На якому явище ґрунтується дія свч печі. Мікрохвильова (НВЧ) піч

Вишняков Василь Миколайович 1360

Мікрохвильова піч давно зайняла своє місце на кухні квартири чи приватного будинку, у кімнаті відпочинку сучасного офісу та за барною стійкою невеликих кафе. Простота використання створює оманливе враження простоти конструкції, і мало хто думає про принципи роботи такого звичного побутового приладу.

Ціни в інтернет-магазинах:

whitegoods.ru 40 500 Р

Ділові технології 27 500 Р

restoran-service.ru 8975 Р

Трохи фізики

З давніх-давен ефір пронизували десятки видів електромагнітного випромінювання. Світло сонця і зірок, тепло, що йде від багаття і таємничий ультрафіолет, що надає шкірі бронзовий або шоколадний відтінок - лише різні прояви того самого фізичного процесу.

Різні довжини хвиль по-різному впливають на органи чуття людини, про існування багатьох можна здогадатися лише за непрямими ознаками. Видимий світло (довжина хвилі від 380 до 780 нм) викликає хімічні реакції в клітинах сітківки, формуючи картину навколишнього світу. Зігріваюче тепло багаття (від 2,5 до 2000 мкм) невидимо оку, але поглинається поверхнею шкіри, даруючи відчуття затишку та спокою.

Хвилі дециметрового діапазону з довжиною хвилі від 10 до 100 см і частотою від 300 МГц до 3 ГГц найкраще поглинаються полярними молекулами води. Потрапляючи в зону дії електромагнітного поля, молекули Н2О шикуються в упорядковані структури, розташовані вздовж силових ліній. Оскільки поле змінне, те й молекули постійно перебудовуються, стикаючись між собою і передаючи свої коливання «сусідам». І до чого ж тут розігрів? А при тому, що температура будь-якого тіла, однорідного чи ні, прямо пропорційно залежить від кінетичної енергії його атомів та молекул. Чим інтенсивніші коливальні рухи – тим вища температура. Такий процес перетворення енергії електромагнітних коливань на теплову енергію фізичного тіла зветься «дипольний зсув».

Оскільки найбільше води - до 98% маси - містить тваринна і рослинна органіка, хвилі дециметрового діапазону найбільше підходять для розігріву, а отже, і приготування їжі.

Ціни в інтернет-магазинах:

Electrozon 6042 Р

restoran-service.ru 8530 Р

whitegoods.ru 99 900 Р

Як влаштована мікрохвильова піч?

Серцем усієї конструкції є випромінювач дециметрових хвиль або магнетрон. По суті це потужна електронна лампа, доповнена зовнішнім джерелом магнітного поля. Електрони, прямуючи від катода до анода, відхиляються під впливом постійного зовнішнього магнітного поля, рухаючись все більш і більше викривленої орбіті. Утворені таким чином електронні хмари мають у своїй структурі дефекти або «червоточини», поява та зникнення яких супроводжується генерацією електромагнітної хвилі. Магнетрон побутової мікрохвильової печі випромінює хвилю частотою 2450 МГц. Ця частота найповніше поглинається молекулами Н2О, що було встановлено експериментальним шляхом.

За забезпечення енергією магнетрону відповідає високовольтний трансформатор - пристрій, здатний перетворювати змінний струм стандартної побутової мережі на постійний струм високої напруги. Виведення випромінювання в робочу камеру здійснюється через хвилевід магнетрону – отвір у робочій камері лампи, закритий прозорим для даної довжини хвилі матеріалом.

Робоча камера мікрохвильової печі металева, з герметично закриваються металізованими дверцятами. Як правило, оснащена також столиком, що обертається, призначеним для рівномірного розігріву продуктів.

Є тут і блок управління, що відповідає за вибір потужності та тривалості роботи магнетрона. Цікаво реалізовано регулювання потужності печі. Магнетрон видає постійну кількість енергії за одиницю часу. Зміна потужності досягається певною кількістю включень і вимкнень випромінювача в хвилину. Такий метод називається широтно-імпульсною модуляцією. Залежно від моделі, мікрохвильова піч може оснащуватися кварцовим або теновим грилем і вентилятором, що нагнітає, для реалізації конвекційного режиму приготування продуктів.

Ціни в інтернет-магазинах:

whitegoods.ru 29 565 Р

Ділові технології 127 700 Р

Трохи історії

Патент на перший магнетрон було видано 1924 року чеському фізику А. Жачеку. Незабаром після цього моделі, що діють, були створені в СРСР і Японії. Довгий час магнетрони використовувалися як джерела радіохвиль сантиметрового діапазону для радарних систем.

Патент на першу мікрохвильову піч отримав американський фізик Персі Спенсер. Працюючи у лабораторії над удосконаленням радарної системи, Спенсер забув свій бутерброд на включеному магнетроні. Через якийсь час його увагу привернув апетитний запах підсмаженого хліба, сиру та бекону.

У 1949 році почалося серійне виробництво НВЧ печей на військове замовлення. Перша модель була висотою на зріст людини, важила 340 кілограм і коштувала до 3000 доларів. При потужності 3 кВт вона використовувалася виключно для швидкого розморожування продуктів.

У СРСР перші мікрохвильові печі з'явилися на початку 80-х років ХХ століття. Виробництво було налагоджено на заводах ЗІЛ та Південмаш. Пізніше випуск освоїв Тамбовський «Електроприлад» та Дніпровський машинобудівний завод.

