Как устроена микроволновка


Принцип работы и внутреннее устройство микроволновой печи

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.

Принцип действия

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.

Устройство микроволновой печи

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.

Читайте также: кто и когда изобрел микроволновую печь.

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.

Читайте также: каковы стандартные размеры микроволновки.

Несколько слов о нагреве

Устройство микроволновой печи включает в себя так называемый магнетрон. 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.

Принципиальная электросхема микроволновки

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.

Читайте также: что делать, если тарелка в микроволновке не крутится.

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.

Блок управления СВЧ-печью

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.

Читайте также: что делать, если кнопки на микроволновке не работают.

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

Немного о вреде микроволновок

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.

Читайте также: как продлить срок службы микроволновки.

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.

tehnika.expert

Устройство микроволновой печи

Микроволновая печь работает, пользуясь простым фактом: излучение 2,4 ГГц ударно поглощается водой. Пищевой продукт (даже печенье) содержит влагу. Мясо, овощи фрукты процентов на 60-90 образованы живительной влагой. Понятно, пропуская излучение частотой 2,4 ГГц через пищу, можно подогреть содержащуюся воду до приличного уровня. Устройство микроволновой печи позволит сделать. Близкую частоту занял WiFi, пользователи персональных компьютеров не поджариваются: излучение дозировано. Некоторые передатчики требуют получить разрешение перед использованием. Иначе ждите последствий, самым безобидным считаем повышение температуры тела. Страдают репродуктивная функция, иммунная система.

Внутри микроволновой печи

Сердцем микроволновой печи работает магнетрон. Испускает волны, нагревающие продукт. С какой мощность работает прибор. Как большинство электрических экземпляров бытовой техники, потребление мало зависит от того, что происходит с объектом труда. Температура магнетроном не отслеживается. Не так очевидно бросившим первый взгляд. Мощность газовой горелки падает по двум причинам:

  1. Потери кастрюли растут синхронно температуре.
  2. Эффективность нагрева падает с повышением жара.

Мощность отбирается от источника, преобразуется, вручается по месту назначения. Какой бы горячести ни было блюдо, получает фиксированное количество ватт каждый промежуток времени. Микроволновая печь управляется механическим программатором. Новое поколение приборов оснащено инфракрасным датчиком, измеряющим температуру пищи, гибко регулирующим скважность пачек питающих магнетрон импульсов. Условия готовки выдерживаются точно, стабильно, мощность микроволновой печи меняется, определяясь потребностями рецепта. Разумеется, потребление розетки не остается прежним.

Рассмотрим устройство магнетрона. Вакуумная камера изощренной формы, стенки которой образуют резонаторы выбранной длине волны (2,4 ГГц). Начальные колебания образованы пустотой. Вселенная неидеальна, микромир полон флуктуаций, порождающих процессы разной частоты. Благодаря резонаторам рост получают колебания, укладывающиеся в нужную длину волны. Прочие затухают. Чтобы электроны легче покидали катод, элемент накаляется переменным напряжением 6,3 В (примерное значение), подается разность потенциалов в единицы киловольт относительно положительного электрода. Получается демонстрируемая громадная мощность.

Приходилось слышать доводы за существование некоего напряжения: колебания образуются, не достигая анода. Получается якобы вечный двигатель, может греть, давать энергию. Господам теоретикам уместно напомнить: если петлей перестанет отбираться энергия, выходной ток станет нулевым. На анод не упадут электроны, нагрев отсутствует. Следовательно, домыслы хороши, когда требуется найти идеальный режим прибора, экономя энергию. Смысл глубок, идея витающих по спирали электронов, не достигающих анода, смотрится любопытно: отбор энергии Вселенной в произвольной точке пространства.

Принцип работы микроволновой печи целиком эксплуатирует ток розетки, уходящий питать магнетрон, греющий пищу. Волны снимаются петлей, находящейся в резонаторе. Передаются волноводу, создающему условия распространения волны 2,4 ГГц с минимальными потерями. Один открытый торец волновода касается рабочей камеры, прикрыт слюдяной пластиной, второй — закупорен. Штырь петли связи торчит ровно посередине, на расстоянии от ограничительной стенки, избегая мешать волнам отражаться в сторону рабочей камеры. Важный аспект, можно найти положение штырька, когда суммарное излученное поля равно нулю. Энергия сложится в канале противофазно, нагрев пищи отсутствует.

