Как работает микроволновка принцип работы?

Принцип работы микроволновой печи

Принцип действия микроволновой печи и возможности устройства

Принцип работы микроволновой печки заложен в ее названии — воздействие на тело (в данном случае продукты) — сверхвысокочастотным излучением (СВЧ-излучением или просто СВЧ).

Под воздействием высокочастотных электромагнитных колебаний продукты нагреваются до высокой температуры, что позволяет разогревать или даже готовить блюда без использования классических термонагревателей.

Кстати, этот же метод используется не только для приготовления пищевых продуктов, но и для тепловой обработки технических изделий: отжига и закалки, скажем, сверл, шестеренок, ножей и т. п.

Главное условие, необходимое для работы микроволновки, — наличие в объекте так называемых полярных молекул.

Именно на них и воздействует электромагнитное поле прибора. К счастью, практически во всех продуктах питания (за исключением, разве что, полностью обезвоженных) присутствует вода, которая и состоит из таких молекул.

Попадая в мощное переменное электромагнитное поле, такие молекулы начинают быстро менять свое положение, следуя за постоянно изменяющимся направлением магнитного поля. Благодаря переменному электромагнитному полю полярные молекулы воды начинают быстро вращаться.

Основное же отличие воздействия микроволнового излучения на объект от обычного трения или нагрева открытым пламенем состоит в том, что нагревается не только поверхность предмета, но и глубинные его слои.

Это обусловлено тем, что СВЧ излучение действует не только на поверхности объекта, но и проникает вглубь него, заставляя молекулы двигаться и нагреваться.

Глубина проникновения зависит от частоты излучения. И для стандартных микроволновых печей, работающих на частоте 2.4 ГГц, составляет 1.5–2.5 см. Нетрудно догадаться, что, к примеру, пирожок, помещенный в СВЧ печь, прогреется полностью и равномерно и изнутри, и снаружи. Причем сделает он это за самое короткое время, поскольку скорость нагрева тела в СВЧ поле составляет 0.3-0.5 градусов в секунду. 10 секунд — +5 градусов. Минута — +30 градусов.

Достоинства и недостатки

1. Высокая скорость прогрева. Поскольку обработка высокочастотным (ВЧ) полем ведется одновременно по всему объему, продукт разогревается исключительно быстро — за считаные минуты.
2. Равномерный прогрев. Благодаря равномерному прогреву нет необходимости нагревать его внешний слой до повышенной температуры. Это исключает подгорание.
3. Возможность автоматизации приготовления. При использовании СВЧ печи отпадает необходимость следить за процессом — мешать, переворачивать и пр. Достаточно указать вес и тип заложенного продукта и описать необходимую операцию: прогрев, готовка и пр. Все остальное прибор сделает самостоятельно.
4. Невозможность обжарки. СВЧ поле, в отличие от сковороды или гриля, прогревает продукты равномерно, а значит не в состоянии их зажарить до хрустящей корочки.

Единственным, казалось бы, недостатком является невозможность обжаривания, но и этот вопрос конструкторы решили, оснастив устройство обычными термоэлектронагревателями, как у электродуховки.

Устройство СВЧ печи

Сердцем любой подобной печки является специальный генератор, создающий высокочастотное электромагнитное поле большой интенсивности.

Называется он магнетроном.

Поле, им созданное, при помощи волноводов специальной конструкции направляется в камеру для продуктов.

Делает он это таким образом, что весь внутренний объем камеры «заполняется» полем равномерно, обеспечивая качественный прогрев продуктов любого объема.

Дополнительно этому способствует и вращающийся поддон, которым оснащают большинство микроволновок.

Магнетрон занимает самое почетное место под крышкой прибора.

Контролирует работу ВЧ генератора электронный блок, собранный на микропроцессоре.

Встроенные в блок микропрограммы позволяют устанавливать желаемый режим приготовления продуктов, контролируют температуру в камере, влажность, время приготовления.