Ціни в інтернет-магазинах:
9154 Р

Легенди та міфи, пов'язані з мікрохвильовою піччю

Як і всякий, широко поширений побутовий прилад, мікрохвильова піч придбала не тільки прихильників, але затятих супротивників усякої «чортовщини». У їхніх вустах ні в чому не винний шматок жерсті і моток проводів набув справді жахливих властивостей, про які і не підозрював бідний Персі Спенсер.

  • Мікрохвильова піч перетвориться на бомбу, якщо всередину помістити будь-який залізний предмет і натиснути кнопку включення. Неправда, просто в робочій камері забігають красиві, але абсолютно безпечні іскорки, спровоковані блукаючими струмами Фуко.
  • Якщо увімкнути піч при відкритих або негерметично закритих дверцятах, потужне НВЧ випромінювання знищить всю електроніку в радіусі декількох метрів. Неправда, не рекомендується тільки готувати мобільники в мікрохвильовій печі, та й то через важковиводимий запах згорілої пластмаси.
  • Яйця в шкаралупі не можна варити у мікрохвильовій печі. Ні, можна. Щоправда, важко потім відмивати робочу камеру. Пара, що утворилася від закипання білка та жовтка, розірве шкаралупу і розкидає вміст по всьому об'єму печі.

І на завершення

Сподіваємося, що після прочитання даного матеріалу читач став ясніше розуміти фізичні принципи, що лежать в основі мікрохвильової печі. Що, у свою чергу, дозволить позбутися смішних, але таких живучих страхів і фобій перед звичайним та вкрай корисним побутовим приладом!

Розповісти друзям

Доброї доби всім читачам блогу. Сьогодні давайте поговоримо про незамінну помічницю на кухні - свч печі. Впевнена, цей електроприлад допомагає багатьом господаркам. А чи знаєте ви про всі її корисні функції? Давайте розберемо чи може бути небезпечна мікрохвильова піч принцип роботи пристрою. Які на сьогоднішній день є різновиди моделей?

Погодьтеся, але цей пристрій дуже полегшує нам життя. А простота використання дозволяє з нею керуватись навіть дітям. Мікрохвильова піч добре економить наш час. За кілька хвилин можна розігріти тарілку супу. І за 5-30 хвилин розморозити продукти. Багато хто використовують прилад виключно для розморожування та розігріву. А дарма, у ньому можна готувати дуже смачні страви. А якщо прилад із конвекцією – навіть пекти. Але про це докладніше у статті « що можна приготувати в мікрохвильовій печі».

Принцип дії пристрою досить простий. Серцем будь-якої мікрохвильової печі є магнетрон. Частота мікрохвиль для побутових цілей – 2450 МГц. Потужність магнетрону у сучасних приладах 700–1000 Вт. Для того, щоб магнетрон не перегрівався поруч із ним, часто встановлений вентилятор. Крім охолодження магнетрону, він забезпечує циркуляцію повітря всередині печі. Це також сприяє більш рівномірному розігріву продуктів.

У піч мікрохвилі подаються хвилеводом. Він є каналом, стінки в якому металеві. Саме вони відбивають магнітне випромінювання. Під дією мікрохвиль молекули у продуктах починають швидко рухатися. Між ними виникає тертя, у результаті виділяється тепло – згадуємо фізику.

Це тепло і є розігрівом їжі. Особливість мікрохвиль у тому, що вони не проникають всередину глибше 3 см. Простіше кажучи, решта продукту нагрівається від поверхневого шару. Тепло далі проникає за рахунок теплопровідності. Встановлюється продукт на тарілку, що обертається. Постійне обертання також призначене для рівномірного приготування. Я знайшла вам наочне відео, яке демонструє принцип роботи мікрохвильової печі.

Від мікрохвиль нас захищає дверцята мікрохвильової печі. Крім того, вона забезпечує можливість огляду. Вона має особливу конструкцію – складається із скляних пластин, між якими є металева сітка. Така сітка чудово відбиває мікрохвилі всередину печі. Невеликі отвори дозволяють стежити за приготуванням, але вони не пропускають мікрохвилі.

По периметру дверцята укріплений спеціальний ущільнювач. Він також захищає нас від мікрохвиль. Якщо ущільнювач пошкоджений – користуватися приладом не можна.

Так як метал відбиває мікрохвилі – посуд з нього як правило не придатний для приготування в печі. Взагалі про особливості використання різного посуду я теж багато чого дізналася. Описала це у статті «Статті».

Хто придумав це «диво»?

Розібравши пристрій мікрохвильової печі і як вона працює, давайте зробимо невеликий історичний екскурс.

Господині завдячують цьому приладу американському інженеру П. Б. Спенсеру. Саме він запатентував у 1946 році свч піч. Вважається, що відкриття відбулося випадково. Спенсер виготовляв обладнання для радарів. І одного чудового дня, проводячи експеримент з магнетроном – розплавив у кишені шоколадку. Так було відкрито унікальну властивість магнетрону – розігрівати продукти.

Для звичайних господарок у Європі мікрохвильова піч стала доступною лише у 1962 році. Тоді японська фірма Шарп почала випускати побутові мікрохвильові печі для розігріву їжі. У Радянському Союзі у користування простих господарок вона потрапила ще пізніше. Тільки в 1978 році цей прилад був пущений у маси. Проте його могли собі дозволити не всі. Перші свч печі коштували близько 350 рублів. Середня ж зарплата була лише 200 рублів.

