Устройство микроволновки
Главная деталь в любой СВЧ печи – это магнетрон. Магнетрон – это такая специальная вакуумная лампа, которая создаёт СВЧ-излучение. СВЧ-излучение весьма интересным образом воздействует на обычную воду, которая содержится в любой пище.
При облучении электромагнитными волнами частотой 2,45 ГГц молекулы воды начинают колебаться. В результате этих колебаний возникает трение. Да, обычное трение между молекулами. За счёт трения выделяться тепло. Оно то и разогревает пищу изнутри. Вот так вкратце можно объяснить принцип действия микроволновки.
Конструкция микроволновки.
Конструктивно микроволновая печь состоит из металлической камеры, в которой приготавливается пища. Камера снабжена дверцей, которая не позволяет излучению выйти наружу. Для равномерного разогрева пищи внутри камеры установлен вращающийся столик, который приводится в движение мото-редуктором (мотором), который сокращённо называется T.T.Motor (Turntable motor).
СВЧ-излучение генерируется магнетроном и через прямоугольный волновод подаётся в камеру. Для охлаждения магнетрона во время работы служит вентилятор F.M (Fan motor), который прогоняет холодный воздух через магнетрон. Далее нагретый воздух от магнетрона через воздуховод направляется в камеру и также используется для нагрева пищи. Через специальные неизлучающие отверстия часть нагретого воздуха и водяной пар выводится наружу.
В некоторых моделях СВЧ-печей для формирования равномерного нагрева пищи используется диссектор, который устанавливается в верхней части камеры микроволновки. Внешне диссектор напоминает вентилятор, но он предназначен для создания определённого типа СВЧ-волны в камере так, чтобы осуществлялся равномерный прогрев пищи.
Электрическая схема микроволновки.
Давайте взглянем на упрощённую электрическую схему рядовой микроволновки (кликните для увеличения).
Как видим, схема состоит из управляющей части и исполнительной. Управляющая часть, как правило, состоит из микроконтроллера, дисплея, кнопочной или сенсорной панели, электромагнитных реле, зуммера. Это "мозги" микроволновки. На схеме всё это изображено отдельной платой с надписью Power and Control Curcuit Board. Для питания управляющей части микроволновки используется небольшой понижающий трансформатор. На схеме он отмечен как L.V.Transformer (показана только первичная обмотка).
Микроконтроллер через буферные элементы (транзисторы) управляет электромагнитными реле: RELAY1, RELAY2, RELAY3. Они включают/выключают исполнительные элементы СВЧ-печи в соответствии с заданным алгоритмом работы.
Исполнительные элементы и цепи — это магнетрон (Magnetron), мото-редуктор столика T.T.Motor (Turntable motor), охлаждающий вентилятор F.M (Fan Motor), ТЭН гриля (Grill Heater), лампа подсветки O.L (Oven Lamp).
Особо отметим исполнительную цепь, которая является генератором СВЧ-излучения.
Начинается эта цепь с высоковольтного трансформатора (H.V.Transformer). Он самый здоровый в микроволновке. Собственно, это и не удивительно, ведь через него нужно прокачать мощность в 1500 — 2000 Вт (1,5 — 2 kW), необходимых для магнетрона. Выходная же (полезная) мощность магнетрона 500 — 850 Вт.
К первичной обмотке трансформатора подводится переменное напряжение сети 220V. С одной из вторичных обмоток снимается переменное напряжение накала 3,15V. Оно подводится к накальной обмотке магнетрона. Накальная обмотка необходима для генерации (эмиссии) электронов. Стоит отметить, что ток, потребляемый этой обмоткой, может достигать 10A.
Другая вторичная обмотка высоковольтного трансформатора, а также схема удвоения напряжения на высоковольтном конденсаторе (H.V.Capacitor) и диоде (H.V. Diode) создаёт постоянное напряжение в 4kV для питания анода магнетрона. Ток анода небольшой и составляет где-то 300 мА (0,3A).
В результате электроны, эмитированные накальной обмоткой, начинают своё движение в вакууме.
Особая траектория движения электронов внутри магнетрона создаёт СВЧ-излучение, которое и нужно нам для нагрева пищи. СВЧ-излучение отводится из магнетрона с помощью антенны и поступает в камеру через отрезок прямоугольного волновода.
