Микроволновая (СВЧ) печь. Описание, принцип работы, типы и выбор микроволновой печи

Микромир богат тайнами. Бодро рассуждаем об электронах, не зная в точности, что это такое. Удивителен принцип неопределенности Гейзенберга. Ученые, чем дальше, тем сильней начинают дивиться собственным открытиям. Теория Эйнштейна частью несостоятельна, значит, масса не растет с увеличением скорости, скорость света преодолима. Что недавно доказано экспериментально. Как работает микроволновая печь, если ничего не известно об элементарных частицах кроме непредсказуемости поведения? Попробуем заглянуть в мир удивительных и непонятных явлений.

Принцип действия активной СВЧ печи

Электроны и микроволновые печи

Технические характеристики микроволновых печей различны, в основе лежит общее явление — поглощение энергии электромагнитной волны молекулами воды. Принцип работы микроволновой печи остается прежним. Говорят, что концепция отобрана Америкой у разгромленной фашистской Германии. Пару слов о работе микроволновой печи.

В физике принята двойственная корпускулярно-волновая теория, согласно которой электромагнитная волна ведет себя, как частица. С понижением частоты всплывают эффекты, характерные для морей и рек: сложение волн не количественно, а с учетом фазы, в результате интерференционная картина примет причудливый вид. Свет ведет себя часто подобно частицам. Квант — кусочек света.

Однажды в лаборатории ученые решили проверить: что такое кванты. Взяли специальную пушку, испускающую элементарные частицы. Последовательность опытов:

Ученые выдвинули теории: частица проходит одновременно через обе щели, либо через единственную. В результате электрон словно ударяется сам о себя, образуя картину интерференции. Что касается волновой теории, известно нечто подобное. Стали говорить, что частица «знает» о наблюдении. Нам ближе теория комментатора видео на Ютуб, сказавшего, что телескоп забирает энергию фотона, потому нельзя продемонстрировать волновую картину. Экран не является аналогичным средством измерения, отсюда результат разный.

Магнетрон в микроволновой печи работает за счет упорядоченного (если корректно так говорить) движения электронов. Не видим противоречий в опыте, забавно, что ученые не хотят видеть дальнейших аналогий с волной. В магнетроне микроволновой печи процесс управляется иначе.

Вне зависимости от природы частиц установлено, что в магнитном поле испущенные термокатодом электроны начинают двигаться по кругу. Чтобы создать равномерное распределение напряженности, используется два постоянных магнита по обе стороны шайбообразной рабочей камеры магнетрона.

Внутри царит вакуум, чтобы не создавать помех движению элементарных частиц. В результате придумали сделать нечто наподобие револьверного барабана, где каждая камера соединяется с центральным каналом узкой щелью. Недолго думая, ученые рассчитали размеры и создали резонатор для магнетрона микроволновой печи. В результате, гонимые электричеством и управляемые магнитом, электроны стали порождать колебания разного толка. Но выживала лишь частота резонатора магнетрона микроволновой печи, прочие быстро затухали.

Поданное на катод напряжение 3 кВ со схемной землей на аноде магнетрона микроволновой печи вызывает вращающиеся колебания заданной частоты в камерах. Съем сигнала происходит через специальный штырь в одной из множества. Добавим, что для облегчения электронам процесса покидания поверхности анода пользуются двумя уловками:

1. С умом выбирают материал катода: вольфрам и торий.
2. Подают напряжение подогрева (6,3 В 50 Гц) на нить накала.

Подобным образом работает магнетрон микроволновой печи. Заметьте, о природе электронов ничего в точности не известно, физики-теоретики до сих пор бьются над решением задачи, практики уже давно пользуются результатом.

Как используются колебания высокой частоты в микроволновой печи

Колебания покидают магнетрон и немедленно попадают в волновод. Размеры круглого или прямоугольного сечения выбраны так, чтобы затухания оказались наименьшими. Волна, двигаясь под углом к оси волновода и постоянно отражаясь от верхней и нижней стенок, достигает рабочего отсека. Напряженность поля велика, посторонние предметы внутри приведут к возникновению электрических пробоев в виде молний. Исключая описанное, выход волновода в рабочую камеру прикрывается слюдяной тканью, в обиходе, слюдой.

Указанный диэлектрик прозрачен для волн, свободно проходящих в отсек. Размер рабочей камеры печи выбирается, исходя из частоты магнетрона. Но быстро стало замечено: если оставить неподвижное тело греться, температура на разных участках варьируется в широких пределах. Понятно, что людям не нравится факт: первый кусок горячее второго. Объясняется явление наличием стоячих волн. В узлах амплитуда колебания поля равна нулю, на горбах максимальна. В результате получается нечто вроде интерференционной картины.

Объясним происходящее. Энергия передается молекулам воды: атом кислорода, ближе к одному боку прилепились две частички водорода. Получается нечто вроде головы с двумя шишками на боковинах черепа. Электрический отрицательный момент находится в районе основания. Когда полем захватывается эта результирующая, молекула увлекается силовыми линиями. Напряженность волны постоянно меняется, конструкция начинает проворачиваться, заваливаться вперед. Потом назад. Получается неваляшка.

Скорость колебаний чрезвычайно высока.

Магнетрон генерирует на частоте 2,45 ГГц, происходит 2,45 млрд. движений в секунду. Образуется избыточная кинетическая энергия, быстро передаваемая окружающим молекулам. Почему выбрана частота 2,45 ГГц. Чтобы создавать побольше помех сотовым телефонам и домашней сети WiFi? Нет! Просто у любой системы собственная резонансная частота.

Усиленная многократно, волна приводит в негодность здания.