Высокочастотные колебания, образуя интерференционную картину, складываются, учитывая разницу фаз, количественно равна 180 градусов (противофаза) — получается полный нуль. Визуально наблюдаем, правильно сложив излучение двух лазеров (необходимо когерентное излучение). На уроках физики средних школ, ВУЗов часто демонстрируется подобное. Происходит с микроволновой печью. Картина поля изменчива. Внутри волновода излучение боле менее постоянно выходит в рабочую камеру, место дислокации тарелки изменяет процесс суперпозиции. Интерференционная картина определена размерами посуды, типом пищи. Мощность, преподносимая техническими характеристиками микроволновых печей, частично достигает съестного.

Много энергии гасится неправильным сложением фаз, фиксированное число улетучивается через дверцу. Суммарно КПД определяют, выставляя чаши, наполненные водой, греют от одной температуры до другой, пытаясь понять, оценить результат. Практически условия даже близко не стояли с опытом. Нацеливаем внимание читателей: микроволновая печь несовершенное устройство. КПД ниже 100%, вред может выйти немалый, будь экран поломан. Проверка – вопрос отдельный.

Практика показывает: металлическая сетка дверцы пропускает микроволновое излучение сотового телефона. Частота немного иная… Попробуем ноутбук и вайфай.

  1. Выключите прибор, вилку из сети повремените вынимать.
  2. Положите внутрь ноутбук с работающей сетью.
  3. Закройте дверцу.
  4. Наблюдайте уровень сигнала.

Ловит? Защита недостаточно эффективна. Держитесь от работающей микроволновой печи на почтительном расстоянии. Корпус прибора заземлен штатно, согласно общепринятым нормам. Полагаем, читатели потрудились выполнить предписания:

  1. Параметры микроволновых печей оценивали в лаборатории.
  2. Поле измерялось при работающем, загруженном приборе.
  3. Уровень не должен превышать норм.

Проблема проста: вопрос излучений, дозировки плохо изучен, измерениям доверять можно с натяжкой. Люди, работающие на предприятиях с излучениями, получают надбавку за вредность. Вопрос щекотливый, прибор пришел из США. Купите лучше мультиварку…

Микроволновая печь хороша разогреть быстро. Детские бутылочки с молоком ставят в камеру. Не стали бы использовать принцип действия микроволновой печи в этих целях. Решайте сами, как поступить. В Швейцарии провели опыты, обосновывающие нашу точку зрения. Противоположная поддерживается рекламой, силой лобби промышленников, недостаточной изученностью вопроса.

Работа микроволновой печи

Много хорошего узнали о микроволновых печах, интересно знать, как работают агрегаты. Внутри обычный сетевой фильтр, с которого в конечном итоге питается трансформатор. Выходных обмоток две. Одна достаточно символическая, представлена парой витков изолированного провода. Отсюда получается 6 вольт питания накала катода магнетрона микроволновой печи. Прочие обмотки намотаны проводом с лаковой изоляцией, выглядят повнушительнее. Напряжение вторичной части составляет 1-2 кВ. Затем следует выпрямитель, сформированный высоковольтным диодом, впечатляющего размера конденсатором. Диод заперт, идет процесс заряда, на другой полуволне катод окажется под удвоенным напряжением. Потенциал составит 2-4 кВ.

Импульсы питают магнетрон, выдающий энергию рабочей камере. Работа контролируется механическим программатором. Аналогичный, посложнее, стоит в стиральных машинах. Устройство микроволновой печи не требует сложных операций. Внутри набор кулачков, задающих режим работы гриля, факт включения магнетрона, мощность микроволн регулируется периодами работы/бездействия. Внутри стоит таймер, включаемый-выключаемый трансформатором. Процесс сопровождается обычным замыканием-размыканием цепи. Чтобы исключить искру, цепь дополняют реле, которое в начальный период времени не пускает ток на трансформатор, ждет, пока поднимется напряжение управляющего затвора. Элемент забирает удар, от качественного исполнения зависит многое.

В результате трансформатор включается в цепь, выключается. Синхронно функционирует магнетрон. Вот как работает микроволновая печь. Современные модели в режиме измерения температуры используют инверторную схему, трансформатор питается формируемыми импульсами с нужными параметрами. Датчик отключается, прибор возвращается в исходное состояние.