Вот такая несложная, но весьма изощрённая схема является неким СВЧ-нагревателем. Не стоит забывать, что сама камера СВЧ-печи является элементом данного СВЧ-нагревателя, так как представляет, по сути, резонатор, в котором возникает электромагнитное излучение.
Кроме этих элементов в схеме микроволновой печи есть множество защитных элементов (см. термовыключатели KSD и аналоги.). Так, например, термовыключатель контролирует температуру магнетрона. Его штатная температура при работе где-то 80° – 100°C. Этот термовыключатель крепится на магнетроне. По умолчанию он не показан на упрощённой схеме.
Другие защитные термовыключатели подписаны на схеме, как OVEN THERMAL CUT-OUT (устанавливается на воздуховоде), GRILL THERMAL CUT-OUT (контролирует температуру гриля).
При наличии нештатной ситуации и перегреве магнетрона термовыключатель размыкает цепь, и магнетрон перестаёт работать. При этом термовыключатель выбирается с небольшим запасом — на температуру отключения 120 – 145°C.
Весьма важными элементами микроволновой печи являются три переключателя, которые встроены в правый торец камеры СВЧ-печи. При закрытии передней дверцы два переключателя замыкают свои контакты (PRIMARY SWITCH – главный выключатель, SECONDARY SWITCH– вторичный выключатель). Третий – MONITOR SWITCH (контрольный выключатель) – размыкает свои контакты при закрытии дверцы.
Неисправность хотя бы одного из этих выключателей приводит к неработоспособности микроволновки и срабатыванию плавкого предохранителя (Fuse).
Чтобы снизить помехи, которые поступают в электросеть при работающей СВЧ-печи, имеется сетевой фильтр — NOISE FILTER.
Дополнительные элементы микроволновки.
Кроме базовых элементов конструкции, микроволновка может быть оснащена грилем и конвектором. Гриль может быть выполнен в виде нагревательного элемента (ТЭН’а) или инфракрасных кварцевых ламп. Эти элементы микроволновки очень надёжны и редко выходят из строя.
Нагревательные элементы гриля: металло-керамический (слева) и инфракрасный (справа).
Инфракрасный нагреватель представляет собой 2 последовательно включенные инфракрасные кварцевые лампы на 115V (500 — 600W).
В отличие от микроволнового нагрева, который происходит изнутри, гриль создаёт тепловое излучение, которое разогревает пищу снаружи внутрь. Гриль разогревает пищу медленнее, но без него невозможно приготовить поджаристую курочку .
Конвектор — это, не что иное, как вентилятор внутри камеры, который работает в паре с нагревателем (ТЭН’ом). Вращение вентилятора обеспечивает циркуляцию горячего воздуха в камере, что способствует равномерному прогреву пищи.
Про фьюз-диод, высоковольтный конденсатор и диод.
Элементы в цепи питания магнетрона обладают интересными свойствами, которые нужно учитывать при ремонте микроволновки.
Так, по умолчанию, высоковольтный конденсатор (H.V.Capacitor) имеет встроенный резистор.
Он служит для разряда конденсатора. Дело в том, что конденсатор находится под высоким напряжением (2 кВ), и поэтому после выключения СВЧ-печи требуется его разряд. Это предохранительная мера. Также бывает, что резистор внутри конденсатора перегорает, и конденсатор не разряжается. Поэтому перед проведением ремонта микроволновки рекомендуется принудительно разряжать конденсатор на корпус.
Внешний вид высоковольтного конденсатора 1.0µF * 2100V AC.
Высоковольтный диод (H.V. Diode) является комбинированным элементом и состоит из целой вереницы последовательно включенных диодов. Это позволяет составному диоду работать с высоким напряжением. Но в этом кроется подвох. Дело в том, что протестировать такой диод стандартной методикой проверки не удастся. Мультиметр просто не сможет "открыть" такой диод из-за того, что пороговое (прямое) напряжение отпирания (VF) диодов складываются. В результате в прямом и обратном включении высоковольтный диод будет иметь высокое сопротивление.
Так, например, для диода HVR-1X3 максимальное прямое напряжение (VF) составляет 11V. Если учесть, что обычно падение напряжения на переходе в прямом включении (VF) у кремниевых диодов составляет 1 — 1.1V, то получается, что в диоде HVR-1X3 ориентировочно смонтировано 10 последовательно включенных диодов.