Они же следят и за безопасностью использования печки — закрыта ли защитная дверца, нет ли пробоя изоляции, не поднялась ли температура внутри камеры выше критической и пр.

Управление контроллером осуществляется с пультов того или иного типа — кнопочных, сенсорных и пр.

Блок питания обеспечивает энергией всю электронику и сам магнетрон.

Принцип микроволнового воздействия

Принцип работы микроволновки кардинально отличается от обычных духовок. Продукты, пронизанные волнами сверхвысокочастотного диапазона, греются по всему объему, а не по поверхности, как при тепловом воздействии. Именно поэтому процесс разогрева/разморозки так краток.

Нагревание еды происходит благодаря физическому явлению — электромагнитные СВЧ-поля преобразуются в тепло. В СВЧ-печке греется только сам продукт, не тратится энергия на нагрев самой камеры, а значит, экономится энергия.

Микроволновое действие способно за минуты поднять температуру объекта до величины, необходимой пользователю. Это особенно удобно при разморозке: огромный кусок замороженного мяса можно разогреть за считаные минуты, не изменив его свойств.

Нагрев пищи спровоцирован действием высокочастотных волн, их частота — 2 450 МГц. Эти микроволны, проходя внутрь объекта, поляризуют молекулы воды. Под действием излучения молекулы строятся вдоль силовых линий электромагнитного поля.

Направленное перемещение молекул вызывает повышение температуры продукта по всему объему. Микроволны, проникая в глубину объекта на 2,5–3 см, разогревают молекулы воды, а разогретые участки объекта передают тепло далее — таким путем прогревается весь объем.

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:

1. 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.
2. Во-вторых, периметр дверцы оснащают дроссельным заслоном высокой частоты. Этот аппарат служит для понижения излучения до приемлемого уровня.
3. 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 микроволновки

Устройство и конструкция СВЧ-печи

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 0 – 100 0 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 0 С.

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 (V_F) диодов складываются. В результате в прямом и обратном включении высоковольтный диод будет иметь высокое сопротивление.

Так, например, для диода HVR-1X3 максимальное прямое напряжение (V_F) составляет 11V. Если учесть, что обычно падение напряжения на переходе в прямом включении (V_F) 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.

Также рекомендуем ознакомиться с книгой «Ремонт микроволновых печей».

Простыми словами о том, как работает микроволновая печь

СВЧ-печь — привычный атрибут современной кухни. В этой статье, эксперты Miele рассказывают о принципах работы микроволновой печи.

Принцип работы микроволновой печи

Аббревиатуру «‎СВЧ» расшифровывают как «‎сверхвысокочастотное излучение». Именно на нем основан принцип работы микроволновки. Нагрев пищи происходит под воздействием волн с частотой 2,4 МГц. Они нагревают наружный слой продуктов, проникая на глубину не более 3 сантиметров. Внутренняя часть прогревается за счет нагрева внешней.

При включении прибора происходит ускорение частиц — они поляризуют молекулы воды в разогреваемых блюдах, выстраивая их вдоль линий электромагнитного поля. Это движение вызывает нагрев продукта.

Как работает магнетрон в микроволновке

Магнетрон — основной элемент для работы микроволновой печи. Это электронная лампа, которая создает сверхвысокочастотное излучение. В основе принципа его работы лежит взаимодействие между магнитными полями — они создают высокочастотные колебания, за счет которых происходит нагрев в рабочей камере.

Устройство и принцип работы магнетрона в микроволновке:

1. Анодный блок. Установлен в сильном магнитном поле. Его создают постоянные магниты.
2. Между катодом и анодом происходит воздействие, которое создает электрическое напряжение.
3. Катод-электроны производят движение к аноду — их траектория изменяется магнитным полем, происходит их возвращение на катод.
4. При определенных значениях магнитного и электрического полей происходит следующее: электроны описывают окружность, проходят мимо анода, и производят возврат к катоду.
5. Вылетающие из катода электроны заменяют те, которые описали окружность.
6. Подобное движение вызывает постоянные высокочастотные колебания. Их выводят на волновод магнетрона.