Аналогично происходит с молекулой воды. Есть частоты, не вызывающие колебаний. Район связных на 2,4 ГГц отлично передает энергию пару. Воду в любом агрегатном состоянии нагревает ударно. На факте и основан принцип действия микроволновой печи. Добавим, что эффект стоячей волны блокируется вращающимся столом. Пища постоянно двигается, различные участки попадают попеременно то в минимумы, то в максимумы волны. Что обеспечит равномерный нагрев.

Как реализуются режимы микроволновой печи

Поговорили о генерации, рассказали, как энергия ведет себя внутри рабочей камеры, раскрыли процесс передачи тепла еде. Рассмотрим, как варьируется интенсивность нагрева. Магнетрон не генерирует колебания постоянно, а возбуждается импульсами высоковольтного напряжения. В результате, регулируя скважность или периодичность, добиваются приемлемых режимов.

Инверторные микроволновые печи идут дальше. Стоящий в рабочем отсеке датчик температуры сообщает системе о состоянии пищи, в результате частота следования импульсов гибко регулируется, режим получается максимально плавным. Принцип действия датчика основан на приеме инфракрасных волн: чем выше частота, тем теплее в помещении. Если говорить еще точнее, принимается одна частота, но измеряется интенсивность. С повышением температуры спектр сдвигается вверх. Общая форма является горкой с единственной вершиной. Сам датчик сечет спектр постоянно на одной частоте. Сначала гора чуть наползает подошвой на эту линию, но по мере продвижения вправо больше и больше покрывает место. В результате фиксируется рост интенсивности. Холодная пища в инфракрасном диапазоне не излучает вообще.

Режим инвертора возможно выключить, в результате правильное использование микроволновой печи гарантирует положительный результат, если обрели опыт обращения с оборудованием. Надеемся, рассказ оказался интересен, несмотря на всеобщую неразбериху в физике. Возможно, читатели разгадают загадку наблюдателя и выложат ответ в комментариях. А мы походатайствуем о присвоении аудитории Нобелевской премии перед ответственным комитетом.

За последние десятилетия техника быстрого разогрева пищи довольно оперативно появилась в арсенале кухонного оборудования каждой семьи. Она же пользуется популярностью в офисах и рабочих бытовках.

Маркетологи производителей микроволновых печей заинтересованы в массовых продажах своей продукции. Они распространяют среди населения рекламу, показывающую преимущества своей техники перед аналогичным оборудованием, работающим по другим принципам. При этом опасные факторы микроволновок умело затушевываются обтекаемыми фразами или просто умалчиваются.

Попробуем беспристрастно разобраться в этом запутанном вопросе, чтобы сделать для себя полезные выводы и безопасно, грамотно использовать собственную технику.

Какие опасности таит в себе микроволновка

Ее конструкция подобна сказочному джину, запрятанному в бутылку - корпус, из которого опасная энергия может вылететь при возникновении случайной поломки или за счет неграмотной эксплуатации либо ремонта.

По степеням воздействия на человеческий организм можно выделить 3 различных фактора:

1. облучение сверхвысокочастотным (СВЧ) излучением;
2. наличие высоковольтного электрического напряжения от двух до четырех киловольт, необходимое для протекания постоянного тока внутри магнетрона;
3. подключение микроволновки к цепи 220 вольт бытовой домашней сети.

Рассмотрим их подробнее.

Высокочастотное излучение

Оно осуществляет непосредственный разогрев пищи в замкнутом пространстве корпуса. Частота 2,45 ГГц вызывает резонансные колебания молекул воды, содержащихся в пище, за счет чего поднимается их температура.

Откуда берется в/ч излучение

Источником СВЧ волн микроволновки работает специальное устройство - магнетрон, имеющее:

• катод с нитью накала, обеспечивающей за счет термоэлектронной эмиссии поток электронов. Подогрев нити осуществляется подачей напряжения 3 вольта;
• анод из меди с пластинами радиаторов охлаждения и внутренними резонаторами;
• постоянные магниты, создающие отклоняющееся магнитное поле;
• антенну СВЧ излучения.

Упрощенно схему магнетрона микроволновки можно представить электронной лампой, в корпусе которой электроны вылетают из катода по направлению к аноду, но попадают в полости резонаторов, формирующих высокочастотные волны, направляемые на антенну.

Более подробно этот вопрос объясняет владелец видеоролика Сергей Булавинов “Как работает магнетрон”.

Как работает схема в/ч излучения

Чем продолжительнее электромагнитные волны воздействуют на пищу, тем сильнее она нагревается. При этом важно понимать, что при работе СВЧ лучи магнетрона воздействуют только на определённые участки, создают отдельные очаги разогрева.

Чтобы сгладить такой недостаток используется поворотный стол в микроволновке, постоянно вращаемый электродвигателем. В итоге пища перемещается относительно лучей и прогревается равномернее.

Внутрь металлов излучение не проникает, а отражается от их поверхности. Общеизвестен факт, что первоначально СВЧ устройства использовались только для военных целей в радарах. Электромагнитные волны такого диапазона далеко распространяются в пространстве, позволяют отслеживать даже скоростные низколетящие самолеты.

При этом они способны воздействовать на компоненты электронного оборудования, нарушать работу мобильных телефонов, компьютеров, телевизоров и любой сложной техники, встретившейся на их пути.

Если внутрь рабочей камеры микроволновки поместить посуду из металла или даже блюдце с красивой золотой каемочкой, то вся энергия магнетрона сосредоточится на этой металлической поверхности, быстро разогреет ее, образуя дуговые разряды и разрушит печку. Восстановить ее работоспособность вряд ли получится.