Максимальное постоянное обратное напряжение такого диода — 12kV!
В некоторых микроволновых печах параллельно высоковольтному конденсатору устанавливается фьюз-диод (защитный диод). По сути, фьюз-диод — это двунаправленный высоковольтный супрессор. Он служит для того, чтобы защитить конденсатор от завышенного рабочего напряжения, которое чревато выходом из строя последнего. Но на практике чаще бывает так, что он сам и выходит из строя. В таком случае ремонтники просто удаляют его из цепи, как ненужный аппендикс. На деле оказалось, что микроволновки прекрасно работают и без такого диода.
Для тех, кто желает более детально разобраться в устройстве СВЧ-печей, подготовлен архив с сервисными инструкциями микроволновых печей (Daewoo, SANYO, Samsung, LG). В инструкции приведены принципиальные схемы, схемы разборки, рекомендации по проверке элементов, список комплектующих.
Как работает микроволновая печь
Если вам пришел в голову вопрос, как работает микроволновка, то ответить на него будет несложно, 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 микроволны, будет рассказано ниже.
Принцип работы СВЧ-волн
Для работы микроволн необходимы дипольные молекулы. Они заряжены одновременно и положительно, и отрицательно. Таких молекул более чем достаточно в овощах, фруктах и мясной продукции. Средняя концентрация, к примеру, в килограмме рыбы составляет несколько миллионов частиц. В обычной среде, без электрического поля, молекулы находится в хаотичном состоянии. Но как только начинает работать магнетрон в СВЧ-печке, то частицы выстраиваются в определённом порядке. Положительно заряженные направляются в одну сторону, а отрицательно – в другую. В момент смены полярности молекулы меняет своё направление на противоположное, разворачиваясь на 180 градусов.
СВЧ волны вызывают разворот молекул
Микроволны в классических СВЧ-моделях двигаются на частоте в 2450 МГц, где каждый герц равен одному колебанию в секунду. Смена поля происходит 2 раза за период одной волны. После включения печки частицы ускоряются, начинают тереться друг о друга, наращивая температуру в камере. Причём волны затрагивают только лишь поверхностный слой, проникая в пищу не глубже 3 см.
С оглядкой на физику теплопроводности можно сделать вывод, что если необходимо разогреть какой-то крупный объект, то гораздо практичнее выставить мощность устройства на средний уровень. Таким образом продукт прогреется заметно лучше, пусть и с бо́льшими временными затратами. Если же включить микроволновую печь на полную мощность, то внешняя оболочка объекта будет буквально кипеть, тогда как внутренности останутся прохладными.
Устройство СВЧ-техники
Все микроволновые печи без исключения включают в себя ряд обязательных элементов: камера, интерфейс управления, блок генерации СВЧ-волн и защитные системы. На функциональность, стоимость и другие эксплуатационные качества влияют уже отдельные конструкционные особенности. Разберём главные элементы оборудования.
Магнетрон
Именно это устройство генерирует волны в камере, которые воздействуют на молекулы в пище, в следствие чего и происходит нагрев. Причём для подогрева продуктов какая-то внешняя тепловая стимуляция не нужна. Поэтому внутри камеры температура никогда не превышает отметки в 100⁰С.
Анод устройства имеет форму цилиндра с отдельными плоскостями. Внутри конструкции находится катод с элементом накаливания. По краям магнетрона проходят магниты кольцевидной формы. Создаваемое поле мешает электронам передвигаться от катода к аноду, образуя эффект вращения.
В результате за счёт проволочной петли в камеру проникает сверхвысокочастотное поле (СВЧ). Магнетрон становится активным, как только получает достаточное напряжение, а это порядка 3000-4000 В. Такие показатели предполагают наличие высоковольтного трансформатора.
Магнетрон и другие элементы микроволновки
Защитные системы
Главная задача систем – не допустить выход из строя ключевых элементов СВЧ-печи, причём как электронных, так и аппаратных. Подобная техника снабжена многоуровневой защитой: предохранители первичные, вторичные и дополнительные. Последние могут быть самыми разными и зависят от конкретной модели.