Поступово ціни на ці вироби знижувалися. Конструкція приладу вдосконалювалася. З'явилися мікропроцесори, які дозволяли вибирати різні режими приготування. У печі почали не лише розігрівати продукти. Або використовувати її для їх розморожування, але й готувати. Коли ж мікрохвильові печі стали оснащувати грилем – цей прилад став ще більш популярним. Останнє слово техніки – печі з конвекцією. У такій мікрохвильовій печі можна готувати найскладніші страви. Завдяки конвекції прилад стає повноцінною духовкою.

Які бувають мікрохвильові печі

Тепер поговоримо про різні види цього приладу. Це допоможе вам визначитися з вибором, якщо ви захочете купити собі мікрохвильову піч. Умовно всі електроприлади цього типу можна розділити на:

  • з грилем;
  • з конвекцією;
  • з інвертором;
  • з рівномірним розподілом мікрохвиль;
  • міні-мікрохвильові печі.

А тепер докладніше про особливості кожного типу.

Мікрохвильова піч з грилем

Ця піч оснащена нагрівальним елементом. Такі елементи бувають двох видів: теновий та кварцовий. Теновий нагрівач може встановлюватись у різних місцях. Він може бути зверху, на бічній стінці, розташовуватись під нахилом і т.д. Тен надійний та має невисоку вартість.

Кварцовий нагрівальний елемент може встановлюватись лише в одному положенні. Його ставлять у верхній частині печі. Він потужніший за тена, не займає багато місця, простий у догляді. Але й має недоліки. Пекти з ним коштує дорожче, і він менш надійний.

Мікрохвильова піч з функцією гриль дозволяє готувати м'ясо з рум'яною скоринкою. Робити шашлик та гарячі бутерброди.

Мікрохвильова піч із конвекцією

Наявність цього режиму буде корисною для тих, хто любить випікати. Конвекція в мікрохвильовій печі дозволяє готувати за допомогою гарячого повітря. Він циркулює довкола страви. Завдяки цьому воно більш рівномірно пропікається. Це важливо для випічки. Прилад у цьому випадку працює в режимі мікрохвиль та конвекції. Продукти готуються швидше, тому вітаміни краще зберігаються.

НВЧ з інвертором

У звичайній мікрохвильовій печі потужність регулюється періодичним вкл/викл надвисокочастотного випромінювання. Внаслідок цього продукти часто пересушуються. Інверторне керування дозволяє плавно регулювати потужність. За це відповідає вбудований інвертор. Такий безперервний вплив НВЧ зберігає текстуру та всі корисні речовини продуктів.

Інверторні мікрохвильові печі працюють практично як духові шафи. Їжа готується природним способом, без перегріву. Цей вид побутової техніки з'явився нещодавно і дуже швидко став популярним.

З рівномірним розподілом мікрохвиль

Недоліком побутових свч електроприладів є нерівномірний розподіл мікрохвиль. Внаслідок чого їжа може бути занадто гаряча в одній частині та трохи тепла в іншій. Це відбувається через концентрацію мікрохвиль в одній частині страви. Для усунення такого недоліку виробники почали використовувати три джерела випромінювання замість одного.

Завдяки цьому мікрохвилі розподіляються у різних напрямках. Вони відбиваються від стін печі і проникають у продукт з усіх боків. Сьогодні дуже популярна технологія I-wave. Вона забезпечує поширення мікрохвиль по спіралі. Тепло проникає як по краях страви, і у центрі. Також приділяється увага конструкції внутрішньої стінки мікрохвильової печі. Вона допомагає відбиватися мікрохвиль по всьому внутрішньому простору пристрою.

Міні мікрохвильові печі

Зазвичай це соло печі, які призначені для розморожування та розігріву продуктів. Готувати в них можна хіба що найпростіші страви. Вони загалом для цього не призначені. Основна перевага такої мікропічки – розмір. маленькі мікрохвильові печі навіть не мають тарілки, що обертається.

Така піч заощаджує електроенергію і не займає багато місця на кухні. Якщо ви плануєте тільки розігрівати продукти або розморожувати - це оптимальний вибір.

Вбудовувані моделі свч печей

Окремо хотілося б виділити вбудовувані моделі. Вони можуть бути з конвекцією, грилем, інверторними або з рівномірним розподілом мікрохвиль. Основна перевага – це дизайн. Можна вибрати як стильну, так і ергономічну модель. Вона може ідеально вписатися в будь-яку кухню і навіть стати її родзинкою.

Найчастіше мікрохвильову піч розташовують у навісних шафах. Це верхній ряд меблів над робочою зоною. Хоча свч піч можна вбудувати і внизу, тут все залежить від особистих переваг. Дуже зручно розташовувати прилади колоною, що вбудовуються, один над іншим. Більшість моделей печей, що вбудовуються, мають габарити г/ш – 60см на 35см. Докладніше я про них розписалася у статті « вбудована мікрохвильова піч».

Здебільшого така техніка багатофункціональна. Вбудовувані моделі мають сенсорне керування, кілька режимів готування та потужності. Дверцята в таких приладах можуть відкриватися або вліво, або вправо. Це дуже зручно, ви можете підібрати прилад під конкретне місце на кухні. Щоб дверцята не заважали.

Сподіваюся, мій огляд допоможе вам визначитися з покупкою нової помічниці. Що ж до шкоди, щодо цього багато суперечливої ​​інформації. Можна зустріти статті у тому, що випромінювання викликає рак тощо. Я прошу вас не впадати в паніку. Звичайно мікрохвилі можуть впливати на наш організм. Тому під час готування краще не перебувати поруч із мікрохвильовою піччю.

