフィルター.

追加のマイクロ波要素。

基本的な設計要素に加えて、電子レンジにはグリルと対流器を装備することができます。グリルは次のような形で作ることができます。発熱体(TEN) または赤外線石英ランプこれらのマイクロ波素子は非常に信頼性が高く、故障することはほとんどありません。

グリル加熱要素: 金属セラミック (左) と赤外線 (右)。

赤外線ヒーターは、115 V (500 ～ 600 W) で直列に接続された 2 つの赤外線石英ランプで構成されます。

内側から加熱する電子レンジ加熱とは異なり、グリルは熱放射、食品を外側から内側に加熱します。グリルは食品をよりゆっくりと加熱しますが、グリルなしではクリスピーチキンを調理することはできません。

コンベクターとは庫内のファンのことで、ヒーター（発熱体）と連動しており、ファンの回転により庫内に熱風を循環させ、食品を均一に加熱します。

ヒューズダイオード、高圧コンデンサ、ダイオードについて。

マグネトロン電源回路の要素には、電子レンジを修理する際に考慮する必要がある興味深い特性があります。

電子レンジの構造をより詳しく知りたい方のために、電子レンジ (大宇、三洋、サムスン、LG) の取扱説明書をまとめたアーカイブを用意しました。説明書には、回路図、分解図、要素を確認するための推奨事項、コンポーネントのリスト。

電子レンジはキッチンに欠かせない家電のひとつで、これがないと主婦にとっては困りものです。誰もがその使い方をよく知っています。皿を置き、1〜2個のボタンを押して2〜3分待ちます。その後、残っているのはすでに加熱された食品を取り出すだけです。しかし、電子レンジの動作原理、つまり主要な要素がどのように機能するかを理解している人はほとんどいません。この問題を理解してみましょう。

電子レンジはどのように動作するのですか?

すべての電子レンジは同じ原理で動作し、主要な要素はマグネトロンです。特別な装置、周波数2450 MHzの短波を放射することができます。最新のデバイスでは、その電力は700〜1000 Wです。動作中は非常に熱くなるので、その近くにファンが設置されており、一度にいくつかの機能を実行します。まず、マグネトロンから熱を除去し、次に電子レンジ室内の空気循環を確保します。これにより、食品の均一な加熱が保証されます。

実際、電子レンジの動作原理全体はこれに基づいています。マグネトロンが高周波の短波を発し、食品に影響を与えて加熱します。もちろん、このような説明は初歩的ですが、それによってプロセスの本質を理解することも可能になります。

より詳しい説明

マグネトロンから放射されたマイクロ波は、特別な導波管（磁気放射を反射する金属壁を備えたチャネル）を通ってオーブン室に入ります。これらの波がチャンバーに入ると、食品、より正確には食品に含まれる水分子に影響を与えます。その結果、マイクロ波の影響を受けた双極子（分子）が急速に動き始め、互いにこすり合い、熱エネルギーの放出に寄与します。食べ物はこのようにして加熱されます。

マイクロ波の特徴は、深さ3センチメートルまで到達することです。製品の残りの体積は上層から加熱されます。電子レンジのマグネトロンの動作原理は、加熱後に食品の上部が熱く、同時に内部が冷たくなる理由を説明します。自然の熱伝導率により熱がより深く浸透します。

以前に同様のデバイスを使用したことがある場合は、加熱プロセス中にデバイスが回転することに気付かずにはいられません。これは、加熱される食品のすべての領域にマイクロ波が確実に届くようにするために必要です。

電子レンジ保護

電子レンジの動作原理を考慮すると、人間の健康への害を考えるのは論理的です。もちろん、マグネトロンから放射されるマイクロ波は人体に有害です。しかし、ドアを開けるとマグネトロンは動作を停止するため、人は物理的にその影響を感じることができなくなります。また、加熱室を超えないように特別な保護が施されています。その壁はすべて金属でできており、波を反射するため、波は装置の外に出ることができません。ガラス扉（加熱や調理の様子が見えるようにするためのもの）は、マイクロ波を反射する特殊なメッシュで覆われています。このグリッドが取り外されると、波がチャンバー空間から出る可能性があり、人体に大きな被害を与える可能性があります。ドアのシールやメッシュなどに損傷がある場合は、電子レンジを使用できません。