Если один из этапов проверки не был пройден, то есть, сработает хотя бы один из предохранителей, то оборудование попросту выключится. К примеру, при открытой дверце напрочь блокируется запуск магнетрона.
Блок управления
Интерфейс может быть либо механическим, либо электронным. Первый отличается повышенной надёжностью, потому как перегорать там нечему в принципе. Чаще всего механический интерфейс состоит всего из двух шайб, регулирующих время и мощность нагрева. Как такового функционала здесь нет.
Электронное управление предполагает обилие всевозможных режимов. Посредством кнопок или сенсорного дисплея можно задать желаемую температуру в камере, обозначить время на таймере, выбрать автоматическую программу готовки и многое другое.
СВЧ-печь с сенсорной панелью управления
Все выбранные параметры отображается на ЖК-экране. Модели с электронным управлением встречаются в среднебюджетном и премиальном секторах. Интерфейс отличается удобством, но электроника гораздо чаще выходит из строя, чем механика. К тому же, ремонт первой влетит в серьёзную сумму.
Электрическая схема
Все бытовые модели СВЧ-печей выполнены по одной и той же схеме, а основные блоки располагаются в штатных местах. Техника прошлых поколений отличается только исполнением интерфейса управления. Современные устройства оснащаются электронным блоком, а силовой трансформатор заменён на более эффективный инвертор.
Дополнительные элементы
В продаже можно встретить технику трёх видов: классическую, с грилем, с конвекцией и грилем. В обычной печке можно разогреть продукты, разморозить их, и только. Тогда как наличие гриля и/или конвекции расширяет возможности оборудования. Естественно, что дополнительные элементы заметно прибавляют стоимости печи и увеличивают расход электроэнергии.
Модели с конвекцией оснащаются вентилятором, позволяя качественно поджарить продукты. Пища равномерно запекается и в результате покрывается хрустящей корочкой. В печах с грилем можно поджарить курицу, пирожки и другие блюда. Такой тандем легко заменяет обычную духовку.
Вентилятор равномерно распределяет тепло по камере
Грили в СВЧ-печах могут быть трёх типов – кварцевые, угольные или на ТЭНе. В первом случае мы имеем скрытый за металлической сеткой элемент, который быстро нагревается, расходует заметно меньше энергии, чем остальные разновидности, и в обслуживании не нуждается.
Угольные грили хороши тем, что практически полностью копируют открытый огонь. Блюда на выходе получаются такими же сочными, как если бы их готовили на мангале или в газовой духовке. Нагревательный элемент выполнен из углеволокна и привередлив в обслуживании.
Грили на ТЭНе универсальны. Их сравнительно легко обслуживать – чистить и менять. Трубки могут располагаться либо сверху, либо снизу. Но есть модели с двумя нагревательными элементами и даже с подвижным грилем, где ТЭН опускается при готовке и встаёт на место, когда технику отключают.
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.
Опасны ли микроволны
Споры о вреде СВЧ-печей 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. Надежность этой техники подтверждена на практике в течение нескольких десятилетий.
Устройство и принцип работы микроволновой печи
Микроволновая печь уже давно заняла одно из ведущих мест на кухне у многих людей. Это отличная недорогая техника, которая позволяет разогреть пищу в считаные минуты, разморозить продукты и даже их приготовить. На рынке уже появилось много приборов, которые могут полноценно заменить духовую печь, пароварку и гриль.
Чем выше востребованность бытового прибора, тем чаще люди интересуются принципом работы микроволновки, её конструкцией и устройством отдельных деталей. Также вызывает вопросы и опасность использования этой техники для человека. Как работает микроволновка, главные особенности электромагнитного излучения – это и будет рассмотрено в этой статье.
Какие бывают микроволновые печи
Прежде чем «погрузиться» вовнутрь прибора, нужно определить, какие микроволновые печи сейчас представлены на рынке. Функционал подобной техники значительно расширился, теперь это не просто печь для разогрева пищи, но и пароварка, гриль, в ней записаны программы для автоматической готовки продуктов. Некоторые модели даже могут заменить духовой шкаф, ведь не уступают ему в мощности нагрева.