Объясняется это тем, что работа камеры микроволновки происходит в схеме резонансного режима СВЧ тракта, максимально повышающем мощность разогрева пищи. Он требует обязательное наличие внутреннего источника поглощения энергии, без которого происходит саморазрушение. Об этом производитель предупреждает в своей инструкции.

Опасность воздействия СВЧ микроволновки на организм человека

• Большая доза излучения даже при кратковременном воздействии может создать необратимые процессы. Она очень быстро доводит до кипения маленькие объемы воды. Среди печальных фактов статистики есть случаи, когда люди лишались зрения при прямом попадании лучей в глазное яблоко из-за того, что находящаяся внутри него жидкость практически мгновенно разогревалась до температуры кипения.
• Незаметное вначале облучение других участков тела человека тоже отрицательно сказывается не здоровье, вызывая опасные повреждения органов. Кумулятивное воздействие лучей проявляется не сразу, а со временем, когда образуются геномы, лейкоз или рак кожных участков.
• Люди, пользующиеся кардиостимуляторами, располагаясь около микроволновки, находятся в повышенной группе риска.

Интересен тот факт, что в разных странах границы допустимого влияния СВЧ лучей на человека трактуются не однозначно. По американским меркам принята норма, когда создается плотность потока электромагнитного излучения 1 Вт*с/м кв. Такую энергию человек уже ощущает своими органами и должен без промедления удалиться из опасной зоны, ибо быстро наступает плазмолиз клеток. По нормативам СССР этот показатель снижен в миллион раз - до 1 мкВт*с/м кв.

Как выполнена защита от в/ч излучения

Конструкция любой модели микроволновки состоит из корпуса, внутри которого расположено скрытое от доступа посторонних оборудование, а на лицевой панели установлены органы управления.

Металлическая коробка прямоугольной формы с передней стороны снабжена открывающейся дверцей с прозрачным стеклом и сеточным экраном. Она подвешена на двух запорах и фиксируется в корпусе специальными защелками с усами ограничителями.

Это обязательная часть системы электромеханической блокировки, обеспечивающей безопасность работы микроволновой печи.

Фиксаторы плотно прижимают закрытую дверцу к корпусу, входят в окна-прорези, снабженные специальными концевыми микро выключателями с перекидывающимися контактами. Их состояние соответствует одному из положений: закрыто или открыто пространство рабочей кулинарной камеры. Порядок переключения контактов настроен по времени.

За счет такой конструкции при работе магнетрона создается внутренний объем корпуса по принципу клетки Фарадея, исключающей выход электромагнитного сверхвысокочастотного излучения (СВЧ) из корпуса в помещение с людьми и оборудованием.

Режим работы микроволновки с открытой дверкой - это использование ее в качестве радара, облучающего определённый сектор пространства. Блокировка микро выключателями предотвращает его создание.

Если нарушена работа фиксирующих устройств или подвесы дверцы разбалансированы, то СВЧ излучение микроволновки станет проникать через образованные щели на кухню, создавать опасный фон.

Как проверить дверцу

Способ №1

Существует доступная каждому пользователю методика. Отрезают от листа писчей бумаги с плотностью 90÷110 полоску шириной 5÷7 см. Ее при открытой дверце поочередно закладывают в разные места:

• сверху, снизу петель и между ними;
• около защелок таким же способом.

Когда дверцу закрывают, то полоска бумаги должна удерживаться. Если она извлекается, значит необходима регулировка болтов крепления петель внутри установочных отверстий.

Способ №2

Обыкновенный мобильный телефон помещается в рабочую камеру, а дверца закрывается.

Внимание!
Микроволновку не включать!

Мобильник периодически посылает сигналы связи ближайшей приемной станции для обмена служебной информацией с ней на частоте 0,9÷1,9 ГГц.

Если экранировка исправна, то она нарушит работу этой связи.

Проверить это можно простым звонком на телефон.

Итогом будет один из результатов:

1. телефон молчит, а станция сообщает, что абонент не обнаружен при исправной защите микроволновки;
2. создание связи - при нарушенной.

Стоит заметить, что оба метода позволяют выявить явные дефекты. Более точные способы основаны на измерениях специальными приборами, которых в арсенале домашнего мастера нет.

А вот каналов прохода СВЧ излучения через корпус кроме неплотно закрытой дверцы может быть несколько. Оно хорошо «сифонит» сквозь малейшие щели волновода, проникая через выступающие наружу любые проводники электрического тока.

Антенна магнетрона излучает СВЧ колебания в волновод, который передает их через окно в рабочую камеру на продукты.

Если есть дефекты конструкции, не выявленные при производстве или допущенные при эксплуатации, то часть излучения высокой частоты выйдет из корпуса со всеми вытекающим последствиями.

Это довольно весомая причина не находиться при работе микроволновки ближе двух метров от нее. Особенно она актуальна для маленьких детей, организм которых еще развивается.

Найти и устранить причину выхода СВЧ излучения в домашних условиях без специального оборудования и подготовки невозможно, а ухудшить самостоятельным ремонтом - вполне вероятно.

Высоковольтное напряжение

Для обеспечения магнетрона питанием работает трансформатор, создающий на выходе 2 киловольта. Они поступают через высоковольтный конденсатор, накапливающий заряд и диод, обрезающий половину гармоники, на электроды.

Все эти элементы схемы очень опасны, могут вызвать серьёзную электротравму при неправильном обращении.

Отключение питания от сети еще не гарантирует отсутствие высоковольтного напряжения на оборудовании. Конденсатор хранит его продолжительное время.

Если вздумаете разбирать заводскую конструкцию, то хотя бы выполните нижерасположенные рекомендации.

