Em que fenômeno se baseia a ação de um forno de micro-ondas? Forno de micro-ondas

Vishnyakov Vasily Nikolaevich 1360

O forno micro-ondas há muito que ocupa o seu lugar na cozinha de um apartamento ou casa privada, na sala de descanso de um escritório moderno e atrás do bar de pequenos cafés. A facilidade de uso cria uma impressão enganosa de simplicidade de design, e poucas pessoas pensam nos princípios operacionais de um eletrodoméstico tão familiar.

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Um pouco de física

Desde tempos imemoriais, o éter foi permeado por dezenas de tipos de radiação eletromagnética. A luz do sol e das estrelas, o calor que vem do fogo e a misteriosa luz ultravioleta que dá à pele um tom bronzeado ou chocolate são apenas manifestações diferentes do mesmo processo físico.

Diferentes comprimentos de onda têm efeitos diferentes nos sentidos humanos; a existência de muitos só pode ser adivinhada por sinais indiretos. A luz visível (comprimento de onda de 380 a 780 nm) provoca reações químicas nas células da retina, formando uma imagem do mundo que nos rodeia. O calor do fogo (de 2,5 a 2.000 mícrons) é invisível aos olhos, mas é absorvido pela superfície da pele, proporcionando uma sensação de conforto e paz.

Ondas na faixa decimétrica, com comprimentos de onda de 10 a 100 cm e frequências de 300 MHz a 3 GHz, são melhor absorvidas por moléculas polares de água. Uma vez na zona de ação do campo eletromagnético, as moléculas de H2O são dispostas em estruturas ordenadas localizadas ao longo das linhas de força. Como o campo é variável, as moléculas estão constantemente se reorganizando, colidindo umas com as outras e transmitindo suas vibrações aos seus “vizinhos”. E o que o aquecimento tem a ver com isso? E apesar de a temperatura de qualquer corpo, homogêneo ou não, ser diretamente proporcional à energia cinética de seus átomos e moléculas. Quanto mais intensos os movimentos oscilatórios, maior será a temperatura. Este processo de conversão da energia das vibrações eletromagnéticas em energia térmica de um corpo físico é denominado “deslocamento dipolo”.

E como a maior parte da água - até 98% da massa - contém matéria orgânica animal e vegetal, as ondas decimétricas são mais adequadas para aquecimento e, portanto, para cozinhar.

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Como funciona um micro-ondas?

O coração de toda a estrutura é o emissor de ondas decimétricas ou magnetron. Essencialmente, é um poderoso tubo de vácuo complementado com uma fonte externa de campo magnético. Os elétrons, movendo-se do cátodo para o ânodo, são desviados sob a influência de um campo magnético externo constante, movendo-se ao longo de uma órbita cada vez mais curva. As nuvens de elétrons assim formadas apresentam defeitos ou “buracos de minhoca” em sua estrutura, cujo aparecimento e desaparecimento são acompanhados pela geração de uma onda eletromagnética. O magnetron de um forno de micro-ondas doméstico emite uma onda com frequência de 2.450 MHz. Essa frequência é mais completamente absorvida pelas moléculas de H2O, o que foi estabelecido experimentalmente.

Um transformador de alta tensão é responsável por fornecer energia ao magnetron - dispositivo capaz de converter a corrente alternada de uma rede doméstica padrão em corrente contínua de alta tensão. A radiação é emitida para a câmara de trabalho através do guia de ondas do magnetron - um orifício na câmara de trabalho da lâmpada, fechado com um material transparente para um determinado comprimento de onda.

A câmara de trabalho do forno micro-ondas é metálica, equipada com uma porta metalizada hermeticamente fechada. Via de regra, também é equipado com uma mesa giratória projetada para o aquecimento uniforme dos alimentos.

Existe também uma unidade de controle responsável por selecionar a potência e o tempo de operação do magnetron. O ajuste da potência do forno é interessante. O magnetron produz uma quantidade constante de energia por unidade de tempo. A mudança nas características de potência é alcançada por um certo número de ligações e desligamentos do emissor por minuto. Este método é chamado de modulação por largura de pulso. Dependendo do modelo, o forno micro-ondas pode ser equipado com grelha de quartzo ou resistência e ventilador para implementar o modo de cozimento por convecção.

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Um pouco de história

A patente do primeiro magnetron foi emitida em 1924 para o físico tcheco A. Zacek. Pouco tempo depois, foram criados modelos operacionais na URSS e no Japão. Por muito tempo, os magnetrons foram usados ​​como fontes de ondas de rádio centimétricas para sistemas de radar.

A patente do primeiro forno microondas foi recebida pelo físico americano Percy Spencer. Enquanto trabalhava no laboratório para melhorar o sistema de radar, Spencer esqueceu seu sanduíche no magnetron que estava ligado. Depois de algum tempo, sua atenção foi atraída pelo cheiro apetitoso de pão torrado, queijo e bacon.

Em 1949, iniciou-se a produção em série de fornos de micro-ondas para encomendas militares. O primeiro modelo tinha a altura de um homem, pesava 340 quilos e custava até US$ 3 mil. Com potência de 3 kW, era utilizado exclusivamente para descongelar rapidamente alimentos.

Na URSS, os primeiros fornos microondas surgiram no início dos anos 80 do século XX. A produção foi estabelecida nas fábricas ZIL e Yuzhmash. Mais tarde, a produção foi controlada pela Tambov Elektropribor e pela Dneprovsky Machine-Building Plant.