Головне – не варто сушити у ній свого коханого кота… 🙂 Це помічник, який незамінний, коли потрібно приготувати швидко. Мікрохвильова піч це лише доповнення до основної плити і духовки. Але дуже корисне та потрібне. А як ви вважаєте?

Історія винаходи.

Винахід мікрохвильової печі - це винахід абсолютно нового способуприготування їжі.

У 30-х роках 20-го століття одночасно в різних країнах велися роботи над отриманням потужних радіохвиль надвисокочастотногодіапазону. Ці радіохвилі насамперед навчилися використовувати у радіолокаторах. Цілком випадково в 1932 році співробітники однієї з лабораторії в США підсмажили без вогню дві сосиски, помістивши їх біля потужного генератора НВЧ.

У 1945 році американський інженер Спенсер експериментував з магнетроном - радіолампою, що генерує радіохвилі у НВЧ-діапазоні. Спенсер узяв кілька зерен кукурудзи і помістив їх біля магнетрону, за кілька хвилин із зерен вийшов попкорн. Те саме він зробив з сирим яйцем.

Сире яйце, що залишилося зовні холодним, у середині майже миттєво скипіло під дією електромагнітні хвилі.

У жовтні 1945 року фірма, в якій працював Спенсер, отримала патент на мікрохвильову піч і почала випускати пристрої під назвою "Радарна піч" - великі шафи, набиті радіолампами, трансформаторами та вентиляторами, що охолоджують. Простір, куди слід поміщати їжу, був не більше звичайної кухонної духовки. Використовували ці мікрохвильові печі для розморожування стратегічних запасів продуктів.

У 1952 році японці купили патент та налагодили виробництво мікрохвильових печей для дому.

А ще за п'ятнадцять років у магазинах з'явилися наші вітчизняні мікрохвильові печі.

Поступово НВЧ-печі стали комбінованимита були оснащені грилем, конвектором, «криспом» та іншими додатковими функціями, за допомогою яких готування їжі спростилося, а смакові якості зрівнялися зі стравами, приготованими традиційним способом. п'ятьма різними способами:простими НВЧ; грильовим випромінюванням; одночасно НВЧ та грилем; грилем із використанням конвекції; НВЧ із конвекцією.

Звідки беруться мікрохвилі?

У побутових мікрохвильових печах використовуються мікрохвилі, частота яких становить 2450 МГц. Така частота встановлена ​​для мікрохвильових печей спеціальними міжнародними угодами, щоб не створювати перешкодроботі радарів та інших пристроїв, що використовують мікрохвилі.

Джерелом випромінювання є високовольтний вакуумний прилад – магнетрон.На нитку напруження магнетрону необхідно подавати високу напругу близько 3–4 кВ. Мережевого напруження живлення (220 В) магнетрону недостатньо, і живиться через спеціальний високовольтний трансформатор.

Потужність магнетрону становить приблизно 700-850 Вт. Для охолодження магнетрона поруч із ним є вентилятор, безперервно обдувающий його повітрям. Вентилятор забезпечує примусову конвекцію повітря в порожнині печі з одночасним підігрівом, що сприяє рівномірному пропіканню продуктів.

Мікрохвилі з магнетрону надходять у піч по хвилеводу - каналу з металевими стінками, що відбивають НВЧ-випромінювання.

Складну конструкціюмає дверцята мікрохвильової печі. Вона повинна забезпечувати можливість огляду (що відбувається всередині) та виключати вихід мікрохвиль назовні. Це багатошаровий «пиріг» зі скляних чи пластмасових пластин.

Між пластинами обов'язково є сітка із перфорованого металевого листа. Метал відбиває мікрохвилі назад, у порожнину печі, а маленькі отвори перфорації (менше 3мм) не пропускають НВЧ-випромінювання. По периметру дверцята вмонтовано ущільнювач з діелектричного матеріалу.

Для мікрохвильового приготування їжі абсолютно непридатнаметалевий посуд. Мікрохвилі не проникають крізьметал, вони відбиваються від нього. Це може викликати електричний розряд (дугу)і завдати шкоди печі. Крім того, відбиті мікрохвиліможуть проходити через склодверцята, що небезпечно для здоров'я

Як мікрохвилі нагрівають їжу?

Щоб нагріти їжу за допомогою мікрохвиль, потрібна присутність у ній дипольних молекул,тобто таких, одному кінці яких є позитивний електричний заряд, але в іншому - негативний. Таких молекул у їжі багато – це молекули жирів, цукрів та води. В електричному полі вони шикуються строго за напрямом силових ліній поля, "плюсом" в один бік, "мінусом" в інший. Варто полю змінити напрямок на протилежне, як молекули відразу перевертаютьсяна 180 °. Поле хвилі, де знаходяться ці молекули, змінює полярність 4 900 000 000 разів на секунду!

Під дією мікрохвильового випромінювання молекули повертаються з шаленою частотою і труться одна об іншу. Тепло, що при цьому виділяється, і служить причиною розігріву їжі. Нагрівання продуктів відбувається за рахунок прогрівання мікрохвильами поверхневого шару та подальшого проникнення тепла в глибину їжі за рахунок теплопровідності.

Закипання води в мікрохвильовій печі відбувається не так, як у чайнику,де тепло підводиться до води лише знизу. Мікрохвильове нагрівання йде з усіх боків. У мікрохвильовій печі вода дійде до температури кипіння, але бульбашок не буде.Зате коли ви дістанете склянку з печі, сколихнувши її при цьому, вода в склянці запізно завирує, і окріп може ошпарити вам руки.