Последовательность подготовительных операций

Доступ к высоковольтному оборудованию осуществляется в следующем порядке:

1. микроволновка отключается от сети выдергиванием вилки шнура из питающей розетки;
2. засекается время 20 минут, необходимое для разряда емкости высоковольтных конденсаторов штатными резисторами;
3. после окончания выдержки отсоединяется провод заземления (нередко им не пользуются вообще);
4. выжидается 1 час, необходимый для окончания процесса разряда.

Когда все четыре пункта последовательно выполнены можно снимать кожух и искать неисправность. Проверить отсутствие опасных потенциалов будет нелишним. А подавать напряжение на схему для пробных включений или проверок вообще недопустимо.

Помните не только об опасности высоковольтного напряжения, но и СВЧ излучения от магнетрона, которое без экранирования защитным корпусом чрезвычайно опасно.

Напряжение бытовой сети 220 вольт

Микроволновая печь создается для безопасной работы в трехпроводной сети, выполненной по схеме заземления TN-S. Для ее подключения требуется задействовать все .

В схеме питания микроволновой печи часто используют фильтр снижения радиопомех, сглаживающий возможные пульсации напряжения, выдаваемые в сеть. Для его эффективной работы также необходимо учитывать квартиры. Иначе на корпусе микроволновки может образовываться опасный потенциал около 110 вольт.

Это значит, что минимальные неприятные ощущения от прохождения электрического тока через ваше тело уже подготовлены, а более печальные происшествия - не исключены.

Электрическая схема микроволновой печи

Рассмотрим ее на примере модели Samsung RE2900. Она позволяет понять принцип работы, который используется во всех моделях любых производителей и отличается различными специфическими модификациями.

На схеме уже сделаны красным цветом поясняющие пометки.

Сразу в левой части видно, что заземляющий контакт электрической вилки соединен с корпусом, имеющим подключение от средней точки конденсаторной развязки фильтра снижения в/ч помех.

На входе питания схемы расположен плавкий предохранитель FU1. Его состояние необходимо проверять электрическими методами - мультиметром, переключенным в режим омметра.

Второй доступный предохранитель, который может перегореть, защищает микроволновку от использования в аварийном режиме, когда нарушена последовательность работы микровыключателей дверцы.

Чтобы схема магнетрона начала выдавать СВЧ излучение, необходимо разомкнуть контакт исправности микровыключателей дверцы и замкнуть все остальные. Отключение любого приводит к снятию питающего напряжения с высоковольтного трансформатора.

В схему включены два термических предохранителя-датчика, размыкающих свое положение в зависимости от температуры контролируемых объектов:

1. корпуса магнетрона, на котором он установлен;
2. рабочей камеры.

Первый из них работает периодически, защищая магнетрон от перегрева, а второй - при засорении вентиляционных отверстий или неисправностях вентилятора. Проявляется это преждевременным отключением микроволновки до момента времени, установленного программатором.

Электродвигатели таймера и вентилятора охлаждения подключаются контактом страхующего реле, обмотка которого выводится из работы перегоранием предохранителя Monitor fuse.

Микропереключатель управления мощности расположен на таймере и снимает напряжение со схемы питания магнетрона по его алгоритму.

Резистором R1 осуществляется снижение на несколько миллисекунд пускового тока трансформатора за счет работы релейного контакта inrush relay. Он ограничивает импульс, вызванный разрядом высоковольтного конденсатора при включении до момента приобретения им заряда. За счет этого печь плавно входит в режим работы без импульсного включения.

Подобная силовая схема электрических соединений, как видите, довольно проста и надежна в работе. А вот электронные блоки, используемые различными производителями, отличаются многообразием своих конструкций и функциональных возможностей. Но, это тема совсем другой статьи.

Надеемся, что помогли вам понять насколько безопасно работает схема вашей микроволновки, а как ей пользоваться в дальнейшем - решайте самостоятельно с учетом полученных сведений.

Если вам пришел в голову вопрос, как работает микроволновка, то ответить на него будет не сложно, ведь это устройство присутствует на рынке бытовой техники достаточно давно и его характеристики изучены вдоль и поперек. Принцип работы микроволновой печи основывается на воздействии микроволн на продукт, помещенный внутрь прибора. Подробно о том, что такое СВЧ-печь и микроволна, будет рассказано ниже.

В основу работы устройств данного типа входит преобразование так называемых электромагнитных СВЧ полей. Подобное поле преобразуется в тепловую энергию и разогревает пищу, находящуюся в камере. Принцип действия микроволновой печи отличается от других устройств для приготовления пищи: духовых шкафов (как газовых, так и электрических, где нагрев происходит за счет элементарного разогрева поверхности соприкосновения и окружающего пространства в камере) и плит.

Принцип работы микроволновки позволяет нагревать только сам предмет, помещенный внутрь. Поэтому процесс разогревания пищи происходит довольно быстро. В свое время именно это преимущество позволило микроволновке завоевать популярность и уверенно занять лидирующие позиции на рынке кухонной техники. Для размораживания или подогрева приготовленного блюда больше не требовалось затрачивать лишнюю энергию (на разогрев всей камеры). За несколько минут электроволновое воздействие повышало температуру до необходимой. К примеру, кусок замороженного мяса был готов к разделке и дальнейшему приготовлению без длительного ожидания.

Традиционные виды термического воздействия действуют несколько иначе. Тепло подается на поверхность разогреваемого объекта, вследствие чего довольно часто можно наблюдать такую картину, когда внешняя сторона размораживаемого блюда уже покрылась корочкой и начала пригорать, а внутри оно остается замороженным. Это происходит оттого, что нагрев происходит неравномерно, тепло распределяется вертикально: от верхнего слоя к внутреннему. Этот способ является гораздо менее эффективным, чем работа СВЧ-печи, к тому же требует от владельца определенной сноровки и кулинарных навыков, тогда как для приготовления блюда в микроволновой печи достаточно просто нажать пару кнопок и ожидать результата.