Первая микроволновая печь была изобретена ещё в 1947 году, она была огромной, в человеческий рост. Конечно, она не использовалась для дома, только для промышленных предприятий, госпиталей. Главной проблемой стал её перегрев, особенно при высокой частоте микроволновых колебаний, и уже спустя некоторое время для неё придумали водную систему охлаждения. Далее установка становилась всё меньше, приобретая более компактный вид. Спрос был небольшой, но уже тогда производители знали, что в будущем эта техника найдёт своё место на кухне у миллионов хозяек.
В 1966 году микроволновка уже была компактной, но пища разогревалась неравномерно, поэтому был придуман специальный поворотный столик, который помогал исправить эту неприятную особенность техники. Сейчас изобрели установки, которые не нуждаются в подобном дополнении, но раньше это изобретение считалось прорывом.
Сейчас достаточно техники для кухни, чтобы выбрать свою модель и купить неплохой вариант даже за небольшую цену. Поэтому производители постоянно стараются модернизировать её, чтобы сделать более востребованной на бытовом рынке, и распродать как можно больше товара.
Принцип действия микроволновой печи также может отличаться. Конечно, в каждой технике нагревание ведётся с помощью СВЧ-излучения, но дополнительные детали делают её функционал более разнообразным.
Виды микроволновых печей.
Приготовление простых блюд
Это стандартные модели, которые сейчас доступны на рынке. Но чтобы выбрать себе идеальный вариант, нужно ознакомиться с другими составляющими, которые влияют на тип техники. По размеру камеры они могут быть небольшие, что снизит энергопотребление, но значительно сократит возможности печи. До 19 литров будет достаточно, чтобы разогреть еду, поставить продукты на разморозку. Но в подобных моделях ни гриля, ни конвекции не будет, ведь конструкция не позволяет вместить в неё дополнительные детали.
Наибольшей популярностью пользуются средние модели – 20-25 литров. Это хороший вариант для всей семьи, функционал может быть значительно расширен дополнительными режимами. При желании можно заменить духовку микроволновой печью, если она больших размеров – 26–32 литров. Владельцы ресторанов и промышленных кухонь имеют более объёмную технику, но покупать её для дома нет необходимости.
Тип управления в микроволновых печах также очень разнообразный:
- механический;
- сенсорный;
- кнопочный;
- смешанный.
Самым точным и удобным будет сенсорный тип, но модели с другим управлением стоят гораздо дешевле, поэтому это необязательное условие для нормальной работы техники. К тому же механическое управление считается самым долговечным и надёжным. Рычаг не изнашивается в течение продолжительного времени, и его можно легко заменить. Смешанные виды используются в духовках с широким функционалом для более точного управления.
СВЧ с грилем
Это микроволновка СВЧ, в которую добавлен дополнительный нагревательный элемент, чтобы подрумянивать пищу. Это может быть трубчатый электронагреватель или кварцевая лампа в зависимости от модели. Чаще всего это волнообразно изогнутая трубка, которая расположена на верхней внутренней панели. Такая СВЧ-печь обеспечивает равномерный прогрев продуктов и запекание сверху, поэтому пища получается румяной, но сочной. Единственный недостаток таких моделей – высокое энергопотребление.
Несмотря на то что нагревательный элемент кварцевого СВЧ-гриля – стеклянная трубка, эта система позволяет получить блюдо с дымком, будто оно готовилось на открытом огне. Лампа может быть установлена как вверху, так и в боковых и нижних панелях, она не энергозатратная, но стоимость таких устройств высоковата.
Микроволновая печь с конвекцией
Принцип работы СВЧ печи с вентилятором – распространение тепла с движением воздуха. В них уже можно не только разогревать и размораживать пищу, но и полноценно её готовить, используя печь как духовой шкаф. Благодаря потоку воздуха высокая температура не поднимается, а циркулирует, обволакивая пищу, что ускоряет процесс готовки блюда.
На СВЧ-волны в микроволновке эта система не действует, только на тёплый воздух, поэтому она не изменяет их направление. Её можно уже использовать для мяса, запеканок, запекания овощей. Продукты из теста в ней лучше не готовить, ведь специфика нагрева в этой технике всё же отличается от стандартного духового шкафа.