Якщо ви хочете довести воду в склянці або іншій високій вузькій посудині до кипіння, не забудьте опустити в нього чайну ложечку перед тим, як поставити склянку в піч.

Як не можна чинити?

Не можна включати порожню піч без жодного предмета, який поглинав би мікрохвилі. Не зустрічаючи на своєму шляху жодних перешкод, мікрохвилі багаторазово відбиватимуться від внутрішніх стінок порожнини печі, а сконцентрована енергія випромінювання може вивести пекти з ладу.Як мінімальне завантаження необхідно ставити в неї хоча б склянку води.

Чи небезпечні мікрохвилі?

Мікрохвилі не мають жодного радіоактивного впливу на біологічні тканини та продукт харчування.

Приготування їжі за допомогою мікрохвиль вимагає дуже невеликої кількості жирів, тому приготовлена ​​за допомогою мікрохвиль їжа. корисніше для здоров'яі не становить для людини жодної небезпеки.

Конструкцією печі передбачені жорсткі заходи для запобігання виходу випромінювання назовні. Хоча безпосередній вплив мікрохвиль може спричинити опік, ризик при правильному використанні справної мікрохвильової печі повністю відсутня.

Мікрохвилі дуже швидко згасають в атмосфері. І вже на відстані півметра від мікрохвильової печі випромінювання стає в 100 разів слабшим. Достатньо відійти від печі на відстань витягнутої руки, і можна почуватися у повній безпеці.

Всім смачного!

Журнал "Наука та життя"

Головна деталь у будь-якій НВЧ печі – це магнетрон. Магнетрон – це така спеціальна вакуумна лампа, яка створює НВЧ-випромінювання. НВЧ-випромінювання дуже цікаво впливає на звичайну воду, яка міститься в будь-якій їжі.

При опроміненні електромагнітними хвилями частотою 2,45 ГГц молекули води починають вагатися. Внаслідок цих коливань виникає тертя. Так, звичайне тертя між молекулами. За рахунок тертя виділятиметься тепло. Воно й розігріває їжу зсередини. Ось так коротко можна пояснити принцип дії мікрохвильової печі.

Конструкція мікрохвильової печі.

Конструктивно мікрохвильова піч складається із металевої камери, в якій готується їжа. Камера забезпечена дверцятами, які не дозволяють випромінюванню вийти назовні. Для рівномірного розігріву їжі всередині камери встановлений столик, що обертається, який приводиться в рух мото-редуктором (мотором), який скорочено називається T.T.Motor (Turntable motor).

НВЧ-випромінювання генерується магнетроном і через прямокутний хвилевід подається до камери. Для охолодження магнетрону під час роботи служить вентилятор F.M (Fan motor), який проганяє холодне повітря через магнетрон. Далі нагріте повітря від магнетрону через повітропровід направляється в камеру і також використовується для нагрівання їжі. Через спеціальні невипромінюючі отвори частина нагрітого повітря та водяна пара виводиться назовні.

У деяких моделях НВЧ-печей для формування рівномірного нагрівання їжі використовується дисектор, який встановлюється у верхній частині мікрохвильової камери. Зовнішньо дисектор нагадує вентилятор, але він призначений для створення певного типу НВЧ-хвилі в камері так, щоб здійснювався рівномірний прогрів їжі.

Електрична схема мікрохвильової печі.

Давайте поглянемо на спрощену електричну схему рядової мікрохвильової печі (клікніть для збільшення).

Як бачимо, схема складається з керуючої частини та виконавчої. Керівна частина, як правило, складається з мікроконтролера, дисплея, кнопкової або сенсорної панелі, електромагнітних реле, зумера. Це "мозки" мікрохвильової печі. На схемі все це зображено окремою платою з написом Power and Control Curcuit Board . Для живлення керуючої частини мікрохвильової печі використовується невеликий понижувальний трансформатор . На схемі він відзначений як L.V.Transformer (показана лише первинна обмотка).

Мікроконтролер через буферні елементи (транзистори) керує електромагнітними реле: RELAY1, RELAY2, RELAY3. Вони включають/вимикають виконавчі елементи НВЧ-печі відповідно до заданого алгоритму роботи.

Виконавчі елементи та ланцюги - це магнетрон (Magnetron), мото-редуктор столика T.T.Motor (Turntable motor), вентилятор, що охолоджує F.M ( Fan Motor), ТЕН гриля ( Grill Heater), лампа підсвічування O.L ( Oven Lamp).

Особливо відзначимо виконавчий ланцюг, який є генератором НВЧ-випромінювання.

Починається цей ланцюг із високовольтного трансформатора ( H.V.Transformer ). Він найздоровіший у мікрохвильовій печі. Власне, це і не дивно, адже через нього потрібно прокачати потужність у 1500 – 2000 Вт (1,5 – 2 kW), необхідні для магнетрону. Вихідна (корисна) потужність магнетрону 500 - 850 Вт.

До первинної обмотки трансформатора підводиться змінна напруга 220V мережі. З одного з вторинних обмоток знімається змінна напруга розжарення 3,15V. Воно підводиться до накальної обмотки магнетрону. Накальна обмотка необхідна генерації (емісії) електронів. Варто зазначити, що струм, який споживається цією обмоткою, може досягати 10A.

Інша вторинна обмотка високовольтного трансформатора, а також схема подвоєння напруги на високовольтному конденсаторі ( H.V.Capacitor ) та діоде ( HV. Diode ) створює постійну напругу в 4kVдля живлення анода магнетрону. Струм анода невеликий і становить приблизно 300 мА (0,3A).