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Lendas e mitos associados ao microondas

Como qualquer eletrodoméstico difundido, o forno micro-ondas conquistou não apenas adeptos, mas também oponentes fervorosos de qualquer “diabólica”. Em suas bocas, um inocente pedaço de estanho e uma bobina de fios adquiriram propriedades verdadeiramente terríveis que o pobre Percy Spencer não tinha ideia.

• Um forno de micro-ondas se transformará em uma bomba se você colocar qualquer objeto de ferro dentro e pressionar o botão liga/desliga. Não é verdade, são apenas faíscas lindas, mas absolutamente seguras, provocadas pelas correntes parasitas de Foucault, que correm na câmara de trabalho.
• Se ligar o fogão com a porta aberta ou mal fechada, a poderosa radiação de micro-ondas destruirá todos os componentes eletrônicos em um raio de vários metros. Não é verdade, não é recomendado cozinhar celulares no micro-ondas, e apenas por causa do cheiro difícil de remover de plástico queimado.
• Os ovos com casca não devem ser fervidos no microondas. Não você pode. É verdade que é um pouco difícil lavar a câmara de trabalho depois. O vapor gerado pela fervura da clara e da gema quebrará a casca e espalhará o conteúdo pelo forno.

E em conclusão

Esperamos que após a leitura deste material o leitor tenha uma compreensão mais clara dos princípios físicos subjacentes ao funcionamento de um forno de microondas. O que, por sua vez, permitirá que você se livre de medos e fobias engraçados, mas persistentes, de eletrodomésticos comuns e extremamente úteis!

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Bom dia a todos os leitores do blog. Hoje vamos falar de um auxiliar indispensável na cozinha - o forno micro-ondas. Tenho certeza de que este eletrodoméstico ajuda muitas donas de casa. Você conhece todas as suas funções úteis? Vejamos se um forno de micro-ondas pode ser perigoso e como o dispositivo funciona. Que tipos de modelos existem hoje?

Concordo, mas esse aparelho facilita muito a nossa vida. E sua facilidade de uso permite que até crianças o operem. O micro-ondas economiza muito tempo. Você pode aquecer uma tigela de sopa em alguns minutos. E descongele os alimentos em 5 a 30 minutos. Muitas pessoas utilizam o aparelho exclusivamente para descongelar e aquecer. Mas em vão você pode cozinhar pratos muito saborosos nele. E se o aparelho tiver convecção, até forno. Mas mais sobre isso no artigo “ o que você pode cozinhar no microondas».

O princípio de funcionamento do dispositivo é bastante simples. O coração de qualquer forno de microondas é o magnetron. A frequência das microondas para fins domésticos é de 2.450 MHz. A potência do magnetron em dispositivos modernos é de 700–1000 W. Para evitar o superaquecimento do magnetron, geralmente é instalado um ventilador próximo a ele. Além de resfriar o magnetron, ele faz circular o ar dentro do forno. Isso também ajuda os alimentos a aquecerem de maneira mais uniforme.

As microondas são fornecidas ao forno através de um guia de ondas. É um canal com paredes metálicas. São eles que refletem a radiação magnética. Quando expostas às microondas, as moléculas dos alimentos começam a se mover rapidamente. O atrito surge entre eles, resultando na liberação de calor - lembre-se da física.

Isto é quente e serve para aquecer a comida. A peculiaridade das microondas é que elas não penetram mais profundamente que 3 cm, ou seja, o restante do produto é aquecido a partir da camada superficial. O calor penetra ainda mais por condução. O produto é colocado sobre uma placa giratória. A rotação constante também visa garantir um cozimento uniforme. Encontrei para vocês um vídeo visual que demonstra o princípio de funcionamento de um forno de micro-ondas.

A porta do micro-ondas nos protege das micro-ondas. Além disso, proporciona visibilidade. Tem um design especial - é composto por placas de vidro, entre as quais existe uma malha metálica. Esta malha reflete perfeitamente as microondas para o forno. Pequenos orifícios permitem monitorar o cozimento, mas não permitem a passagem de micro-ondas.

Existe uma vedação especial em todo o perímetro da porta. Também nos protege das microondas. Se a vedação estiver danificada, o dispositivo não poderá ser usado.

Como o metal reflete as microondas, os pratos feitos com ele geralmente não são adequados para cozinhar no forno. No geral, também aprendi muito sobre as características do uso de diversos utensílios. Descrevi isso no artigo “”.

Quem inventou esse “milagre”?

Depois de desmontar a estrutura do micro-ondas e seu funcionamento, façamos uma breve excursão histórica.

As donas de casa devem este dispositivo ao engenheiro americano P. B. Spencer. Foi ele quem patenteou o forno microondas em 1946. Acredita-se que a descoberta tenha acontecido por acidente. Spencer fabricou equipamentos de radar. E um belo dia, durante um experimento com um magnetron, derreti uma barra de chocolate no bolso. Foi assim que a propriedade única do magnetron foi descoberta - aquecer alimentos.

Para as donas de casa comuns na Europa, o forno micro-ondas só ficou disponível em 1962. Em seguida, a empresa japonesa Sharp começou a produzir fornos de micro-ondas domésticos para aquecer alimentos. Na União Soviética, passou a ser usado por donas de casa comuns ainda mais tarde. Somente em 1978 este dispositivo foi lançado para as massas. No entanto, nem todos podiam pagar. Os primeiros fornos de microondas custaram cerca de 350 rublos. O salário médio era de apenas 200 rublos.