ちなみに、金属はマイクロ波を反射する性質があるため、金属製の食器の使用はNGです。

デバイス設計

すべての電子レンジは同じように動作するため、部品の構成も同じです。特に、次の構造要素を区別できます。

マグネトロンはマイクロ波の発生源となる本体です。
回転する演台と電波を反射する金属壁を備えた部屋。
電圧を上げるための変圧器です。
保護メッシュと透明ガラス付きのドア。
通信および制御回路。
導波管。
マグネトロンを冷却するためのファン。

これらすべての要素は、炉の動作に何らかの形で関与します。

マグネトロンの動作

すでに述べたように、マグネトロンは電子レンジの心臓部です。これは、大きな円筒形の陽極で作られた電気真空ダイオードです。アノード自体は銅であり、10 個のセクターの銅壁を組み合わせています。

デバイスの中心にはロッド陰極があり、そのチャネル内にフィラメントがあります。電子を放出するように設計されています。デバイスがマイクロ波を生成するには、キャビティ内に磁場を生成する必要があります。このために、高出力のリング磁石が使用されます。それらは部品の端に配置されています。そして、放出を生み出すために、4,000 ボルトの電圧がアノードに印加されます。この電圧を達成するには、電子レンジ内の変圧器が活躍します。どのモデルの動作原理も、その存在を前提としています。

デバイス内部には、放射アンテナに接続されているカソードに接続するワイヤループもあります。マイクロ波が導波管自体に直接入り、そこから食品の入ったチャンバーに出たり入ったりするのは、この要素からです。

パワーコントロール

食品の調理に必要な電力が少ない場合は、マグネトロンをオンまたはオフに切り替えることができます。科学では、この技術はパルス幅変調と呼ばれます。

400 W のデバイスが 20 秒以内に半分の電力を生成するには、10 秒間作動し、その後同じ 10 秒間電源がオフになります。もちろん、これらはすべて完全自動化で行われます。

マグネトロン冷却

動作中、デバイスは大量の熱を発生するため、冷却する必要があることに注意してください。これを行うには、デバイス自体がプレートラジエーターに設置され、クーラーがその隣に配置されます。ラジエーターに風を吹き込み、マグネトロンから熱を奪います。ファンが動作しない場合、デバイスは動作中に過熱して故障する可能性があります。しかし、これを防ぐために、保護装置である特別な温度ヒューズがさらに装備されています。

ヒューズの目的

グリルとマグネトロンの過熱を防ぐために、一部のモデルには特別な温度ヒューズ (サーマルリレー) が取り付けられています。異なる場合もあります。具体的には、主な違いは、耐えられる熱の量です。

この装置の操作は非常に簡単です。アルミニウム合金製で、フランジ接続を使用して取り付けられているため、温度測定領域と確実に接触します。ケース内部にはバイメタルプレートが取り付けられており、一定の温度に耐えることができます。そして、温度値が一定の限界を超えると、プレートが圧縮されてプッシャーが作動し、接点グループの回路が開きます。その後、ユニットへの電力供給が停止し、マグネトロンがオフになり、徐々に冷却され、マグネトロンが冷えるとプレートは元の位置に戻ります。一定時間が経過すると、接点は再び閉じます。

これは電子レンジ、特に過熱ヒューズの単純な動作原理です。安価なモデルでは、デバイスの通常の機能にはまったく不要なため、この要素が存在しない可能性があることに注意してください。これは炉の信頼性と耐用年数を延ばす保護要素にすぎず、それ以上のものではありません。

クーラーの役割

電子レンジの動作について話すときは、その中で使用できるすべての構造要素を考慮して動作原理を説明する必要があります。クーラーもその一つです。もちろん、これはシステムの重要なコンポーネントであり、これなしでは電子レンジの装置と操作は完了しません。

彼のタスク:

マグネトロン冷却。これが最も重要な作業であり、これがなければ炉を使用した初日にマグネトロンが燃え尽きてしまいます。
動作中に熱を発生する他のコンポーネントを冷却します。特に、超小型回路について話しています。
グリル付きモデルでは、クーラーがサーモスタットを冷却します。
食品が置かれているチャンバー内に過剰な圧力が発生します。このため、蒸気と空気は換気ダクトを通して除去されます。

ほとんどの場合、1 つのファンだけでこれらすべての機能を実行できます。チャンバー内にエアダクト穴があるため、空気自体が均一に分配されます。

カメラデバイス

原理的には、強力な電磁放射が人間にとって危険であることは学生時代から知られていたため、マイクロ波がどのように動作するかの物理学は複雑ではありません。マグネトロンから出て食品とともにチャンバーに入るのはこれであるため、このデバイスには強力なマルチレベルの保護システムが必要です。