В результаті електрони, емітовані накальної обмоткою, починають свій рух у вакуумі.

Особлива траєкторія руху електронів усередині магнетрону створює НВЧ-випромінювання, яке і потрібне нам для нагрівання їжі. НВЧ-випромінювання відводиться з магнетрону за допомогою антени і надходить у камеру через відрізок прямокутного хвилеводу.

Ось така нескладна, але дуже витончена схема є НВЧ-нагрівачем. Не варто забувати, що сама камера НВЧ-печі є елементом даного НВЧ-нагрівача, оскільки представляє по суті резонатор, в якому виникає електромагнітне випромінювання.

Крім цих елементів у схемі мікрохвильової печі є безліч захисних елементів (див. термовимикачі KSD та аналоги). Так, наприклад, термовимикач контролює температуру магнетрону. Його штатна температура під час роботи десь 80 0 - 100 0 C. Цей термовимикач кріпиться на магнетроні. За замовчуванням він не показаний на спрощеній схемі.

Інші захисні термовимикачі підписані на схемі, як OVEN THERMAL CUT-OUT(Встановлюється на повітроводі), GRILL THERMAL CUT-OUT(Контролює температуру гриля).

За наявності позаштатної ситуації та перегріву магнетрону термовимикач розмикає ланцюг, і магнетрон перестає працювати. При цьому термовимикач вибирається з невеликим запасом – на температуру відключення 120 – 145 0 С.

Дуже важливими елементами мікрохвильової печі є три перемикачі, які вбудовані в правий торець камери НВЧ-печі. При закритті передньої дверцята два перемикачі замикають свої контакти ( PRIMARY SWITCH- головний вимикач, SECONDARY SWITCH- Вторинний вимикач). Третій - MONITOR SWITCH(Контрольний вимикач) - розмикає свої контакти при закритті дверцят.

Несправність хоча б одного з цих вимикачів призводить до непрацездатності мікрохвильової печі і спрацьовування плавкого запобіжника (Fuse).

Щоб знизити перешкоди, які надходять в електромережу при працюючій НВЧ-печі, є мережевий фільтр - NOISE FILTER.

Додаткові елементи мікрохвильової печі.

Крім базових елементів конструкції, мікрохвильова піч може бути оснащена грилем і конвектором. Гриль може бути виконаний у вигляді нагрівального елемента (ТЕН"а) або інфрачервоних кварцових ламп. Ці елементи мікрохвильової печі дуже надійні і рідко виходять з ладу.

Нагрівальні елементи гриля: метало-керамічний (ліворуч) та інфрачервоний (праворуч).

Інфрачервоний нагрівач є 2 послідовно включені інфрачервоні кварцові лампи на 115V (500 - 600W).

На відміну від мікрохвильового нагріву, що відбувається зсередини, гриль створює теплове випромінювання, яке розігріває їжу зовні. Гриль розігріває їжу повільніше, але без нього неможливо приготувати піджаристу курочку.

Конвектор - це не що інше, як вентилятор всередині камери, який працює в парі з нагрівачем (ТЕН"ом). Обертання вентилятора забезпечує циркуляцію гарячого повітря в камері, що сприяє рівномірному прогріванню їжі.

Про фьюз-діод, високовольтний конденсатор та діод.

Елементи в ланцюзі живлення магнетрону мають цікаві властивості, які потрібно враховувати при ремонті мікрохвильової печі.

Для тих, хто бажає більш детально розібратися у пристрої НВЧ-печей, підготовлено архів із сервісними інструкціями мікрохвильових печей (Daewoo, SANYO, Samsung, LG). В інструкції наведено принципові схеми, схеми розбирання, рекомендації щодо перевірки елементів, перелік комплектуючих.

Мікрохвильова піч – один із незамінних приладів на кухні, без якого сьогодні домогосподаркам доводиться складно. Всі чудово знають, як нею користуватися: ставите страву, натискаєте 1-2 кнопки і чекаєте 2-3 хвилини, після чого залишається дістати вже розігріту їжу. Проте мало хто розуміє принцип роботи мікрохвильової печі, тобто те, як працюють основні її елементи. Спробуємо розібратися у цьому питанні.

Принцип роботи мікрохвильової печі

Всі НВЧ-печі працюють за одним принципом, і в ролі основного елемента виступає магнетрон - спеціальний пристрій, здатний випромінювати хвилі малої довжини та частотою 2450 МГц. У сучасних приладах його потужність становить 700–1000 Вт. Зазначимо, що при роботі він сильно нагрівається, тому біля нього встановлюють вентилятор, який виконує одразу кілька функцій: насамперед він відводить тепло від магнетрона, у другу - забезпечує циркуляцію повітря в камері мікрохвильової печі. У свою чергу, це забезпечує рівномірне розігрів продуктів.

Власне, на цьому і заснований весь принцип роботи мікрохвильової печі: магнетрон подає короткі хвилі з високою частотою, які впливають на їжу і розігрівають її. Звичайно, подібне пояснення є примітивним, але й дає можливість зрозуміти суть процесу.

Докладніше пояснення

Мікрохвилі, що випромінюються магнетроном, проходять в камеру печі через спеціальний хвилевід - канал з металевими стінками, що відбивають магнітне випромінювання. Після того, як ці хвилі потрапляють у камеру, вони впливають на їжу, а точніше – на молекули води, які містяться у будь-якому продукті харчування. В результаті диполі (молекули) під дією мікрохвиль починають швидко переміщатися, тертися один про одного, що сприяє виділенню теплової енергії. Так і відбувається нагрівання їжі.