Gradualmente, os preços desses produtos diminuíram. O design do dispositivo foi melhorado. Surgiram microprocessadores que permitiam selecionar diferentes modos de cozimento. O forno passou a não apenas aquecer alimentos. Ou use-o para descongelá-los, mas também para cozinhá-los. Quando os fornos de micro-ondas começaram a ser equipados com churrasqueiras, esse aparelho se tornou ainda mais popular. A tecnologia mais recente são os fornos de convecção. Nesse micro-ondas você pode cozinhar os pratos mais complexos. Graças à convecção, o aparelho torna-se um forno completo.

Que tipos de fornos de microondas existem?

Agora vamos falar sobre os diferentes tipos deste dispositivo. Isso o ajudará a fazer sua escolha se quiser comprar um micro-ondas. Convencionalmente, todos os aparelhos elétricos deste tipo podem ser divididos em:

• com churrasqueira;
• com convecção;
• com inversor;
• com distribuição uniforme de microondas;
• mini-micro-ondas.

Agora vamos dar uma olhada mais de perto nos recursos de cada tipo.

Microondas com grelha

Este forno está equipado com uma resistência. Existem dois tipos de tais elementos: PETN e quartzo. O aquecedor do elemento de aquecimento pode ser instalado em diferentes locais. Pode estar no topo, na parede lateral, localizado em ângulo, etc. Ten é confiável e tem baixo custo.

O elemento de aquecimento de quartzo só pode ser instalado numa posição. É colocado na parte superior do forno. É mais potente que o elemento de aquecimento, não ocupa muito espaço e é de fácil manutenção. Mas também tem suas desvantagens. Um fogão com ele custa mais e é menos confiável.

Um micro-ondas com função grill permite cozinhar carnes com crosta dourada. Faça churrasco e sanduíches quentes.

Forno micro-ondas de convecção

A presença deste modo será útil para quem gosta de assar. A convecção no micro-ondas permite cozinhar com ar quente. Ele circula pelo prato. Graças a isso, ele assa de maneira mais uniforme. Isto é especialmente importante para panificação. O dispositivo, neste caso, opera em modo microondas e convecção. Os alimentos cozinham mais rápido, por isso as vitaminas são melhor preservadas.

Microondas com inversor

Em um micro-ondas convencional, a potência é regulada ligando/desligando periodicamente a radiação de micro-ondas. Como resultado, os alimentos muitas vezes ficam secos. O controle do inversor permite regular suavemente a potência. O inversor embutido é responsável por isso. Esta exposição contínua às microondas preserva a textura e todas as substâncias benéficas dos produtos.

As microondas inversoras funcionam quase como fornos. Os alimentos são cozinhados naturalmente, sem sobreaquecimento. Este tipo de eletrodoméstico surgiu recentemente e rapidamente se popularizou.

Com distribuição uniforme de microondas

A desvantagem dos aparelhos elétricos domésticos de micro-ondas é a distribuição desigual das micro-ondas. Como resultado, a comida pode ficar muito quente em uma parte e morna em outra. Isto ocorre devido à concentração de microondas em uma parte do prato. Para eliminar esta desvantagem, os fabricantes começaram a usar três fontes de radiação em vez de uma.

Devido a isso, as microondas são distribuídas em diferentes direções. Eles são refletidos nas paredes do forno e penetram no produto por todos os lados. A tecnologia I-wave é muito popular hoje em dia. Garante a propagação de microondas em espiral. O calor penetra nas bordas e no centro do prato. Também é dada atenção ao design da parede interna do micro-ondas. Ajuda as microondas a serem refletidas em todo o interior do dispositivo.

Mini-ondas

Geralmente são fornos individuais, projetados para descongelar e aquecer alimentos. Neles você pode cozinhar apenas os pratos mais simples. Em geral, eles não se destinam a isso. A principal vantagem desse microfogão é o seu tamanho. micro-ondas pequenas nem têm prato giratório.

Este forno economiza energia e não ocupa muito espaço na cozinha. Se você planeja apenas aquecer ou descongelar alimentos, esta é a melhor escolha.

Modelos embutidos de fornos de microondas

Separadamente, gostaria de destacar os modelos integrados. Podem ser de convecção, grill, inversor ou microondas distribuídas uniformemente. A principal vantagem é o design. Você pode escolher um modelo elegante ou simplesmente ergonômico. Pode caber perfeitamente em qualquer cozinha e até se tornar o seu destaque.

Na maioria das vezes, as microondas estão localizadas em armários de parede. Esta é a linha superior de móveis acima da área de trabalho. Embora um forno de micro-ondas possa ser construído por baixo, tudo depende da preferência pessoal. É muito conveniente organizar os dispositivos integrados em uma coluna, um acima do outro. A maioria dos modelos de fogões embutidos têm dimensões d/w - 60 cm por 35 cm. Escrevi sobre eles com mais detalhes no artigo “ microondas embutido».

Na maior parte, esta técnica é multifuncional. Os modelos integrados possuem controles de toque, vários modos de cozimento e potência. As portas nesses dispositivos podem abrir para a esquerda ou para a direita. Isto é muito cómodo, pode escolher o aparelho para um local específico da cozinha. Para que a abertura das portas não interfira.

Espero que minha análise ajude você a decidir sobre a compra de um novo assistente. Quanto aos danos, há muitas informações conflitantes sobre isso. Você pode encontrar artigos dizendo que a radiação causa câncer, etc. Peço que não entre em pânico. É claro que as microondas podem afetar o nosso corpo. Portanto, é melhor não ficar perto do micro-ondas durante o cozimento.

O principal é que você não deve secar seu querido gato nele... :) Este é um auxiliar indispensável quando você precisa cozinhar rapidamente. Um forno de micro-ondas é apenas um complemento ao fogão e ao forno principais. Mas muito útil e necessário. O que você acha?