В рассказе о том, как устроена микроволновая печь, нельзя умолчать об обилии внутренних микропереключателей, которые контролируют, закрыта ли дверца. От пустого включения (без пищи) защиты нет! Микроволновая печь требует контроля.

Это интересно! Высоковольтные линии порождают ионизацию воздуха. Обычно атмосфера заполняется избытком положительных частиц, вредных для здоровья. Главными врагами были кинескопы. Сегодняшние плазменные, жидкокристаллические дисплеи ведут себя поскромнее.

vashtehnik.ru

Принцип работы и схема включения магнетрона микроволновой печи

Микроволновая печь прочно вошла в обиход и стала одним из незаменимых атрибутов любой квартиры. Этот бытовой прибор позволяет за считаные минуты разогреть или приготовить пищу при помощи невидимого для глаза излучения.

Но чтобы узнать, откуда берется это излучение и насколько оно безопасно для человека, необходимо понимать устройство и принцип работы магнетрона микроволновой печи, который и является генератором высокочастотных волн.

Магнетрон

Что такое микроволны и как они нагревают пищу

Микроволновым называется электромагнитное излучение с длиной волны от 1 мм до 1 м. Данный вид излучения используется не только в бытовых целях, но также в системах навигации и радиолокации, а кроме того обеспечивает работу сотовой связи и спутникового телевидения.

Микроволны могут генерироваться как искусственным, так и естественным способом (например, на Солнце). Другое название микроволн – это излучение сверхвысокой частоты, или СВЧ.

Во всех типах бытовых микроволновок установлена единая частота излучения, равная 2450 МГц. Данная величина является международным стандартом, которого производители бытовой техники должны строго придерживаться, чтобы их продукция не создавала помехи в работе других микроволновых устройств.

Микроволновое излучение

Тепловое воздействие СВЧ-излучения было обнаружено американским физиком Перси Спенсером в 1942 году. Именно он запатентовал применение устройства, генерирующего микроволны, для приготовления пищи, тем самым положив начало использования микроволновых печей в быту.

В последующие несколько десятилетий эта технология была доведена до совершенства, что позволило наладить массовый выпуск простых и недорогих устройств для быстрого разогрева пищи.

Чтобы нагреть какой-либо материал в микроволновой печи, необходимо присутствие в его составе дипольных молекул, то есть молекул, имеющих противоположные электрические заряды на обоих концах.

В пищевых продуктах главным их источником является вода. Под воздействием излучения сверхвысокой частоты эти молекулы начинают выстраиваться вдоль силовых линий электромагнитного поля, меняя свое направление около 5 миллиардов раз в секунду. Возникающее между ними трение сопровождается выделением тепла, которое и нагревает пищу.

Однако микроволны не способны проникнуть глубже, чем на 2-3 см от поверхности продукта, поэтому все, что находится под этим слоем, прогревается за счет теплопроводности от нагретых участков.

Нагрев пищи при помощи СВЧ

Устройство магнетрона и его применение

В большинстве видов микроволновой техники генератором сверхвысокочастотных колебаний является магнетрон. Устройства, похожие по своему принципу действия – клистроны и платинотроны, не получили настолько широкое распространение. Впервые магнетрон был применен в СВЧ-печах в 1960 году. Наиболее часто в технике используется многорезонаторный магнетрон, состоящий из нескольких компонентов:

  1. Анод. Представляет собой медный цилиндр, разделенный на сектора с толстыми металлическими стенками. Эти объемные полости и являются резонаторами, создающими кольцевую систему колебаний. На анод подается напряжение порядка 4000 вольт.
  2. Катод. Расположен в центральной части магнетрона и представляет собой цилиндр, внутри которого находится нить накаливания. В этой части устройства происходит эмиссия электронов. На подогреватель (нить накала) подается напряжение 3 вольта.
  3. Кольцевые магниты. Электромагниты или постоянные магниты большой мощности, расположенные в торцевых частях прибора, необходимы для создания магнитного поля, направленного параллельно оси магнетрона. Движение электронов также осуществляется в этом направлении.
  4. Проволочная петля. Она соединена с катодом, закреплена в резонаторе и выведена к антенне-излучателю. Петля служит для вывода сверхвысокочастотного излучения в волновод, после которого оно попадает прямо в камеру микроволновки.