Особливість мікрохвиль у тому, що можуть проникати вглиб до 3 сантиметрів. Решта продукту нагрівається від верхнього шару. Такий принцип роботи магнетрону в мікрохвильовій печінці пояснює, чому після розігріву їжа може бути гарячою зверху і одночасно холодною всередині. Вглиб тепло проникає через природну теплопровідність.

Якщо ви використовували подібний пристрій раніше, то не могли не помітити, що в процесі розігріву він обертається. Це необхідно для того, щоб мікрохвилі потрапляли на всі ділянки продуктів, що розігріваються.

Захист від мікрохвиль

Враховуючи принцип роботи мікрохвильової печі, логічно задуматися про шкоду її для здоров'я людини. Безумовно, мікрохвилі, що випромінюються магнетроном, є шкідливими для людини. Однак після відкриття дверцят магнетрон припиняє свою роботу, тому людина фізично не може відчути їх вплив. А щоб вони не виходили за межі камери для розігріву, передбачено спеціальний захист. Усі її стінки виконані з металу, що відбиває хвилі, і ті не можуть залишити межі приладу. Що стосується скляних дверцят (вони просто повинні бути, щоб користувач міг бачити процес розігріву або приготування), то вони покриті спеціальною сіткою, що відображає мікрохвилі. Якщо цю сітку прибрати, хвилі можуть залишати простір камери, і це може реально нашкодити людині. Неможливо використовувати НВЧ-піч, якщо є пошкодження, наприклад, ущільнювача дверцят або її сітки.

До речі, враховуючи той факт, що метал відбиває мікрохвилі, металевий посуд використовувати неприпустимо.

Конструкція пристрою

Всі НВЧ-печі працюють однаково, отже, вони мають один і той самий склад деталей. Зокрема, можна виділити такі конструктивні елементи:

  1. Магнетрон – основний агрегат, який є джерелом мікрохвиль.
  2. Камера з подіумом, що обертається, і металевими стінками, що відображають радіохвилі.
  3. Трансформатор підвищення напруги.
  4. Дверцята із захисною сіткою та прозорим склом.
  5. Комунікації та схема управління.
  6. Воловод.
  7. Вентилятор для охолодження магнетрону.

Всі ці елементи беруть ту чи іншу участь у роботі печі.

Робота магнетрону

Як було сказано, магнетрон - це серце НВЧ-печі. Він є електровакуумним діодом, виконаним з великого анода циліндричної форми. Сам анод є мідним, він поєднує у собі 10 секторів мідної стінки.

У центрі пристрою знаходиться стрижневий катод, усередині якого розташована нитка. Він призначається для емісії електронів. Щоб пристрій генерував мікрохвилі, потрібно створити в порожнині магнітне поле. Для цього застосовуються кільцеві магніти високої потужності – вони знаходяться по торцях деталі. А для створення емісії до анода подають напругу, що дорівнює чотирьом тисячам вольт. Для досягнення такої напруги вступає у справу трансформатор у мікрохвильовій печі. Принцип роботи будь-якої моделі передбачає його наявність.

Також усередині приладу є дротяні петлі, які підключаються до катода, а той до випромінювальної антени. Саме з цього елемента мікрохвилі потрапляють безпосередньо до самого хвилевода, звідки вони виходять і потрапляють у камеру з їжею.

Контроль потужності

Якщо для приготування їжі потрібно менше потужності, то магнетрон може циклічно вмикатися або вимикатися. У науці подібна технологія називається широтно-імпульсною модуляцією.

Для того щоб прилад потужністю 400 Вт видав її половину протягом 20 секунд, його активують на 10 секунд, після чого відключають живлення на ті ж 10 секунд. Звичайно, все це відбувається на повній автоматизації.

Охолодження магнетрону

При роботі прилад виділяє велику кількість теплоти, отже, його потрібно охолоджувати. Для цього сам пристрій встановлюють пластинчастий радіатор, а поруч розташовують кулер. Він обдуває радіатор і відводить тепло від магнетрону. Якщо вентилятор не буде працювати, пристрій може просто перегрітися в процесі роботи і банально вийти з ладу. Але щоб цього не сталося, його додатково комплектують спеціальним термозапобіжником – захисним пристроєм.

Призначення запобіжника

Для того, щоб гриль і магнетрон не перегрівалися, в деяких моделях встановлюють спеціальні термозапобіжники (терморелі). Вони можуть бути різними. Зокрема, основна відмінність полягає в кількості тепла, що вони здатні витримувати.

Цей пристрій досить простий у плані своєї роботи. Воно виконане з алюмінієвого сплаву, кріпиться за допомогою фланцевого з'єднання, що забезпечує надійний контакт з тією ділянкою, на якій проводиться вимірювання температури. Усередині корпусу встановлена ​​біметалічна пластина, яка може чинити опір певній температурі. І якщо значення температури виходить за певний кордон, то пластина стискається та активує штовхач, і він розмикає ланцюг контактної групи. Подача електрики на агрегат після цього припиняється, магнетрон відключається і поступово остигає, пластина повертається у своє вихідне положення в міру остигання магнетрона. Через певний час контакти знову замикаються.

Ось такий простий принцип роботи мікрохвильової печі, зокрема запобіжника від перегріву. Зазначимо, що в дешевих моделях цей елемент може бути відсутнім, оскільки він не потрібен для нормального функціонування пристрою. Це лише елемент захисту, що підвищує надійність та термін служби печі, не більше.