História da invenção.

A invenção do forno microondas é uma invenção de uma maneira completamente nova culinária.

Na década de 30 do século XX, trabalhos foram realizados simultaneamente em diferentes países para obter poderosas ondas de rádio microondas faixa. Essas ondas de rádio foram usadas principalmente em radares. Por acaso, em 1932, funcionários de um laboratório nos Estados Unidos fritaram duas salsichas sem fogo, colocando-as perto de um potente gerador de micro-ondas.

Em 1945, o engenheiro americano Spencer fez experiências com um magnetron - um tubo de rádio que gera ondas de rádio na faixa de microondas. Spencer pegou vários grãos de milho e colocou perto do magnetron, depois de alguns minutos os grãos eram pipoca. Ele fez o mesmo com um ovo cru.

Um ovo cru, deixado frio por fora, ferveu quase instantaneamente no meio sob a influência de ondas eletromagnéticas.

Em outubro de 1945, a empresa onde Spencer trabalhava recebeu a patente do forno de micro-ondas e começou a produzir dispositivos chamados "fornos de radar" - grandes gabinetes cheios de tubos de rádio, transformadores e ventiladores de resfriamento. O espaço onde a comida deveria ser colocada não era maior do que um forno de cozinha normal. Usávamos esses fornos de micro-ondas para descongelar estoques de alimentos estratégicos.

Em 1952, os japoneses compraram uma patente e começaram a produzir fornos de micro-ondas para uso doméstico.

E quinze anos depois, nossos fornos micro-ondas domésticos apareceram nas lojas.

Gradualmente, os fornos de microondas tornaram-se combinado e foram equipados grill, convector, “crisp” e outras funções adicionais, com a qual a cozedura foi simplificada e o sabor é igual aos pratos preparados da forma tradicional.. Um micro-ondas pode cozinhar alimentos de cinco maneiras diferentes: microondas simples; radiação grelhada; microondas e grelha ao mesmo tempo; grelhar por convecção; Microondas com convecção.

De onde vêm as microondas?

Os fornos de microondas domésticos usam microondas com frequência de 2.450 MHz. Esta frequência é estabelecida para fornos microondas por acordos internacionais especiais, para não causar interferência operação de radares e outros dispositivos que utilizam microondas.

A fonte de radiação é de alta tensão dispositivo de vácuo - magnetron. Uma alta tensão deve ser aplicada ao filamento do magnetron - cerca de 3–4 kV. A tensão de alimentação da rede (220 V) não é suficiente para o magnetron, e ele é alimentado por meio de uma fonte especial transformador de alta tensão.

A potência do magnetron é de aproximadamente 700–850 W. Para resfriar o magnetron, há um ventilador próximo a ele que sopra ar continuamente sobre ele. O ventilador proporciona convecção forçada do ar na cavidade do forno e ao mesmo tempo aquece-o, o que promove o cozimento uniforme dos produtos.

As microondas do magnetron entram no forno através de um guia de ondas - um canal com paredes metálicas que refletem a radiação de microondas.

Projeto complexo tem uma porta de microondas. Deve fornecer visibilidade (o que está acontecendo lá dentro) e evitar que as microondas escapem para fora. Esta é uma “torta” multicamadas feita de placas de vidro ou plástico.

Entre as placas deve haver uma malha de chapa perfurada. O metal reflete as micro-ondas de volta para a cavidade do forno, e pequenos orifícios perfurados (menos de 3 mm) não permitem a passagem da radiação de micro-ondas. Uma vedação feita de material dielétrico é montada ao redor do perímetro da porta.

Para cozinhar no microondas completamente inadequado utensílios metálicos. Microondas não penetre metal, eles são refletidos nele. Isto pode causar descarga elétrica (arco) e causar danos ao forno. Além do mais, microondas refletidas pode passar pelo vidro portas, o que não é seguro para a saúde

Como as microondas aquecem os alimentos?

Para aquecer alimentos no microondas, é necessário que esteja presente moléculas dipolo, isto é, aqueles que possuem carga elétrica positiva em uma extremidade e negativa na outra. Existem muitas dessas moléculas nos alimentos - são moléculas de gorduras, açúcares e água. Num campo elétrico, eles se alinham estritamente na direção das linhas de campo, “mais” em uma direção, “menos” na outra. Assim que o campo muda de direção para a direção oposta, as moléculas imediatamente virar a 180°. O campo de onda no qual essas moléculas estão localizadas muda de polaridade 4.900.000.000 vezes por segundo!

Sob a influência da radiação de micro-ondas, as moléculas giram em uma frequência frenética e se esfregam umas nas outras. O calor liberado durante esse processo é o que faz com que os alimentos aqueçam. O aquecimento dos produtos ocorre devido ao aquecimento da camada superficial por microondas e maior penetração do calor nas profundezas dos alimentos devido à condutividade térmica.

A água ferve no microondas não como em um bule de chá, onde o calor é fornecido à água apenas por baixo. O aquecimento por microondas vem de todos os lados. No microondas, a água atingirá a temperatura de ebulição, mas não haverá bolhas. Mas quando você tira o copo do forno, sacudindo-o ao mesmo tempo, a água do copo começa a ferver tardiamente e a água fervente pode escaldar suas mãos.

Se quiser ferver água em um copo ou outro recipiente alto e estreito, coloque uma colher de chá nele antes de colocar o copo no forno.

O que você não deve fazer?