СВЧ с инвертором
Основное отличие этой модели от обычной бытовой микроволновки – отсутствие трансформатора. Он заменяется на электронный блок управления. Его габариты несколько меньше, поэтому приборы с одинаковым объёмом камер всё равно будут отличаться между собой. Принцип работы также будет немного иным. Конечно, в основе его стоит генерация волн в микроволновке магнетроном, но его распространение и регуляция разная.
Инверторный режим позволяет регулировать мощность, а не выбирать отдельный температурный диапазон. Стандартная микроволновая печь сделать это не позволяет. В результате этого процесса структура пищи меньше повреждается, она не пересушивается из-за излишнего микроволнового излучения.
Из-за такого изменения пища, приготовленная в инверторной печи, будет немного вкуснее, как поясняет производитель данного устройства. Но цена такой техники гораздо выше, поэтому при выборе бюджетных моделей попробовать её функционал не удастся.
С равномерным распределением микроволн
Это ещё одна новая модель, которая активно рекламируется на рынке бытовых микроволновок. Её преимущество в расположении магнетрона. Если в стандартных моделях он находится сбоку, то здесь его переместили вниз, чтобы микроволны распространялись по камере более равномерно. Над магнетроном располагается вращающийся разделитель волн, но при осмотре камеры его не видно. Эта конструкция обходится без стандартного поворотного столика, который ранее присутствовал в каждой микроволновой печи.
Мини-микроволновки
Это модели соло, в которых не может быть гриля или конвектора ввиду небольших габаритов. Конечно, её производительность зависит от того, на какой частоте работает техника, но она не может похвастаться большим выбором режимов приготовления пищи. Чаще всего они не обладают богатым функционалом, подходят только для разогрева продуктов.
Их главное преимущество – компактность, благодаря которой техника не занимает много места на кухне. Принцип работы не отличается, он полностью построен на работе СВЧ-излучателя. Коэффициент полезного действия микроволновой печи с маленькими габаритами намного меньше, ведь в ней используется менее мощный магнетрон.
На чём основан принцип работы микроволновки
Прежде чем рассматривать работу и устройство магнетрона, нужно узнать, что такое СВЧ-излучение, с помощью которого и функционирует нагревательная часть прибора. Главная составляющая принципа работы микроволновой печи – излучение сверхзвуковой частоты колебаний. Разогрев пищи происходит путём воздействия на неё электромагнитных волн длиной от 1 мм до 1 м. В большинстве микроволновок, которые используются в быту, применяется частота колебаний 2450 МГц. Эта цифра была выведена не просто так, это считается мировым стандартом, которому должны следовать все производители бытовой техники.
Нагревание продукта происходит путём воздействия волны на дипольные молекулы. В большинстве случаев ими выступает вода. При влиянии на них молекулы начинают группироваться вдоль образующихся силовых линий, но учитывая высокую частоту колебания, они постоянно меняют своё местоположение – находятся в движении. При этом возникает трение, из-за которого и происходит нагревание.
Если вещество, не имеющее в составе дипольных молекул, подвергнуть СВЧ-излучению, оно не нагреется, ведь молекулы не придут в движение. Поэтому посуда, в которой ставится пища, не греется при правильно выставленном времени и режиме воздействия.
Проникают подобные микроволны только на глубину 1,5–2 см, а последующее нагревание пищи будет происходить уже из-за повышения температуры её поверхности. Главный механизм, обеспечивающий электромагнитный принцип работы устройства, называется магнетрон.
«Внутренности» микроволновой печи
В каждой электронике есть несколько основных видов деталей – это управляющая исполнительная цепь. Первая представляет собой своеобразный мозг, который задаёт команды. В микроволновой технике она начинается с блока питания. Управление может быть нескольких типов:
- механическое;
- электронное (кнопочное);
- сенсорное;
- смешанное.
В последнем используется и механический – наличие кранов, рычагов, и кнопочный. Это значительно расширяет функционал прибора, позволяя выбрать несколько СВЧ-режимов. Самым надёжным сейчас считается управление на механике, ведь оно имеет простую конструкцию.
Одна из основных частей устройства микроволновой печи – микропроцессор. Он рационализирует заданные команды, перенаправляя их к исполнительным составляющим – магнетрону и трансформатору. Внутри устройства можно заметить и дополнительные детали – предохранительные датчики, подсветку. В более расширенных печах отдельные провода будут подходить к вентилятору для конвекции и грилю.