Электрическая схема микроволновой печи осталась неизменной с момента запуска устройства в массовое производство. В угоду актуальным требованиям поменялся внешний облик, аппараты сделались более эстетически привлекательными. Добавилось множество аппаратных функций, более комфортные методы управления, регулирования мощности воздействия, но сам принцип остался тем же, как и 50 лет назад. Связано это не только с известным высказыванием «зачем менять то, что и так хорошо работает», просто сам принцип не подразумевает каких-то радикальных изменений.

К слову, когда речь заходит о микроволновке и СВЧ-печи, следует помнить, что понятия эти тождественны, эти приборы не являются разными видами устройств, как кому-то может показаться на первый взгляд.

Пару десятилетий тому назад СВЧ-печь была элементом роскоши и скорее присутствовала на кухне как элемент декора, нежели являлась предметом для повседневного использования. Разумеется, со временем технологии производства стали более доступны для массового рынка, что привело к широкой доступности микроволновок и их повсеместной распространенности. Так, из предмета роскоши и редкой технологической диковинки микроволновая печь превратилась в незаменимого помощника на кухне, способного приготовить несложные блюда за считанные мгновения.

Несколько слов о нагреве

Устройство микроволновой печи включает в себя так называемый . Это определение должно быть знакомо каждому, кто знает, как устроена и работает радиолокация.

Микроволновка, как механическое устройство, способна быстро нагревать продукты именно благодаря магнетрону.

Если рассмотреть электросхему СВЧ-печи (например, Самсунг) изнутри, то становится понятно, что разработки эти перекочевали в сегмент бытовой техники из тяжелой промышленности. Различные виды устройств различаются только внешне. Так, например, схема микроволновки LG будет мало чем отличаться от схемы микроволновки бренда Daewoo.

Вот как работает микроволновая печь: магнетрон в процессе работы начинает выделять энергию, которая преобразовывается в тепло и используется в качестве таргетированного нагрева. Данный тип устройства работает от анодно-накального трансформатора-стабилизатора. Поначалу именно эта деталь была самой дорогой в производстве микроволновки. Но со временем его стоимость снизилась до приемлемой, что сделало возможным массовое производство приборов.

Рассматривая внутреннее устройство микроволновки, стоит более подробно рассмотреть конструкцию шунтового магнитопровода . Этот агрегат позволяет изменять повышение напряжения в погрешности от 2% в пределах колебания электросети 10%. Главной особенностью трансформатора является высокая сила индуктивного рассеивания магнитопровода. Может быть, на словах описание принципа действия СВЧ-печи выглядит несколько сложно, на практике же устройство является довольно простым.

На момент начала проектировки инженеры-конструкторы столкнулись с повышенным уровнем шума во время работы микроволновки. Вообще, стоит упомянуть, что высокий уровень шума – это проблема многих устройств, имеющих в своей основе агрегат для отведения тепла или охлаждения. Впоследствии эту проблему, конечно, решили, причем довольно интересным способом. Для устранения повышенной вибрации некоторые части стали соединять с помощью сварки.

Устройство микроволновки начинается в первую очередь с корпуса. В большинстве случаев он представляет собой ящик прямоугольной формы . Сделано это не потому, что дизайнеры страдают недостатком фантазии, дело здесь в специфике эксплуатации.

Когда микроволновка включена, волны не просто направляются на нагреваемый объект, кроме этого они отражаются от внутренней отделки корпуса, что значительно увеличивает термический эффект.

Также оптимизировать процесс нагрева позволяет вращаемая часть – блюдце. По мере ее вращения волны распределяются равномерно по всей поверхности разогреваемого объекта. Волна, поступающая в резервуар с продуктами, всегда имеет различную форму – такова еще одна специфическая особенность СВЧ-печей. Некоторые волны бывает узловыми, другие формируются в виде пучков, поэтому воздействие является хаотичным по своей природе, но меры оптимизации позволяют уровнять этот процесс.

За всю историю существования данного вида устройств процесс их изготовления, термического воздействия и его оптимизации были отточены производителями до идеального состояния. На сегодняшний день микроволновая печь представляет собой целостный прибор, полностью готовый к эксплуатации, надежный и безопасный, что подтверждается множеством сертификатов интернациональных наблюдательных консорциумов, регулирующих вредное воздействие техники на организм человека.

Важная функция дверцы микроволновки

Не меньшее внимание во время производства уделяется дверце. В СВЧ-печах дверца является не только декоративным элементом, но еще и выполняет роль своего рода предохранителя . Принцип очень простой: если вы открываете дверцу, срабатывает блокировка и работа агрегатов останавливается. Несмотря на видимую простоту, устройство дверцы довольно непростое, ведь с ним связана безопасная эксплуатация всего аппарата.

Итак, рассмотрим несколько подробнее, как работает дверка микроволновой печи:

• Во-первых, производителю необходимо проследить, чтобы дверца и корпус устройства идеально прилегали друг к другу с минимальным углом. Большие зазоры не позволяют использовать устройство. Причина проста, дверь служит своего рода щитом от микроволнового излучения , и если зазор будет достаточно велик, излучение может проникнуть за пределы камеры для приготовления пищи. О том, что такое излучение и какова его опасность, уже давно известно.
• Во-вторых, периметр дверцы оснащают дроссельным заслоном высокой частоты. Этот аппарат служит для понижения излучения до приемлемого уровня.
• В-третьих, в момент отливки корпуса двери добавляется множество присадок, с помощью которых достигается высокий процент поглощения излучения. Разумеется, нельзя быть полностью уверенным в 100% поглощения излучения, но не стоит сомневаться, что остаточные волны не представляют опасности и значимого вреда для здоровья человека.