Não se pode ligar um forno vazio, sem um único objeto que absorva as microondas. Sem encontrar quaisquer obstáculos no caminho, as microondas serão refletidas repetidamente nas paredes internas da cavidade do forno, e a energia de radiação concentrada pode desativar o forno. Como carga mínima, é necessário colocar pelo menos um copo d'água.

As microondas são perigosas?

As microondas não têm nenhum efeito radioativo nos tecidos biológicos ou nos alimentos.

Cozinhar no micro-ondas requer muito pouca gordura, por isso os alimentos no micro-ondas mais saudável e não representa nenhum perigo para os humanos.

O projeto do forno inclui medidas rigorosas para evitar que a radiação escape para fora. Embora a exposição direta às micro-ondas possa causar queimaduras, existe um risco ao usar um micro-ondas em funcionamento de maneira adequada. completamente ausente.

As microondas decaem muito rapidamente na atmosfera. E já a meio metro do micro-ondas, a radiação fica 100 vezes mais fraca. Basta afastar-se do fogão com o braço estendido e você sentirá em total segurança.

Bom apetite a todos!

Revista "Ciência e Vida"

A parte principal de qualquer forno de micro-ondas é o magnetron. Um magnetron é um tubo de vácuo especial que cria radiação de micro-ondas. A radiação de microondas tem um efeito muito interessante na água comum, encontrada em qualquer alimento.

Quando irradiadas com ondas eletromagnéticas com frequência de 2,45 GHz, as moléculas de água começam a vibrar. Como resultado dessas vibrações, ocorre atrito. Sim, atrito normal entre moléculas. O atrito gera calor. Aquece a comida por dentro. É assim que você pode explicar brevemente o princípio de funcionamento de um forno micro-ondas.

Projeto de microondas.

Estruturalmente, um forno de micro-ondas consiste em uma câmara metálica na qual os alimentos são cozidos. A câmara está equipada com uma porta que impede a fuga de radiação. Para aquecer os alimentos de maneira uniforme, dentro da câmara é instalada uma mesa giratória, que é acionada por uma caixa de engrenagens (motor), chamada T.T.Motor (Motor da plataforma giratória).

A radiação de microondas é gerada por um magnetron e alimentada na câmara através de um guia de ondas retangular. Um ventilador é usado para resfriar o magnetron durante a operação. F. M. (Motor de ventilador), que força o ar frio através do magnetron. Em seguida, o ar aquecido do magnetron é direcionado através do duto de ar para a câmara e também é usado para aquecer alimentos. Através de orifícios especiais não irradiantes, parte do ar aquecido e do vapor de água é descarregado para o exterior.

Alguns modelos de fornos micro-ondas utilizam um dissector, que é instalado na parte superior da câmara do micro-ondas, para criar um aquecimento uniforme dos alimentos. Externamente, o dissector se assemelha a um ventilador, mas foi projetado para criar um certo tipo de onda de micro-ondas na câmara para que os alimentos sejam aquecidos por igual.

Diagrama elétrico de um forno de microondas.

Vamos dar uma olhada em um diagrama elétrico simplificado de um micro-ondas típico (clique para ampliar).

Como você pode ver, o circuito consiste em uma parte de controle e uma parte executiva. A parte de controle, via de regra, é composta por microcontrolador, display, botão ou painel touch, relés eletromagnéticos e campainha. Estes são os “cérebros” do microondas. No diagrama, tudo isso é mostrado como um quadro separado com a inscrição Placa de circuito de potência e controle . Um pequeno transformador abaixador é usado para alimentar a parte de controle do micro-ondas. No diagrama está marcado como L.V.Transformer (apenas o enrolamento primário é mostrado).

O microcontrolador controla relés eletromagnéticos através de elementos buffer (transistores): RELÉ1, RELÉ2, RELÉ3. Eles ligam/desligam os elementos de atuação do forno micro-ondas de acordo com um determinado algoritmo operacional.

Os atuadores e circuitos são um magnetron (Magnetron), um motor redutor de mesa T.T.Motor (motor de mesa giratória), um ventilador de resfriamento F.M ( Motor de ventilador), resistência do grelhador ( Aquecedor de churrasqueira), lâmpada de retroiluminação O.L ( Lâmpada de forno).

Destacamos especialmente o circuito executivo, que é um gerador de radiação de micro-ondas.

Este circuito começa com um transformador de alta tensão ( Transformador H.V. ). É o mais saudável no microondas. Na verdade, isso não é surpreendente, porque através dele é necessário bombear a potência de 1.500 - 2.000 W (1,5 - 2 kW) necessária para o magnetron. A potência de saída (útil) do magnetron é de 500 - 850 W.

Uma tensão alternada de 220 V é fornecida ao enrolamento primário do transformador. Uma tensão alternada de filamento de 3,15 V é removida de um dos enrolamentos secundários. Ele está conectado ao enrolamento do filamento do magnetron. O enrolamento do filamento é necessário para a geração (emissão) de elétrons. Vale ressaltar que a corrente consumida por este enrolamento pode chegar a 10A.

Outro enrolamento secundário do transformador de alta tensão, bem como um circuito de duplicação de tensão no capacitor de alta tensão ( Capacitor H.V. ) e diodo ( H.V. Diodo ) cria uma tensão constante em 4kV para alimentar o ânodo do magnetron. A corrente anódica é pequena e equivale a cerca de 300 mA (0,3A).

Como resultado, os elétrons emitidos pelo enrolamento do filamento começam a se mover no vácuo.

A trajetória especial dos elétrons dentro do magnetron cria radiação de micro-ondas, que é o que precisamos para aquecer os alimentos. A radiação de microondas é removida do magnetron usando uma antena e entra na câmara através de uma seção de um guia de ondas retangular.