Как безопасно использовать микроволновку

К основным правилам безопасного применения микроволновки относят:

1. Целевое использование. Прибор предназначен для применения в помещениях, на высоте ниже 2000 метров над уровнем моря. Сфера применения — бытовая.
2. Опасность выхода микроволн. СВЧ-печь запрещено использовать, если погнута дверца, ослаблены ее шарниры либо на корпусе / стенках рабочей камеры видны трещины и повреждения.
3. Правильное использование встраиваемых моделей. Не закрываем дверцу во время работы. Ее закрытие может приводить к застою нагретого влажного воздуха.
4. Правильный подбор посуды. Использование металлической посуды может приводить к повреждению магнетрона прибора. Не включаем прибор, если в нем нет продуктов и не осуществляем предварительный нагрев посуды.
5. Опасность взрыва закрытых емкостей. Не разогреваем жидкость в закрытых бутылках, продукты в контейнерах с крышкой. Повышение давление может приводить к взрыву внутри рабочей камеры.

Для безопасного использования микроволновки необходимо учитывать параметры ее подключения к электрической сети:

• запрещено подключение через многоместные розетки и удлинители;
• прибор подключают только к сети с заземлением.

Несоблюдение этих основных правил может приводить к поражению электрическим током и возгоранию. Основные правила пожарной безопасности при использовании микроволновки:

1. Не производят сушку трав, хлеба, булочек и их хранение в рабочей камере прибора. Возгораемые продукты с малым количеством жидкости могут быть высушены под воздействием излучения.
2. Прибор не предназначен для приготовления продуктов во фритюре. При приготовлении блюд с большим количеством масла и жира контролируем процесс. В случае возгорания — выключаем микроволновку и гасим пламя, оставляя дверцу закрытой.
3. Крепкие алкогольные напитки следует разбавлять перед нагревом.
4. Использование посуды из пластика, которая не предназначена для применения в СВЧ-печах, может привести к возгоранию устройства.

Правила безопасности для предотвращения получения ожогов:

1. При использовании гриля надеваем защитные рукавицы. Рабочая камера, решетка гриля и прочие элементы имеют высокую температуру.
2. Не нагреваем в приборе подушечки с зернами, вишневыми косточками и гелем. Их воспламенение возможно после изъятия из рабочей камеры.
3. Не используем прибор для дезинфекции предметов.
4. Перед разогревом жидкости перемешиваем ее. При доведении до необходимой температуры — не достаем ее в течении 20 секунд. Это связано с тем, что при нагреве с помощью СВЧ жидкость закипает неравномерно. Это может приводить к образованию пузырьков с задержкой во времени — при изъятии посуды с жидкостью из рабочей камеры.
5. Не разогреваем яйца, сваренные вкрутую. Для нагрева яиц в скорлупе используем специальную посуду. Яйца в скорлупе предварительно прокалываем.

В случае, если в доме присутствуют дети, необходимо объяснить им основные правила пользования прибором и опасность их нарушения. Детям до 8 лет запрещен доступ к СВЧ-печам.

Дополнительное оснащение микроволновки

В дополнительное оснащение микроволновок Miele входит:

• блюдо Гурмэ. Круглый противень для гриля с антипригарным покрытием;
• решетка для гриля. Для применения во всех режимах, кроме отдельного микроволнового.

Дополнительно для покупки доступны декоративные ручки для дверцы микроволновой печи. Их ассортимент представлен на сайте Miele.

Получайте подборку новых статей на электронную почту

Что такое микроволновая печь

Микроволновая печь – это бытовая техника, предназначенная для разогрева, разморозки и приготовления водородосодержащих продуктов методом облучения молекул сверхвысокочастотными, электромагнитными колебаниями — движение молекул (трение) приводит к разогреву продукта на глубине до 5 см. от его поверхности (зависит от мощности магнетрона).