Роль кулера

Говорячи про те, як працює мікрохвильова піч, принцип роботи необхідно пояснювати з урахуванням усіх конструктивних елементів, які в ній можуть застосовуватися. Кулер – один із них. Безумовно, це важливий компонент системи, без якого пристрій та робота мікрохвильової печі не будуть повноцінними.

Його завдання:

  1. Охолодження магнетрону. Це найважливіше завдання, без якого магнетрон згорів би першого ж дня використання печі.
  2. Охолодження інших компонентів, що виділяють тепло під час роботи. Зокрема, йдеться про мікросхеми.
  3. У моделях, де є гриль, кулер здійснює охолодження термореле.
  4. Створення надлишкового тиску у камері, де знаходиться їжа. Через це пари та повітря виводяться через вентиляційні шляхи.

Найчастіше для виконання всіх цих функцій достатньо лише одного вентилятора. Завдяки наявності в камері отворів повітря саме повітря поширюється рівномірно.

Пристрій камери

У принципі, фізика роботи мікрохвильової печі складною не є, адже ще зі школи відомо, що сильне електромагнітне випромінювання небезпечне для людини. Саме воно походить від магнетрона і надходить у камеру з їжею, тому в цьому пристрої потрібна сильна багаторівнева система захисту.

Вся робоча камера покривається всередині емаллю, що блокує електромагнітне випромінювання. Зверху знаходиться металевий кожух, що перешкоджає проникненню хвиль у приміщення. А для захисту скляних дверцят передбачається сталева сітка з дрібними осередками - вона блокує випромінювання частотою до 2450 Гц і довжиною хвиль до 12 см.

Зазначимо, що дверцята - це найслабше місце, через яке мікрохвилі можуть просочитися, тому вони повинні максимально міцно прилягати до корпусу і не мати зазорів. Якщо буде щілина, експлуатація приладу забороняється. У цьому випадку необхідно поправити петлі дверцят і повернути їх у вихідне положення.

До того ж алгоритм роботи мікрохвильової печі передбачає використання спеціального захисного пристрою від включення з відкритими дверцятами. Подібна система може бути реалізована по-різному, найчастіше використовуються мікроперемикачі, що контролюють положення дверцят. Ці перемикачі можуть вимикати магнетрон, передавати інформацію про положення дверцят блок управління.

Панель управління

Вона є на будь-якій моделі. У старих пристроях панель управління представлена ​​у вигляді лише двох (або навіть одного) механічних перемикачів. Одним визначається режим роботи (розігрів, розморожування і т. д.), іншим час. Схема примітивна, але робоча та проста.

Однак сучасні моделі оснащуються великою сенсорною панеллю. Такі панелі керування надають користувачеві великий функціонал та навіть можливість програмувати режим. Наприклад, можна встановити певний час старту розігріву їжі, тривалість процесу, можна навіть вказати їжу або страви, які будуть розігріватися. І хоча здається, що такі прилади є досконалішими, у технічному плані відмінностей мало. Електронна панель управління не змінює те, як працює мікрохвильова піч.

Блок керування

Командоапарат є в кожному пристрої (не тільки в НВЧ-печах), де в певний момент має бути виконана та чи інша дія. Завдяки йому забезпечуються різні функції. Зокрема, прилад з його допомогою може підтримувати задану температуру, вмикати або вимикати піч після заданої операції.

У більш старих НВЧ-печах цей пристрій представлений у вигляді двох електромеханічних перемикачів - вони і відповідають за описані вище функції та відіграють важливу роль у загальному пристрої мікрохвильової печі. Звісно, ​​згодом електроніка розвивалася, й у результаті з'явилися повністю електронні блоки управління. Зараз у НВЧ-печах (і не тільки в них) застосовуються мікропроцесори та спеціальні програми, відповідно до яких прилад може виконувати ту чи іншу функцію:

  1. Вбудований годинник.
  2. Розморожування їжі.
  3. Подає звуковий сигнал про завершення процесу розморожування, приготування або розігріву їжі.

Висновок

Тепер ви точніше розумієте, як працює мікрохвильова піч. Принцип роботи цього пристрою відносно простий. Він ґрунтується на елементарних законах фізики.

Закріпимо вивчене: магнетрон (основний елемент НВЧ-печі) випромінює дуже короткі радіохвилі з високою частотою. Вони впливають на молекули води, через що ті починають активно рухатися. Цей процес супроводжується виділенням теплоти. Враховуючи той факт, що хвилі проникають неглибоко у їжу, нагрівається лише поверхня продуктів, а далі за рахунок природної теплопровідності тепло переходить углиб.

Це і є основним принципом роботи мікрохвильової печі. Пристрій та основні елементи ми також розглянули у цій статті. Всі вони є класичними і використовуються в усіх моделях від будь-яких виробників. На даний момент описана вище робоча схема є єдиною, хоча різні виробники можуть використовувати модулі, що відрізняються за будь-якими параметрами. Наприклад, в одній моделі може бути використаний потужніший магнетрон, який зможе розігріти їжу набагато швидше. В інших компактних моделях цей елемент може мати низьку потужність, що дозволяє створити невеликий прилад. Подібних відмінностей сотні, але принцип роботи від цього зовсім не змінюється. Звичайно, сильніший магнетрон визначає те, скільки працює мікрохвильова піч за часом для розігріву їжі одного об'єму. Тому, якщо не любите чекати, то краще вибирати модель потужніша.

На цьому все. Ми повністю розібрали пристрій цього предмета побутової техніки та відповіли на більшість питань, пов'язаних з ним.