За всю историю существования прибора эта часть микроволновки не претерпела сколько-нибудь сильных изменений. В целом, это всегда две рукоятки , одна из которых отвечает за температуру, а другая – за время приготовления пищи. Разумеется, сегодня можно встретить множество различий модификаций: от простых «колесиков» до блоков управления, на которых будет множество различных функций. Вот только суть их, зачастую сводится к старому и проверенному принципу, ничего нового в устройстве микроволновых СВЧ-печей за все время их существования не придумано. Принципиальная разница может заключаться разве что в концепции управления прибором.

Сейчас многие производители (например, Samsung) делают ставку на инновационную составляющую и интегрируют в свои микроволновки сенсорные панели управления.

Немного о вреде микроволновок

Споры о не утихают с момента запуска их в массовое производство. На сегодняшний день нет сколько-нибудь достоверной информации, подтверждающей вред от использования данного вида устройств.

Не стоит забывать, что микроволновка не излучает радиоактивные волны. Наоборот, микроволновка позволяет готовить продукты без потери их полезных свойств. Пища является более здоровой, т.к. в ней сохраняется до 80% витаминов и минералов.

Традиционные духовки и плиты не могут похвастаться таким результатом. Если эксплуатировать устройство четко по правилам, то никакой опасности от его работы нет. Данное заключение подтверждается и тем, как устроена микроволновая печь, о чем было сказано выше.

Вред может приносить не полезная еда, приготовленная в СВЧ-печи (так называемый фаст-фуд), а термическое микроволновое воздействие здесь совершенно не при чем. Вред пирогов (и других мучных продуктов) заключается не в том, что они приготовлены в духовке, а в их повышенной калорийности и медленной усвояемости организмом.

Частота работы вашей микроволновки, о которой тоже упоминается, когда речь заходит о вреде, тоже не играет какой-то значимой роли. Она (частота) может меняться сколько угодно, но это (вопреки распространенному заблуждению) не приведет к увеличению или понижению излучения, фон остается одинаковым.

Заключение

Вывод, который напрашивается сам собой: микроволновка – очень простое, но при этом незаменимое на кухне устройство, которое каждый день облегчает нам жизнь. Она удобна и неприхотлива в использовании и обслуживании, легко чистится, занимает мало места и потребляет совсем немного энергии. Устройство микроволновки, как было рассмотрено выше, осталось неизменным: магнитрон, в/в трансформатор, в/в конденсатор, кулер и камера для приготовления пищи. Надежность этой техники подтверждена на практике в течение нескольких десятилетий.

Устройство

Основные компоненты магнетронной микроволновой печи:

• металлическая , с металлизированной дверцей, камера (в которой концентрируется высокочастотное излучение, например 2450 МГц), куда помещаются разогреваемые продукты;
• трансформатор - источник высоковольтного питания магнетрона;
• цепи управления и коммутации;
• непосредственно СВЧ-излучатель - магнетрон ;
• волновод для передачи излучения от магнетрона к камере;
• вспомогательные элементы:
  • вращающийся столик - необходим для равномерного разогрева продукта со всех сторон;
  • схемы и цепи, обеспечивающие управление (таймер) и безопасность (блокировки режимов) устройства;
  • вентилятор , охлаждающий магнетрон и проветривающий камеру.

Разновидности

• с конвекцией (означает, что МВП может обдувать продукт горячим воздухом таким же образом, как обычная духовка).

Принцип работы

Нагрев в печи основан на принципе так называемого «дипольного сдвига». Молекулярный дипольный сдвиг под действием электрического поля происходит в материалах, содержащих полярные молекулы . Энергия электромагнитных колебаний поля приводит к постоянному сдвигу молекул, выстраиванию их согласно силовым линиям поля, что и называется дипольным моментом . А так как поле переменное, то молекулы периодически меняют направление. Сдвигаясь, молекулы «раскачиваются», сталкиваются, ударяются друг о друга, передавая энергию соседним молекулам в этом материале. Так как температура прямо пропорциональна средней кинетической энергии движения атомов или молекул в материале, значит, такое перемешивание молекул по определению увеличивает температуру материала. Таким образом, дипольный сдвиг - это механизм преобразования энергии электромагнитного излучения в тепловую энергию материала.

Нагрев в микроволновой печи в результате дипольного сдвига под действием переменного электрического поля зависит от характеристик молекул и межмолекулярного взаимодействия в среде. Для лучшего нагрева частоту переменного электрического поля нужно установить таким образом, чтобы за полупериод молекулы успели полностью перестроиться. Так как вода содержится практически во всех продуктах, частоту СВЧ излучателя микроволновой печи подобрали для лучшего разогрева именно молекул воды в жидком состоянии, в то время как лёд, жир и сахар нагреваются гораздо хуже. У льда замороженные молекулы воды удерживаются в кристаллической решётке , требуют для дипольного сдвига более низкой частоты (килогерцы вместо гигагерц, например, для удаления льда с линий электропередачи используется частота 33 кГц), и частота излучения, используемая в микроволновой печи, оказывается не оптимальной.