内部の作業室全体はエナメルで覆われており、電磁放射を遮断します。上部には金属製のケースがあり、室内への波の侵入を防ぎます。また、ガラスドアを保護するために、小さなセルを備えたスチールメッシュが提供されており、最大2450 Hzの周波数と最大12 cmの波長の放射線をブロックします。

ドアが最も重要であることに注意してください。弱さ、そこからマイクロ波が漏れる可能性があるため、ハウジングにできるだけしっかりとフィットし、隙間がないようにする必要があります。隙間があると装置の動作が禁止されます。この場合、ドアのヒンジを調整して元の位置に戻す必要があります。

さらに、電子レンジの動作アルゴリズムでは、ドアが開いた状態で電子レンジの電源がオンになるのを防ぐための特別な保護装置の使用が可能です。このようなシステムはさまざまな方法で実装できますが、ほとんどの場合、ドアの位置を制御するためにマイクロスイッチが使用されます。これらのスイッチはマグネトロンをオフにし、ドアの位置に関する情報を制御ユニットに送信できます。

コントロールパネル

どのモデルでもご利用いただけます。古いデバイスでは、コントロールパネルは 2 つ (または 1 つ) の機械式スイッチだけで表されます。 1 つは動作モード (暖房、霜取りなど) を設定し、もう 1 つは時間を設定します。このスキームは原始的ですが、実用的でシンプルです。

しかし、最近のモデルには大型のタッチパネルが搭載されています。このようなコントロールパネルは、ユーザーに優れた機能を提供し、モードをプログラムする機能も提供します。たとえば、食品の加熱の特定の開始時間やプロセスの継続時間を設定したり、加熱する食品や皿を指定したりすることもできます。そして、そのようなデバイスはより高度であるように見えますが、技術的にはほとんど違いはありません。電子制御パネルは電子レンジの動作を変えるものではありません。

制御ブロック

電子レンジに限らず、すべてのデバイスにはコマンドデバイスがあり、特定の瞬間に何らかのアクションを実行する必要があります。そのおかげで様々な機能が提供されています。特に、このデバイスは、特定の温度を維持したり、特定の操作後にオーブンをオンまたはオフにしたりするために使用できます。

古い電子レンジでは、このデバイスは 2 つの電気機械スイッチの形で提供されます。これらは上記の機能を担当し、さまざまな機能を果たします。重要な役割電子レンジの一般的な構造。もちろん、時間の経過とともにエレクトロニクスは進化し、完全に電子制御ユニットが登場しました。現在、電子レンジ (それに限らず) はマイクロプロセッサーと特別なプログラムを使用しており、それに応じてデバイスは次のような機能を実行できます。

内蔵時計。
食品の解凍中。
食品の解凍、調理、加熱が完了すると音でお知らせします。

結論

これで、電子レンジの仕組みがよく理解できました。動作原理このデバイスの比較的単純です。それは基本的な物理法則に基づいています。

これまでに学んだことを整理してみましょう。マグネトロン (電子レンジの主要な要素) は高周波の非常に短い電波を放射します。それらは水分子に影響を与え、活発に動き始めます。このプロセスには熱の放出が伴います。波が食品に浅く浸透することを考慮すると、食品の表面だけが加熱され、その後自然の熱伝導率により熱が深部に移動します。

これが電子レンジの基本的な動作原理です。この記事では、デバイスと主要な要素についてもレビューしました。それらはすべてクラシックであり、どのメーカーのすべてのモデルでも使用されています。現時点では、上記で説明した動作スキームが唯一のものですが、メーカーによっては、いくつかのパラメータが異なるモジュールが使用されている場合があります。たとえば、あるモデルではより強力なマグネトロンを使用しており、食品をより速く加熱できます。他のコンパクトなモデルでは、この要素の電力が低い場合があるため、小型のデバイスを作成できます。同様の違いが何百もありますが、動作原理はまったく変わりません。もちろん、マグネトロンが強力であれば、同じ体積の食品を加熱するために電子レンジが動作する時間が決まります。したがって、待ちたくない場合は、より強力なモデルを選択することをお勧めします。

それだけです。私たちはこの家電製品の構造を完全に分解し、それに関連するほとんどの質問に答えました。