Este circuito simples, mas muito sofisticado, é uma espécie de aquecedor de micro-ondas. Não se esqueça que a própria câmara do forno micro-ondas é um elemento deste aquecedor micro-ondas, pois é, na verdade, um ressonador no qual ocorre a radiação eletromagnética.

Além desses elementos, o circuito do forno micro-ondas possui diversos elementos de proteção (ver interruptores térmicos KSD e similares). Por exemplo, um interruptor térmico controla a temperatura do magnetron. Sua temperatura operacional padrão está em algum lugar entre 80 0 - 100 0 C. Este interruptor térmico é montado no magnetron. Por padrão, não é mostrado no diagrama simplificado.

Outros interruptores térmicos de proteção são rotulados no diagrama como CORTE TÉRMICO DO FORNO(instalado no duto de ar), CORTE TÉRMICO DA GRELHA(controla a temperatura da grelha).

Se houver uma emergência e o magnetron superaquecer, a chave térmica abre o circuito e o magnetron para de funcionar. Neste caso, a chave térmica é selecionada com uma pequena margem - para uma temperatura de desligamento de 120 - 145 0 C.

Elementos muito importantes do forno micro-ondas são três interruptores embutidos na extremidade direita da câmara do forno micro-ondas. Quando a porta frontal é fechada, dois interruptores fecham seus contatos ( INTERRUPTOR PRIMÁRIO- interruptor principal, INTERRUPTOR SECUNDÁRIO- interruptor secundário). Terceiro - INTERRUPTOR DO MONITOR(interruptor de controle) - abre seus contatos quando a porta é fechada.

O mau funcionamento de pelo menos um desses interruptores fará com que o micro-ondas não funcione e o fusível (Fuse) desarme.

Para reduzir a interferência que entra na rede elétrica quando o forno micro-ondas está funcionando, existe um filtro contra surtos - FILTRO DE RUÍDO.

Elementos adicionais de microondas.

Além dos elementos básicos de design, o micro-ondas pode ser equipado com grelha e convector. A grelha pode ser feita em forma de elemento de aquecimento (elemento de aquecimento) ou lâmpadas infravermelhas de quartzo.Esses elementos de micro-ondas são muito confiáveis ​​​​e raramente falham.

Resistências do grill: metalocerâmica (esquerda) e infravermelho (direita).

O aquecedor infravermelho consiste em 2 lâmpadas infravermelhas de quartzo conectadas em série a 115V (500 - 600W).

Ao contrário do aquecimento por micro-ondas, que ocorre de dentro para fora, uma grelha cria calor radiante que aquece os alimentos de fora para dentro. A grelha aquece os alimentos mais lentamente, mas sem ela não é possível cozinhar frango crocante.

Um convector nada mais é do que um ventilador dentro da câmara, que funciona em conjunto com um aquecedor (elemento de aquecimento) A rotação do ventilador garante a circulação de ar quente na câmara, o que contribui para o aquecimento uniforme dos alimentos.

Sobre o diodo fusível, capacitor de alta tensão e diodo.

Os elementos do circuito de potência do magnetron possuem propriedades interessantes que devem ser levadas em consideração ao reparar um forno de micro-ondas.

Para quem deseja entender mais detalhadamente a estrutura dos fornos micro-ondas, foi preparado um arquivo com instruções de serviço para fornos micro-ondas (Daewoo, SANYO, Samsung, LG). As instruções contêm diagramas esquemáticos, diagramas de desmontagem, recomendações para verificação de elementos e uma lista de componentes.

O forno micro-ondas é um dos aparelhos indispensáveis ​​​​na cozinha, sem o qual as donas de casa hoje têm dificuldade. Todos sabem perfeitamente como usá-lo: coloque o prato, aperte 1-2 botões e espere 2-3 minutos, depois dos quais só falta retirar os alimentos já aquecidos. Porém, poucas pessoas entendem o princípio de funcionamento de um micro-ondas, ou seja, como funcionam seus principais elementos. Vamos tentar entender esse problema.

Como funciona um forno de micro-ondas?

Todos os fornos de micro-ondas funcionam com o mesmo princípio, e o elemento principal é um magnetron - um dispositivo especial capaz de emitir ondas curtas com frequência de 2.450 MHz. Em dispositivos modernos, sua potência é de 700 a 1000 W. Observe que durante o funcionamento ele fica muito quente, por isso é instalado próximo a ele um ventilador que desempenha diversas funções ao mesmo tempo: em primeiro lugar, retira o calor do magnetron e, em segundo lugar, garante a circulação de ar na câmara do forno micro-ondas. Por sua vez, isso garante um aquecimento uniforme dos alimentos.

Na verdade, todo o princípio de funcionamento de um micro-ondas se baseia nisso: o magnetron emite ondas curtas de alta frequência, que afetam os alimentos e os aquecem. É claro que tal explicação é primitiva, mas também permite compreender a essência do processo.

Explicação mais detalhada

As microondas emitidas pelo magnetron passam para a câmara do forno através de um guia de ondas especial - um canal com paredes metálicas que refletem a radiação magnética. Uma vez que essas ondas entram na câmara, elas afetam os alimentos, ou mais precisamente, as moléculas de água contidas em qualquer produto alimentar. Como resultado, os dipolos (moléculas) sob a influência das microondas começam a se mover rapidamente e a esfregar uns contra os outros, o que contribui para a liberação de energia térmica. É assim que os alimentos são aquecidos.