Чем мощнее магнетрон в микроволновке, тем глубже проникновение электромагнитных волн в продукты, следовательно быстрее и разогрев.

Устройство и принцип работы

По элементу управления магнетроном, создающим магнитные волны, разделяют трансформаторные и инверторные микроволновые печи.

Микроволновая печь конструктивно состоит из:

1. Магнетрон, который непосредственно излучает микроволны.
2. Повышающий трансформатор или инвертор — подает высокое напряжение на магнетрон.
3. Металлический корпус (рабочая камера), в котором происходит разогрев пищи.
4. Охлаждающий вентилятор.
5. Волновод, обеспечивающий передачу излучения в камеру от магнетрона.
6. Вращающийся стеклянный столик.
7. Панель управления с кнопками и регуляторами.

Нагрев продукта в микроволновой печи основан на принципе дипольного сдвига – преобразования электромагнитного излучения в тепловую энергию. Под действием магнитного поля, которое вырабатывает магнетрон, полярные молекулы, содержащиеся в продукте, начинают сдвигаться, выстраиваясь согласно силовым линиям. Поскольку поле переменное меняется и направление движения.

Раскачиваясь и сталкиваясь между собой, молекулы увеличивают кинетическую энергию тела, что приводит к повышению его температуры.

Нагрев в результате диполярного сдвига зависит от свойств молекул и особенностей межмолекулярного взаимодействия. Частота излучения магнетрона 2,450 ГГц оптимально подобрана для воздействия молекул воды в жидком состоянии.

Отдельно можно отметить устройства, совмещающее в себе духовой шкаф. Подобное сочетание позволяет существенно экономить место на кухне.

Преимущества встроенной духовки с микроволновкой — большой выбор моделей и количество функций.

Существуют пользователи, которые считают, что СВЧ и микроволновка имеют разницу — микроволны и сверхвысокие частоты это одно и тоже.

Виды микроволновок

По типу конструкции микроволновки делятся на несколько видов:

1. Соло-модели. Это модели обладающие только функцией СВЧ, без дополнительных программ — предназначены только для разогрева и разморозки продукта.
2. С грилем. В камере установлен нагреватель (кварцевый или металлический ТЭН). Микроволновые печи с грилем способны не только разогревать пищу, но и запекать её как в обычной духовке. Количество, расположение и мощность нагревателей зависит от функциональных особенностей конкретной модели.
3. С конвекцией. В заднюю стенку внутренней камеры вмонтирован вентилятор, разгоняющий горячий воздух по всему объёму, обеспечивая равномерное запекание продукта.
4. Со встроенной пароваркой. Модели комплектуются контейнером, в который заливается вода. Внутри камеры микроволновки она разогревается до кипения и превращается в пар.
5. Инверторные печи. В таких СВЧ- печах трансформатор заменён электронной платой. В результате мощность снижается или повышается плавно, а не скачкообразно, как в традиционных моделях.

Особенности встраиваемых микроволновок описаны в этой статье.

Особенности эксплуатации

При эксплуатации микроволновой печи придерживайтесь следующих мер безопасности:

1. Не включайте пустую СВЧ печь.
2. Не включайте в розетку с повреждённым проводом.
3. Во избежание возгораний внутри камеры следите, чтобы продукты не перегревались.
4. Разогревайте продукты только в предназначенной для этого посуде: стеклянной, фарфоровой, изготовленной из термоустойчивого пластика. Металлическими ёмкостями разрешается пользоваться только в режиме гриля.
5. Вскрывайте герметичную упаковку, чтобы она не взорвалась внутри камеры — требуется отток скопившегося пара, чтобы снизить давление.