Назначение вентиляторов
Можно встретить 2 типа вентиляторов, встроенных в микроволновую печь – для конвекции и охлаждения устройства. Второй присутствует в системе всегда в обязательном порядке. Он устанавливается для того, чтобы предотвратить перегревание и поломку системы. Благодаря циркуляции воздуха, поверхность камеры и механизмов будет греться медленнее в зависимости от того, на какой частоте работает микроволновка.
Если эта установка выходит из строя, пользоваться техникой уже нельзя, ведь она в любую минуту может сломаться из-за излишнего термического воздействия. Вентилятор для конвекции работает немного по другому принципу. Как известно, тёплый воздух поднимается, а холодный, соответственно, опускается. Конвекторный вентилятор его смешивает, в итоге вокруг блюда образуется равномерная температура, оно быстрее готовится, не подгорает в отдельных частях.
На направление излучателя микроволновой печи движение воздуха не влияет, только на распределение тепла по камере устройства.
Термопредохранитель
Это очень важная деталь, которая не позволяет технике перегреваться из-за нарушения работы системы. Перебои в электропитании, перегрев, выход из строя вентиляторов охлаждения – все эти проблемы не смогут навредить прибору благодаря этой маленькой детали. Термопредохранитель имеет две части – механическую и электрическую. Последняя представляет из себя две (или больше) клемм, которые в определённом положении смыкаются между собой. Они подключены к электрической цепи и проводят ток.
Механическая часть предохранителя микроволновки состоит из термочувствительного металла, чаще всего используется алюминий, который под воздействием перепада температур деформируется. Если предохранитель начинает перегреваться, металлическая пластинка будет видоизменяться, размыкая клеммы электрической цепи. Соответственно, они не смогут проводить ток, аппарат отключится.
В зависимости от мощности и функционала, на которых работает микроволновая печь, температура её работы может быть разной. Это сказывается и на конструкции термореле. Если диапазон больше, микроволновка работает с высокой мощностью, используется более толстая металлическая пластина, и наоборот. Для регуляции каждого нагревательного элемента реле должно использоваться отдельно. Так, для магнетрона и ТЭНа гриля они будут разными, ведь критическая температура и тип подачи питания там отличается.
Дверца микроволновки
Описывая микроволновую печь, стоит отметить такую немаловажную деталь, как дверцу. Она не только закрывает камеру для поддержания правильной температуры, но и защищает человека, который печью пользуется, от электромагнитных волн. Поэтому вопросу: из чего состоит дверца микроволновки, нужно уделить большее внимание. Внутренняя стенка представляет собой термостойкое стекло или пластик в зависимости от стоимости техники. Она защищает внешнюю сторону от перегревания.
Далее в конструкцию двери входит основание, на которое нанесена специальная сетка с круглыми отверстиями. Такой вид она имеет неслучайно. Именно благодаря сетке электромагнитное излучение не проникает за границы техники и не наносит вреда человеку. Внешняя часть играет более косметическую роль, чаще она выполнена из пластика, но иногда и из металла (в более дорогих моделях).
Нужно заметить, что если дверца не закрывается герметично, не стоит пользоваться микроволновой печью, чтобы не навредить своему здоровью.
Устройство магнетрона
В состав микроволновой печи входит и генератор магнитных волн – магнетрон. Эта составляющая представляет собой магнитное устройство с расположенным на нём анодом и катодом. Для создания магнитного поля, которое способно разогреть пищу, необходим магнит высокой мощности или его электрический аналог. Анод и катод в этой системе необходимы для проведения электронов, а магнит направляет их параллельно оси магнетрона микроволновки. Чтобы привести электроны в движение, необходимо поднять температуру, что делается нагревательным элементом, проходящим в центре прибора.
Обязательное условие для функционирования этой системы – кольцевые составные части, чтобы излучение проходило равномерно. При нагревании в системе магнетрона микроволновой печи происходит движение электронов с катода на анод. С помощью магнитного поля они перенаправляются, меняя траекторию. Чтобы вся система работала, на магнетрон подаётся 3-4 тысячи вольт.