Существует распространённое мнение о том, что микроволновая печь разогревает пищу «изнутри наружу». На самом деле микроволны идут снаружи внутрь, задерживаются в наружных слоях пищи, потому разогрев равномерно влажного продукта происходит приблизительно так же, как и в духовой печи (чтобы убедиться в этом - достаточно подогреть варёный картофель «в мундире», где тонкая кожура достаточно защищает продукт от высыхания). Неверное представление вызвано тем, что микроволны не воздействуют на сухие непроводящие материалы, которые обычно бывают на поверхности продуктов, и поэтому их нагревание в некоторых случаях начинается глубже, нежели при других способах нагрева (хлебные изделия, к примеру, разогреваются именно «изнутри», и именно по этой причине - хлеб и булочки снаружи имеют подсохшую корочку, а большинство влаги сосредоточено внутри).

Мощность печи

Мощность СВЧ-печей варьируется в диапазоне от 500 до 2500 Ватт и выше.
Практически все бытовые печи позволяют пользователю регулировать уровень излучаемой мощности. Для этого нагреватель (магнетрон) периодически включается и выключается, согласно установке регулятора мощности (т. е. сам магнетрон имеет только два состояния - вкл./выкл., но чем больше длительность включённого состояния, по отношению к выключенному - тем больше излучённая мощность печи в единицу времени - метод т. н. широтно-импульсной модуляции). Эти периоды включения/выключения можно наблюдать во время работы печи непосредственно (слышать это в виде изменений шума, производимого работающей печью, а также - по изменению внешнего вида некоторых продуктов (надувания некоторых воздушных продуктов, в том числе - пакетов) и т. п.) во время включения и выключения магнетрона.

Меры предосторожности

Советская микроволновая печь «Днепрянка-1»

Вопросы безопасности

Электромагнитная безопасность

Федеральные санитарные правила, нормы и гигиенические нормативы

Предельно допустимые уровни плотности потока энергии в диапазоне частот 300 МГц - 300 ГГц в зависимости от продолжительности воздействия. При воздействии излучения 8 и более часов предельно допустимый уровень (ПДУ) - 0,025 мВт/см², при воздействии 2 часа, ПДУ - 0,1 мВт/см², а при воздействии 10 минут и менее, ПДУ - 1 мВт/см².

Мифы о СВЧ-печах

В прессе встречаются утверждения, что микроволновые печи (со снятой дверцей) могут использоваться в военном деле для недорогой имитации радаров, с целью заставить противника истратить для их подавления дорогостоящие боеприпасы или ресурсы самолётов постановки помех. Обычно публикации ссылаются на опыт сербской армии в Косово .

См. также

Ссылки

• Вода и микроволны (англ.)

Микроволновые печи (СВЧ-печи) уже давно стали самым обыденным бытовым прибором, с помощью которого можно очень быстро разморозить продукты, разогреть уже приготовленную пищу или приготовить блюдо по оригинальному рецепту, и даже продезинфицировать кухонные моющие губки и тряпочки, не содержащие металла.

Наличие удобного, интуитивно понятного интерфейса, а также многоуровневой защиты позволяют даже ребенку справиться с управлением такого сложного и высокотехнологичного устройства, как микроволновка. Некоторые блюда можно легко и быстро приготовить по встроенным программам. А возможные неисправности вполне можно устранить, сделав .

Разогрев продуктов, помещенных в камеру микроволновки, происходит за счет воздействия на них мощного электромагнитного излучения дециметрового диапазона. В бытовых приборах применяют частоту 2450 МГц. Радиоволны такой высокой частоты проникают вглубь продуктов, и воздействую на полярные молекулы (в продуктах в основном это вода), заставляя их постоянно сдвигаться и выстраиваться вдоль силовых линий электромагнитного поля.

Такое движение повышает температуру продуктов, и нагрев идет не только снаружи, но и до той глубины, на которую проникают радиоволны. В бытовых СВЧ-печах волны проникают вглубь на 2,5—3 см, они разогревают воду, а та, в свою очередь, весь объем продуктов.

Устройство магнетрона — основная составляющая

Радиоволны частотой 2450 МГц генерируются специальным прибором – магнетроном , представляющим собой электровакуумный диод. Он имеющий массивный медный цилиндрический анод круглый в сечении и разделенный на 10 секторов, имеющих такие же стенки из меди.

В центре этой конструкции расположен стержневой катод, внутри которого есть нить накала. Катод служит для эмиссии электронов. По торцам магнетрона расположены мощные кольцевые магниты, создающее магнитное поле внутри магнетрона, необходимое для генерации СВЧ-излучения.

К аноду прикладывается напряжение в 4000 Вольт, а к нити накала 3 Вольта. Происходит интенсивная эмиссия электронов, которые подхватываются электрическим полем высокой напряженности. Геометрия резонаторных камер и напряжение анода определяют генерируемую частоту магнетрона.

Съем энергии происходит при помощи проволочной петли, соединенной с катодом и выведенной в излучатель-антенну. С антенны СВЧ-излучения попадает в волновод, а от него в камеру микроволновки. Стандартная выходная мощность магнетронов, применяемых в бытовых микроволновках, составляет 800 Вт.

Если для приготовления блюд требуется меньшая мощность, то это достигается тем, что магнетрон включают на определенные промежутки времени, за которыми следует пауза.

Для получения мощности 400 Вт (или 50% от выходной мощности) можно в течение 10-секундного интервала на 5 секунд включить магнетрон, а на 5 секунд выключить. В науке это называется широтно-импульсной модуляцией .

Магнетрон в процессе работы выделяет большое количество тепла, поэтому его корпус помещен в пластинчатый радиатор, который при работе всегда должен обдуваться воздушным потоком из встроенного в микроволновку вентилятора. При перегреве магнетрон очень часто выходит из строя, поэтому его оснащают защитой – термопредохранителем.