A peculiaridade das microondas é que podem penetrar até 3 centímetros de profundidade. O volume restante do produto é aquecido a partir da camada superior. Este princípio de funcionamento do magnetron no micro-ondas explica por que, após o aquecimento, os alimentos podem ficar quentes por cima e ao mesmo tempo frios por dentro. O calor penetra mais profundamente devido à condutividade térmica natural.

Se você já usou um dispositivo semelhante antes, não pôde deixar de notar que ele gira durante o processo de aquecimento. Isto é necessário para garantir que as microondas alcancem todas as áreas dos alimentos que estão sendo aquecidos.

Proteção de microondas

Considerando o princípio de funcionamento de um forno micro-ondas, é lógico pensar nos seus malefícios à saúde humana. É claro que as microondas emitidas por um magnetron são prejudiciais aos seres humanos. Porém, depois de abrir a porta, o magnetron para de funcionar, de modo que a pessoa não consegue sentir fisicamente sua influência. E para garantir que não ultrapassem a câmara de aquecimento, é fornecida proteção especial. Todas as suas paredes são de metal, que reflete as ondas, e elas não podem sair do aparelho. Quanto à porta de vidro (deve ser simplesmente para que o usuário possa ver o processo de aquecimento ou cozimento), ela é coberta por uma malha especial que reflete as microondas. Se esta grade for removida, as ondas podem sair do espaço da câmara e isso pode realmente prejudicar uma pessoa. É inaceitável a utilização do forno micro-ondas se houver danos, por exemplo, na vedação da porta ou na sua malha.

Aliás, dado que o metal reflete as microondas, é inaceitável o uso de utensílios de metal.

Projeto do dispositivo

Todos os fornos de micro-ondas funcionam da mesma forma, portanto, possuem a mesma composição de peças. Em particular, podem ser distinguidos os seguintes elementos estruturais:

1. Magnetron é a unidade principal fonte de microondas.
2. Uma câmara com pódio giratório e paredes de metal que refletem ondas de rádio.
3. Transformador para aumentar a tensão.
4. Porta com tela protetora e vidro transparente.
5. Circuito de comunicações e controle.
6. Guia de ondas.
7. Ventilador para resfriar o magnetron.

Todos esses elementos participam de uma forma ou de outra no funcionamento do forno.

Operação magnetron

Como já mencionado, o magnetron é o coração do forno micro-ondas. É um diodo elétrico de vácuo feito de um grande ânodo cilíndrico. O ânodo em si é de cobre; combina 10 setores da parede de cobre.

No centro do dispositivo existe um cátodo de haste, dentro do canal do qual existe um filamento. Ele foi projetado para emitir elétrons. Para que o dispositivo gere microondas, um campo magnético deve ser criado na cavidade. Para isso, são utilizados ímãs anulares de alta potência - eles estão localizados nas extremidades da peça. E para criar a emissão, uma voltagem de quatro mil volts é aplicada ao ânodo. Para atingir essa tensão, entra em ação um transformador no micro-ondas. O princípio de funcionamento de qualquer modelo pressupõe a sua presença.

Existem também laços de fio dentro do dispositivo que se conectam ao cátodo, que está conectado à antena radiante. É a partir desse elemento que as microondas entram diretamente no próprio guia de ondas, de onde saem e entram na câmara com os alimentos.

Controle de poder

Se for necessária menos energia para cozinhar os alimentos, o magnetron pode ser ligado ou desligado. Na ciência, essa tecnologia é chamada de modulação por largura de pulso.

Para que um dispositivo de 400 W produza metade em 20 segundos, ele é ativado por 10 segundos, após os quais a energia é desligada pelos mesmos 10 segundos. Claro, tudo isso acontece com total automação.

Resfriamento magnetron

Observe que durante a operação o aparelho gera uma grande quantidade de calor, portanto precisa ser resfriado. Para isso, o próprio aparelho é instalado em um radiador de placas e próximo a ele é colocado um cooler. Ele sopra no radiador e remove o calor do magnetron. Se o ventilador não funcionar, o dispositivo pode simplesmente superaquecer durante a operação e simplesmente falhar. Mas para evitar que isso aconteça, ele é equipado adicionalmente com um fusível térmico especial - um dispositivo de proteção.

Finalidade do fusível

Para evitar o superaquecimento da churrasqueira e do magnetron, alguns modelos instalam fusíveis térmicos especiais (relés térmicos). Eles podem ser diferentes. Especificamente, a principal diferença é a quantidade de calor que são capazes de suportar.

Este dispositivo é bastante simples em termos de funcionamento. É feito de liga de alumínio e fixado por meio de uma conexão flangeada, garantindo contato confiável com a área onde a temperatura é medida. Há uma placa bimetálica instalada dentro do gabinete, que pode resistir a uma determinada temperatura. E se o valor da temperatura ultrapassar um determinado limite, a placa comprime e aciona o empurrador, e abre o circuito do grupo de contato. O fornecimento de eletricidade para a unidade é então interrompido, o magnetron desliga e esfria gradualmente, a placa retorna à sua posição original à medida que o magnetron esfria. Depois de um certo tempo, os contatos fecham novamente.

Este é o princípio simples de funcionamento de um forno de micro-ondas, em particular do fusível de superaquecimento. Observe que em modelos baratos este elemento pode estar ausente, pois é totalmente desnecessário para o funcionamento normal do aparelho. Este é apenas um elemento de proteção que aumenta a confiabilidade e a vida útil da estufa, nada mais.

O papel do refrigerador

Ao falar sobre o funcionamento de um forno micro-ondas, o princípio de funcionamento deve ser explicado levando em consideração todos os elementos estruturais que nele podem ser utilizados. Cooler é um deles. Claro, este é um componente importante do sistema, sem o qual o dispositivo e o funcionamento do micro-ondas não estarão completos.