После готовки или разогрева пищи в микроволновой печи протирайте внутренние стенки влажной губкой. В противном случае остатки жира могут воспламениться при последующих включениях. Внешнюю и внутреннюю поверхность камеры протирайте влажной тряпкой без использования агрессивных чистящих средств, чтобы влага не попала в вентиляционное отверстие.

Параметры

Объём внутренней камеры

Все микроволновки в зависимости от объёма внутренней камеры условно делятся на три категории:

1. Объёмом до 20 литров. Отличаются небольшими габаритами и подходят для 1-2 пользователя. Курицу или индюшку целиком в такой печи не приготовить.
2. От 20 до 28 литров. Подходят для семьи из 3-4 человека. В камеру микроволновки такого объёма войдёт широкое блюдо и курица целиком.
3. Свыше 28 литров. Подойдёт для семьи из 5 человек и более. Модель оптимальна, если требуется готовить или разогревать одновременно большой объём пищи.

Гриль

С помощью гриля продукты готовят, а не просто их подогревают. Например, запекают овощи или жарят рыбу с корочкой.

Существует 2 основных типа гриля:

ТЭНовый. Это металлическая трубка с нагревательным элементом внутри, размещённый в верхней части камеры.

• Простота.
• Надёжность.
• Равномерный нагрев продукта.

Чтобы усилить мощность гриля и увеличить скорость приготовления пищи, внутри камеры может быть установлено несколько ТЭНов. В зависимости от конструкции они могут быть подвижными и неподвижными. Подвижные могут менять своё положение, обеспечивая равномерный прогрев продукта во время приготовления, и упрощая процесс уборки.

Кварцевый. Это кварцевая трубка с нагревательным элементом внутри, закрытая металлической решёткой. По сравнению с ТЭНовым грилем у него есть ряд преимуществ:

• Не занимает рабочее пространство камеры, поскольку скрыт в её потолке.
• Экономичен.
• Прост в уходе.

При этом кварцевый гриль не меняет положение и не обеспечивает равномерный прогрев продукта. В некоторых моделях встречается нижний гриль – встроенный в дно камеры инфракрасный нагреватель. СВЧ-печь с грилем стоит дороже соло-моделей, поэтому приобретать её стоит только, если владелец планирует готовить, а не просто разогревать пищу.

Внутреннее покрытие

Существует три основных вида покрытия внутренней камеры: эмаль, керамика, нержавейка. Они отличаются друг от друга трудоёмкостью в очистке и долговечностью.

1. Эмаль. Самое бюджетное покрытие. При длительном использовании эмаль желтеет, на ней могут появиться трещины и сколы. Покрытие трудоёмкое в уходе, требует специальных чистящих средств.
2. Керамика или биокерамика. Прочное, долговечное и доступное по цене покрытие. Легко чистится мягкими моющими средствами.
3. Нержавеющая сталь. Самое долговечное и дорогостоящее из всех видов покрытий в микроволновках — устойчиво к механическим повреждениям. Требует тщательного ухода – на глянцевой поверхности после готовки остаются брызги и капли жира. Такое покрытие нежелательно чистить абразивными веществами, оставляющие царапины.

Панель управления

Существует 3 типа управления СВЧ-печью:

1. Механическое. Представляет собой 2 регулятора: один задаёт мощность, другой время разогрева. Достоинства такого типа управления – простота и низкая стоимость. Недостаток – нельзя точно выставить время приготовления. В моделях с механическим типом управления легко перегреть блюдо.
2. Кнопочное. В моделях с кнопочным типом управления устанавливают дисплей, на котором отображается точное время приготовления. Такие СВЧ-печи могут не только разогревать, но и готовить разные блюда. Кнопочное управление уступает в надёжности механике, но превосходит сенсор.
3. Сенсорное. Самый современный и востребованный тип управления. Отличается большим выбором программ по разогреву и приготовлению продукта, даёт возможность точно выставить время работы печи. Кнопки и выступающие части отсутствуют, поэтому за панелью легко ухаживать. Единственный недостаток – высокая цена.