Термопредохранитель и зачем он нужен

Для защиты магнетрона от перегрева, а также гриля, которым оснащены некоторые модели СВЧ-печей, применяются специальные устройства, называемые термопредохранителем или термореле . Они выпускаются на разные номиналы температуры, указанные на их корпусе.

Принцип действия термореле очень прост. Его корпус из алюминия прикрепляется при помощи фланцевого соединения к месту, где необходимо контролировать температуру. Так обеспечивается надежный тепловой контакт. Внутри термопредохранителя находится биметаллическая пластинка, имеющая настройки на определенную температуру.

При превышении температурного порога пластинка изгибается и приводит в действие толкатель, который размыкает пластины контактной группы. Питание СВЧ-печи прерывается. После остывания геометрия биметаллической пластины восстанавливается и происходит замыкание контактов.

Назначение вентиляторов СВЧ-печи

Вентилятор является важнейшим компонентом любой микроволновки, без которого ее работы будет невозможной. Он выполняет ряд важнейших функций:

• Во-первых, вентилятор обдувает главную деталь СВЧ-печи – магнетрон, обеспечивая его нормальную работу.
• Во-вторых, другие компоненты электронной схемы тоже выделяют тепло и требуют вентиляции.
• В-третьих, некоторые микроволновки оборудованы грилем обязательно вентилируемым и защищенным термореле.
• И, наконец, в камере приготовляемые продукты тоже выделяют большое количество тепла и водяного пара. Вентилятор создает в камере небольшое избыточное давление, в результате чего воздух из камеры вместе с нагретым водяным паром выходит наружу через специальные вентиляционные отверстия.

В микроволновке от одного вентилятора, который расположен у задней стенки корпуса и засасывает воздух снаружи, организована система вентиляции при помощи воздуховодов, направляющий воздушный поток на пластины магнетрона, а затем в камеру. Двигатель вентилятора представляет собой простой однофазный переменного тока.

Система защиты и блокировки микроволновой печи

Любая СВЧ-печь имеет внутри мощное радиоизлучающее устройство – магнетрон. СВЧ-излучение такой мощности может нанести непоправимый вред здоровью человека и всех живых существ, поэтому необходимо принять ряд мер по защите.

Микроволновка имеет полностью экранированную металлическую рабочую камеру , которая снаружи дополнительно защищена металлическим корпусом, не позволяющим высокочастотному излучению проникать наружу.

Прозрачное стекло в дверце имеет экран из металлической сетки с мелкой ячейкой, которая не пропускает наружу излучение 2450 Гц, длиной волны 12,2 см, генерируемое магнетроном.

Вопрос экономии энергопотребления всегда был актуальным. одним из видов осветительных приборов, которые в значительной мере помогут снизить расход электричества в быту, являются . Чтобы сделать оптимальный выбор, нужно просто разобраться в преимуществах и недостатка каждого вида таких ламп.

Двойные выключатели в виду своих особенностей получили широкое применение в домашних условиях. Как правильно подключать такие выключатели и что необходимо знать для предотвращения ошибок при этом, можно прочитать в .

Дверца микроволновой машины плотно прилегает к корпусу и очень важно чтобы этот зазор сохранял свои геометрические размеры. Расстояние между металлическим корпусом камеры и специальным пазом дверцы должно быть равно четверти длины волны СВЧ-излучения: 12,2 см/4=3.05 см.

В этом зазоре образуется стоячая электромагнитная волна, которая именно в месте прилегания дверцы к корпусу имеет нулевое амплитудное значение, поэтому волна наружу не распространяется. Вот таким элегантным способом решается вопрос защиты от СВЧ излучения при помощи самих СВЧ-волн. Такой способ защиты в науке называется СВЧ дроссель.

Для предотвращения включения СВЧ-печи с открытой камерой существует система микропереключателей, контролирующих положение дверцы. Обычно таких переключателей не менее трех: один выключает магнетрон, другой включает лампочку подсветки даже при неработающем магнетроне, а третий служит для того, чтобы «информировать» блок управления о положении дверцы.

Микропереключатели расположены и настроены так, что они срабатывают только при закрытой рабочей камере микроволновки.

Микропереключатели на дверце также часто называют конечными выключателями.

Блок управления — мозг прибора

Блок управления есть у любой микроволновой печи и он выполняет две главные функции:

• Поддержание заданной мощности микроволновой печи.
• Отключение печи после истечения заданного времени работы.

На старых моделях электропечей блок управления представляли два электромеханических переключателя, один из которых как раз задавал мощность, а другой промежуток времени. С развитием цифровых технологий стали применяться электронные блоки управления, а сейчас уже и микропроцессорные, которые кроме выполнения двух главных функций могут еще и включать множество нужных и ненужных сервисных.

• Встроенные часы, которые, безусловно, могут быть полезны.
• Индикация уровня мощности.
• Изменение уровня мощности при помощи клавиатуры (кнопочной или сенсорной).
• Приготовление блюд или размораживание продуктов при помощи специальных программ, «зашитых» в память блока управления. При этом учитывается вес, а нужную мощность печь подберет сама.
• Сигнализация окончания программы выбранным звуковым сопровождением.

Кроме этого, у современных моделей есть верхние и нижние грили, функция конвекции, которыми также «руководит» блок управления.

В блоке управления есть свой источник питания, обеспечивающий работу блока и в дежурном, и в рабочем режиме. Важным компонентом является релейный блок, который коммутирует по командам силовые цепи магнетрона и гриля, а также цепи вентилятора, встроенной лампы и конвектора. Блок управления связан шлейфами с клавиатурой и панелью индикации.

Занимательное видео с рассказом о принципе работы СВЧ-печей

Посмотрите как просто объясняется то, благодаря чему работает этот удивительный прибор.