От мощности этого прибора сильно зависит функциональность микроволновки. Чем больше разных по частоте волн он может генерировать, тем больше режимов работы печки будет предоставлено пользователю. Несмотря на то что температура нагревания зависит от количества потреблённого тока, главной проблемой является функциональность магнита, его способность регулировать магнитное излучение. Чаще в моделях с большим количеством режимов устанавливают не обычный, а электромагнит, управление которым немного легче.
Система защиты и блокировки СВЧ
Как известно, электромагнитные волны микроволновых печей могут навредить здоровью человека, ведь они воздействуют на воду. Поэтому была разработана специальная система блокировки двери, которая не позволяет открыть дверцу во время работы прибора. Есть два типа блокировки дверей в СВЧ-печи – размыкающий цепь и запорный в зависимости от характеристики микроволновой печи.
Первый находится непосредственно в самой цепи подачи электропитания, а крюки двери – это клеммы, сквозь которые проходит ток. Во время работы микроволновки они сомкнуты, но стоит нажать на кнопку открытия дверей, цепь разрывается, и прибор отключается от питания.
Второй же механизм запирает дверь микроволновки, блокируя его в разъёме, чтобы исключить её случайное открытие. До автоматического выключения или нажатия кнопки «Пауза» замок будет крепко держать крючки, не позволяя им разомкнуться.
Блок управления микроволновки
Одна из основных частей блока управления – это микроконтроллер, который собирает и перенаправляет заданные команды. Можно смело заявить, что это главный мозг в устройстве и принципе действия аппарата. Состоит он из микросхемы, от которой отходят провода. Работа и внешний вид этого устройства зависит от типа управления – сенсорный, механический и электронный.
Механика работает с помощью таймера. Зачастую это два рычага, которые задают продолжительность и мощность излучения в микроволновке, но контролирующую функцию здесь выполняет только один. После поворота рычага происходит натяжение пружины, в результате чего приводится в действие двигатель поворотного столика и магнетрон.
Во время работы микроволнового устройства пружина вращает рычаг в обратном направлении. Её плотность обеспечивает точное следование заданным параметрам. После того как рычаг вернётся в первоначальное положение, активируется звонок и размыкается замок двери.
Электронный блок управления – это уже четырёхразрядный компьютер, который не только передаёт информацию, работая на функцию «Вкл.» и «Выкл.», но и контролирует точность выполнения дополнительных команд, влияя на КПД микроволновки. В таких приборах есть ряд полезных функций, кроме разогрева и размораживания продуктов – гриль, конвекция, особые температурные режимы.
Чтобы прибор правильно выполнял команды, устанавливается центральный интегральный микропроцессор. Нажимая кнопки, активируются отдельные порты ввода информации. После запуска они передаются на таймер, магнетрон и начинается процесс готовки. Принцип действия устройства с сенсорным управлением практически аналогичный.
Опасность микроволновки
Разобрав, как работает микроволновая печь, можно понять, что принцип её работы основан на воздействии на воду, приводя в движение её молекулы. Учитывая, что организм человека на 80% состоит из воды, она также может подвергаться этому процессу. Поэтому все открытые участки микроволновки экранированы, чтобы не допустить выхода волн за пределы камеры. Опасность представляет печь с повреждённой дверцей, если на ней есть участки без специальной сетки.
По поводу качества еды, приготовленной с помощью СВЧ-излучения, даже сейчас ведутся споры учёных. Многие считают, что печь повреждает её структуру, приводя молекулы в движение. Большинство физиков утверждают, что при нагревании пища не может измениться, ведь волны не влияют на состав, только на частоту колебания молекул. Поэтому во время процесса работы происходит только термическое воздействие.
Некоторые люди утверждают, что во время работы микроволновка излучает радиацию, но это в корне неверно. В состав прибора не входят радиоактивные компоненты, только магнитные, поэтому воздействовать другим способом она неспособна. Также электромагнитные волны, которые могут навредить человеку, должны иметь более высокую частоту колебаний.
Если правильно следовать технике безопасности, не включать неисправный прибор, воздействие электромагнитного излучения печи не сможет навредить человеку, что полностью исключает опасный фактор. Нужно постоянно следить, нормально ли работают все системы, особенно предохранители, не допускать перегрев прибора. Если обнаружены изменения в работе – грохот, чрезмерный шум или отсутствие признаков работы охлаждающего вентилятора, таким прибором пользоваться не стоит.