Устройство магнетрона

Благодаря простоте конструкции и невысокой стоимости магнетроны нашли применение во многих сферах, но наибольшее распространение они имеют:

  • В СВЧ-печах. Помимо быстрого приготовления и размораживания пищи в бытовых печах, магнетроны позволяют также выполнять производственные задачи. Промышленная микроволновая печь может осуществлять нагрев, сушку, плавление, обжиг и многое другое. При этом важно помнить, что микроволновку нельзя включать пустой, поскольку в этом случае излучение не будет ничем поглощаться и вернется обратно на волновод, что может привести к его поломке.
  • В радиолокации. Антенна радара, подключенная к волноводу, фактически является коническим облучателем и используется совместно с параболическим отражателем (тарелкой). Магнетрон вырабатывает мощные короткие импульсы энергии с малой длиной волны, часть которой, отражаясь, снова поступает на антенну и далее на чувствительный приемник, обрабатывающий сигнал и выводящий его на экран.

Магнетроны в радиолокации

Принцип работы магнетрона

Работа микроволновой печи основана на преобразовании электрической энергии в электромагнитное излучение сверхвысокой частоты, которое приводит в движение молекулы воды, находящиеся в пище. Дипольные молекулы, постоянно меняющие направление, вырабатывают тепло, которое и позволяет быстро нагреть продукты, при этом сохраняя их полезные свойства. Устройством, которое генерирует микроволны, является магнетрон.

Магнетрон, по сути, является электровакуумным диодом, в работе которого применяется явление термоэлектронной эмиссии. Данное явление возникает в процессе нагрева поверхности эмиттера или катода. Под действием высокой температуры наиболее активные электроны стремятся покинуть его поверхность, но это будет происходить только тогда, когда на анод подается напряжение. При этом возникает электрическое поле, и электроны начинают движение к аноду, направляясь вдоль его силовых линий. Если электроны оказываются в зоне действия магнитного поля, то их траектории отклоняются в сторону направления силовых линий.

Электровакуумный диод

Анод магнетрона имеет форму цилиндра с системой полостей, или резонаторов, внутри которого находится катод с нитью накаливания. Два кольцевых магнита, расположенных по краям анода, создают внутри анода магнитное поле, благодаря которому электроны не движутся напрямую от катода к аноду, а меняют свою траекторию, вращаясь вокруг катода. Вблизи резонаторов электроны отдают им часть своей энергии, что приводит к образованию в их полостях мощного сверхвысокочастотного поля, которое выводится наружу с помощью проволочной петли, подключенной к антенне-излучателю.

Чтобы привести в действие магнетрон, необходимо подать на анод высокое напряжение порядка 3-4 тысяч вольт. Поэтому подключение магнетрона к бытовой электросети осуществляется посредством высоковольтного трансформатора. Помимо этого схема включения микроволновой печи включает в себя волновод, передающий излучение внутрь камеры, цепь коммутации, блок управления, а также элементы защиты и охлаждения. Кроме того, внутренние стенки камеры и тонкая металлическая сетка на дверце устройства препятствуют выходу излучения за его пределы.

Схема включения магнетрона

Как магнетрон влияет на мощность СВЧ

Большинство современных производителей микроволновых печей предлагают возможность выбора мощности прибора. От этого параметра, в свою очередь, зависит режим работы (разморозка или нагрев) и скорость нагрева пищи. Однако конструктивные особенности магнетрона не позволяют уменьшить его мощность, поэтому для снижения интенсивности нагрева питание на него подается через определенные промежутки времени. Эти паузы в работе магнетрона можно заметить, если включить микроволновку на средней мощности и прислушаться к звуку ее работы.

Не так давно некоторые производители бытовой техники заявили о появлении ряда моделей микроволновых печей с инверторной схемой питания. Применение этой схемы позволило не только увеличить объем полезного пространства в камере за счет уменьшения габаритов излучателя, но и снизить энергопотребление устройства. В отличие от обычных моделей, температура нагрева в печах инверторного типа меняется плавно, однако их стоимость на порядок выше.