Suas tarefas:

1. Resfriamento por magnetron. Esta é a tarefa mais importante, sem a qual o magnetron queimaria logo no primeiro dia de uso do forno.
2. Resfriar outros componentes que geram calor durante a operação. Em particular, estamos falando de microcircuitos.
3. Nos modelos com churrasqueira, o cooler resfria o termostato.
4. Criando excesso de pressão na câmara onde se encontra o alimento. Por conta disso, os vapores e o ar são retirados pelos dutos de ventilação.

Na maioria das vezes, apenas um ventilador é suficiente para realizar todas essas funções. Devido à presença de orifícios para dutos de ar na câmara, o próprio ar é distribuído uniformemente.

Dispositivo de câmera

Em princípio, a física de funcionamento de um micro-ondas não é complicada, porque se sabe desde a escola que a forte radiação eletromagnética é perigosa para os humanos. É isso que vem do magnetron e entra na câmara com os alimentos, portanto este dispositivo requer um forte sistema de proteção multinível.

Toda a câmara de trabalho interna é revestida com esmalte, que bloqueia a radiação eletromagnética. Na parte superior existe uma caixa de metal que evita que as ondas penetrem na sala. E para proteger a porta de vidro, é fornecida uma malha de aço com pequenas células - ela bloqueia a radiação com frequência de até 2.450 Hz e comprimento de onda de até 12 cm.

Observe que a porta é o ponto mais fraco por onde as micro-ondas podem vazar, por isso deve caber o mais firmemente possível no gabinete e não ter frestas. Se houver uma lacuna, a operação do dispositivo é proibida. Neste caso, é necessário ajustar as dobradiças da porta e retorná-la à posição original.

Além disso, o algoritmo de funcionamento do micro-ondas prevê a utilização de um dispositivo de proteção especial para evitar que ele seja ligado com a porta aberta. Tal sistema pode ser implementado de diferentes maneiras, na maioria das vezes microinterruptores são usados ​​para controlar a posição da porta. Essas chaves podem desligar o magnetron e transmitir informações sobre a posição da porta para a unidade de controle.

Painel de controle

Está disponível em qualquer modelo. Em dispositivos mais antigos, o painel de controle é representado por apenas dois (ou até um) interruptores mecânicos. Um define o modo de funcionamento (aquecimento, descongelação, etc.), o outro define a hora. O esquema é primitivo, mas funcional e simples.

No entanto, os modelos modernos estão equipados com um grande painel táctil. Esses painéis de controle fornecem ao usuário grande funcionalidade e até mesmo a capacidade de programar o modo. Por exemplo, você pode definir um horário específico de início para o aquecimento dos alimentos, a duração do processo, pode até especificar os alimentos ou pratos que serão aquecidos. E embora pareça que tais dispositivos sejam mais avançados, em termos técnicos existem poucas diferenças. O painel de controle eletrônico não altera o funcionamento do micro-ondas.

Bloco de controle

Existe um dispositivo de comando em cada aparelho (não só nos fornos de micro-ondas), onde em determinado momento uma ou outra ação deve ser executada. Graças a ele, várias funções são fornecidas. Em particular, o aparelho pode utilizá-lo para manter uma determinada temperatura, ligar ou desligar o forno após uma determinada operação.

Nos fornos micro-ondas mais antigos, este dispositivo se apresenta na forma de dois interruptores eletromecânicos - eles são responsáveis ​​​​pelas funções descritas acima e desempenham um papel importante na estrutura geral do micro-ondas. É claro que, com o tempo, a eletrónica evoluiu, resultando em unidades de controlo totalmente eletrónicas. Hoje em dia, os fornos micro-ondas (e não só eles) utilizam microprocessadores e programas especiais, segundo os quais o aparelho pode realizar uma ou outra função:

1. Relógio embutido.
2. Descongelar alimentos.
3. Sinal sonoro quando o descongelamento, cozimento ou aquecimento dos alimentos estiver concluído.

Conclusão

Agora você entende melhor como funciona um micro-ondas. O princípio de funcionamento deste dispositivo é relativamente simples. É baseado nas leis elementares da física.

Vamos consolidar o que aprendemos: o magnetron (principal elemento de um forno de micro-ondas) emite ondas de rádio muito curtas e de alta frequência. Eles afetam as moléculas de água, fazendo com que comecem a se mover ativamente. Este processo é acompanhado pela liberação de calor. Considerando o fato de que as ondas penetram superficialmente nos alimentos, apenas a superfície dos alimentos é aquecida e, então, devido à condutividade térmica natural, o calor se move mais profundamente.

Este é o princípio básico de funcionamento de um forno microondas. Também revisamos o dispositivo e os principais elementos neste artigo. Todos eles são clássicos e são utilizados em absolutamente todos os modelos de qualquer fabricante. No momento, o esquema de trabalho descrito acima é o único, embora diferentes fabricantes possam utilizar módulos que diferem em alguns parâmetros. Por exemplo, um modelo pode usar um magnetron mais potente, que pode aquecer alimentos muito mais rápido. Em outros modelos compactos, este elemento pode ter baixa potência, o que permite criar um pequeno dispositivo. Existem centenas de diferenças semelhantes, mas o princípio de funcionamento não muda em nada. Obviamente, um magnetrão mais forte determina quanto tempo o micro-ondas funciona para aquecer alimentos do mesmo volume. Portanto, se você não gosta de esperar, é melhor escolher um modelo mais potente.

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