Человеку, который берёт СВЧ печь просто для разогрева пищи стоит обратить внимание на бюджетные модели с механическим управлением. Если прибор приобретают, чтобы готовить в нём, лучше остановить свой выбор на устройстве с сенсорной панелью.

Мощность

Мощность – это одна из базовых характеристик микроволновой печи. Именно от неё зависит, как быстро разогреется и приготовится блюдо. Мощность соло-моделей колеблется в диапазоне 500 – 1100 Вт. Чем выше этот показатель – тем быстрее разогреется продукт. У моделей с грилем мощность увеличивается до 1500 Вт.

В режиме гриля устройство потребляет больше всего электроэнергии. В СВЧ-печах с конвекцией этот показатель достигает 2 кВт. Чем выше мощность – тем выше цена модели и затраты по электроэнергии.

Дополнительные функции и приспособления

Именно они определяют возможности микроволновой печи. Выделим самые известные:

• Автоприготовление. Программа, которая подбирает время приготовления и мощность в зависимости от веса и наименования продукта.
• Контейнер-пароварка. Бюджетный аналог встроенной пароварки. В контейнер с двойным дном заливается вода, которая закипает во время приготовления и превращается в пар.
• Блокировка от детей. Встречается в моделях с сенсорным и кнопочным управлением. При включённой блокировке панель управления не реагирует на нажатие кнопок.
• Вертел. Металлический штырь, который вращается внутри камеры. На вертеле запекают большие куски мяса, шашлык, овощи.
• Очистка паром — облегчает процесс ухода за внутренней камерой, размягчает засохшие пятна жира и грязи.
• Отложенный старт — поможет приготовить или разогреть блюда к нужному времени.
• Отключение звуковых сигналов – функция актуальна для пользователей, кому мешают громкие звуки, например, если спит маленький ребенок.

Не будут лишними и дополнительные аксессуары, идущие в комплекте – вертела, колпаки, чаши для пара, посуда для запекания, многоуровневые подставки и т.д.

Самая частая неисправность микроволновок

Практически все модели часто подвержены одной неисправности. В определенный момент микроволновка не реагирует на нажатие кнопок или повороту рычагов. Как правило, происходит это из-за засорения или выхода из строя микропереключателей, предназначенных для защиты от случайного включения при открытой дверце: на дверце присутствуют замки с выступающими частями, которые замыкают/размыкают минимум 3 микропереключателя, соединенных последовательно.

Повреждение одного не даст сработать остальным. Чаще это просто засорение, и в домашних условиях легко диагностируется резким захлопыванием дверцы. Если при резком захлопывании дверцы микроволновки управление реагирует на нажатие и печь включается, требуется заменить микропереключатель или очистить прилегающий к нему механизм (обычно загрязняется жиром).

Производители

Выделим несколько производителей, чья продукция занимает лидирующие позиции на рынке сбыта:

1. LG. Широкий модельный ряд и доступная цена обеспечивают популярность потребителей.
2. Samsung. Устройства, выпускаемые под этим брендом, отличаются разнообразным дизайном, надёжностью и практичностью.
3. Panasonic. Это первая компания, выпустившая микроволновую печь с инвертором. Продукция отличается надёжностью и функциональностью.
4. Bosh. Немецкий бренд производит технику премиум-класса. Отличительные черты – современный дизайн и надёжность.

Будем рады оценке «Понравилось» или «Не понравилось» и комментарию, о том, что именно не понравилось в статье. Если оценили материал отрицательно и прокомментировали, мы постараемся его улучшить — нам важно знать Ваше мнение!

Как работает микроволновая печь

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:

Из пушки начали обстреливать щель в листе непрозрачного материала, позади поставили чувствительный экран и начали регистрировать интенсивность. Получился отпечаток исходной щели, спроецировавший лучи пушки.

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.

Воздействие волн на пищу

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.