Охлаждение и защита магнетрона

Во время работы магнетрон выделяет большое количество тепла, поэтому на его корпус устанавливается радиатор. Поскольку перегрев является основной причиной выхода из строя магнетрона, то для его защиты применяются и другие методы:

  1. Термореле. Данное устройство используется для защиты магнетрона, а также гриля, если он имеется в модели. Термопредохранитель оснащен биметаллической пластиной, которая может быть настроена под определенную температуру. При превышении этого значения она изгибается и размыкает цепь питания.
  2. Вентилятор. Он не только обдувает прохладным воздухом радиатор магнетрона, но и выполняет ряд других полезных функций, таких как охлаждение электронных компонентов устройства, циркуляция воздуха внутри камеры во время работы гриля, а также отвод горячего пара наружу через специальные отверстия.
  3. Система блокировки. Несколько микропереключателей контролируют положение дверцы микроволновки, не позволяя магнетрону включаться при ее открытом положении.

Термореле

Можно ли заменить магнетрон

Главное преимущество современных магнетронов для бытовых микроволновых печей в их взаимозаменяемости. На различные модели микроволновок будут подходить магнетроны производства других фирм, поэтому при необходимости их можно менять. При этом единственным необходимым требованием будет соответствие по мощности. Купить магнетрон можно во многих магазинах электроники, однако чтобы сделать правильный выбор, необходимо разобраться в его параметрах и маркировке. Наиболее часто в микроволновках устанавливаются следующие модели магнетронов:

  • 2М 213 (600 Вт номинальной мощности и 700 Вт под нагрузкой);
  • 2М 214 (1000 Вт);
  • 2М 246 (1150 Вт – наибольшая мощность).

Даже изучив все необходимые параметры этого устройства, производить замену магнетрона в домашних условиях не рекомендуется. Во-первых, снять его самостоятельно будет довольно тяжело, а во-вторых, обеспечить его безопасную работу после установки сможет только квалифицированный специалист.

Стандартная конфигурация магнетрона

Диагностика неисправностей и причины их появления

Замена магнетрона может потребовать довольно существенных финансовых затрат, поэтому прежде чем покупать новое устройство, необходимо произвести диагностику старого, чтобы убедиться, что оно действительно неисправно. Проверка может быть выполнена в домашних условиях с помощью обычного тестера. Для этого потребуется:

  1. Отключить микроволновку от электросети.
  2. Снять защитную крышку и провести визуальный осмотр детали.
  3. «Прозвонить» основные элементы печатной платы при помощи тестера или «мультиметра».
  4. Провести осмотр термореле.

Диагностика

По окончании диагностики можно сделать выводы о неисправности тех или иных деталей. К основным причинам выхода из строя магнетрона можно отнести следующие:

  • Неисправность колпачка вакуумной трубки. Его можно заменить самостоятельно, просто подобрав аналогичный колпачок с другого магнетрона. Посадочные места таких колпачков имеют стандартную конфигурацию.
  • Обрыв подогревателя. При включении пустой микроволновки или ее неправильной загрузке магнетрон будет перегреваться, что может привести к чрезмерному накаливанию нити и ее обрыву. Для ее диагностики необходимо измерить сопротивление между ножками конденсатора. Если его значение находится в пределах 5-7 Ом, то подогреватель исправен.
  • Пробой проходного конденсатора. Если тестер не показывает «бесконечное» значение сопротивления между его контактами, то конденсатор необходимо заменить.

technosova.ru

Как устроена и насколько безопасно работает микроволновая печь

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 три контакта евророзетки.

Если использовать старую проводку с двумя жилами, то работоспособность схемы микроволновки не нарушается. Она полностью выполняет функции разогрева пищи. Однако вопросы обеспечения электрической безопасности квартиры резко снижаются. Риски получения электротравм значительно возрастают.

Автоматические выключатели, на которые возложена вся защита в старых зданиях, не обладают способностью отключать токи, возникающие от прохождения потенциала фазы на корпус при повреждениях изоляции. А подобные ситуации чреваты серьезными последствиями.

Для их устранения необходимо использовать УЗО или дифавтомат, защиты которых способны эффективно работать только при соблюдении определенных условий, связанных с обязательным и качественным использованием контура заземления здания.

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

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

Рекомендуем серьёзно подойти к вопросу собственной безопасности при пользовании микроволновкой, как и любыми другими бытовыми приборами.

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 — прозвонкой цепи 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.

Рекомендуем для закрепления прочитанного материала посмотреть видеоролик владельца Ярослава Волкова “Как работает микроволновая печь”.

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

Если у вас остались вопросы, то задавайте их в комментариях. Также можете поделиться статьей с друзьями в соц сетях.

housediz.ru


Смотрите также