Принцип работы микроволновки реферат
Обновлено: 08.07.2024
Микроволновая печь — бытовой электроприбор, предназначенный для быстрого приготовления или быстрого подогрева пищи, а также для размораживания продуктов. В отличие от других устройств (например, духовки или русской печи) разогрев продуктов в микроволновой печи происходит не на поверхности, а по всему объёму. Это существенно сокращает время приготовления.
Нагревание продуктов в микроволновой печи происходит из-за значительного поглощения микроволнового излучения водой и другими диэлектриками, содержащимися в продуктах. Большое поглощение сверхвысокочастотного излучения водой связано с наличием у молекул воды большого дипольного момента. Дипольный момент — физическая величина, характеризующая свойства диполя. Электрический дипольный момент равен произведению положительного заряда электрического диполя на расстояние между зарядами и направлен от отрицательного заряда к положительному. Магнитный дипольный момент контура с током пропорционален произведению силы тока на площадь контура и направлен перпендикулярно плоскости контура так, что с его конца ток виден текущим против часовой стрелки. Дипольный момент определяет электрическое (магнитное) поле диполя на большом расстоянии от него, а также воздействие на диполь внешнего электрического (магнитного) поля.
. Это можно себе представить следующим образом: молекула воды, когда к ней приложено электрическое поле, всегда стремится сориентировать себя вдоль поля, подобно тому, как стрелка компаса стремится установиться вдоль магнитного поля Земли. Однако, в поле сверхвысокочастотной электромагнитной волны направление электрического поля меняется с очень высокой частотой (более миллиарда раз в секунду), и молекуле приходится постоянно вращаться. При столкновениях быстро вращающихся молекул часть энергии вращения переходит в энергию поступательного движения, что в конечном итоге приводит к повышению температуры воды.
Если печь работает без нагрузки, излучение не поглощается в камере, ему приходится поглощаться внутри источника, что приводит к его перегреванию и порче печи. Если у печи слишком малая загрузка, рекомендуется дополнительно поставить в камеру стакан воды, для поглощения избыточного излучения.
Микроволновое излучение не может проникать внутрь металлических предметов, поэтому нельзя готовить еду в металлической посуде. Если металлическая посуда закрытая, то излучение вообще не поглощается и печь может выйти из строя. В открытой металлической посуде приготовление в принципе возможно, но эффективность его на порядок меньше (т. к. излучение не проникает со всех сторон). К тому же, вблизи острых краёв металлических предметов возможно появление искр.
Нельзя приготавливать в микроволновой печи жидкость в герметично закрытых емкостях и целые птичьи яйца — из-за сильного испарения воды внутри них они взрываются.
Опасно нагревать в микроволновке дистиллированую воду, т. к. она способна к перегреванию, т. е. к нагреванию выше температуры кипения. Перегретая жидкость способна потом вскипеть очень резко и в неожиданный момент. То же может относиться и к кипячёной воде, в особенности в сосудах с узким горлышком.
Приготовление пищи в микроволновой печи имеет некоторые особенности. Так, поскольку нагревание происходит по всему объёму, никогда не образуется румяной корочки. При нагреве сверхвысокочастотным излучением продукты сильно высушиваются, причём практически по всему объёму. Некоторые продукты, например мясо, картофель некоторые виды теста, для приготовления требуют не просто нагревания, а длительного воздействия высокой температуры. Эти продукты мало подходят для приготовления в микроволновой печи.
Основные компоненты микроволновой печи
2- источник высоковольтного питания магнетрона
3- цепь управления
4- волновод для передачи микроволн от магнетрона к камере
5- металлическая камера с металлизированной дверцей, в которой концентрируется микроволновое излучение и куда помещается пища
6- вспомогательные элементы
7- вращающийся столик в камере
9-вентилятор, охлаждающий магнетрон и продувающий камеру для удаления газов, образующихся при приготовлении пищи.
Американский инженер Перси Спенсер впервые заметил способность сверхвысокочастотного излучения к нагреванию продуктов и запатентовал микроволновую печь. Спенсер работал в момент изобретения в компании Райтеон (Raytheon), занимающейся изготовлением оборудования для радаров. По легенде, когда он проводил эксперименты с очередным магнетроном, Спенсер заметил, что кусок шоколада в его кармане расплавился. По другой версии, он заметил, что нагрелся бутерброд, положенный на включённый магнетрон.
Патент на микроволновую печь был выдан в 1946 году. Первая микроволновая печь была построена фирмой Райтеон и была предназначена для быстрого промышленного приготовления пищи. Её высота была примерно равна человеческому росту, масса 340 кг, мощность 3 кВт, что примерно в три раза больше мощности современной бытовой СВЧ печи. Стоила эта печь около 3000 $. Она использовалась, в основном, в солдатских столовых и столовых военных госпиталей.
В настоящее время микроволновая печь — один из самых популярных бытовых электроприборов.
Ознакомление с устройством микроволновой печи. Рассмотрение природы микроволнового электромагнитного излучения. Изобретение Перси Спенсера. Изучение влияния микроволн на организм человека; соответствие данного устройства Федеральным санитарным нормам.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.11.2014 |
| Размер файла | 366,8 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Московская государственная художественно-промышленная академия
Микроволновая печь. Принцип работы
Выполнила студентка 3 курса,
кафедра Промышленный дизайн
Преподаватель: Кулешов В.В.
1. Устройство и принцип действия микроволновой печи
2. Польза или вред
8 октября, ровно 65 лет назад произошло очень волнующее событие. Некто Перси Спенсер обнаружил у себя в кармане растаявший шоколадный батончик. Тепло тела, подумаете вы? "Микроволновое электромагнитное излучение!" - подумал Перси. Обычный инженер, житель штата Массачусетс, он понял, что магнетрон, который находился рядом с ним и был источником излучения электромагнитных волн, стал причиной того, что батончик растаял. Так и появилась на свет микроволновая печь.
Человеческая природа очень интересна. Даже тот факт, какими путями мы приходим к тому или иному открытию поражает! Ведь никогда не бывало так, что бы ты в один день проснулся великим ученым, после чего стабильно в день делал по несколько открытий в науке. Все намного сложнее.
Вот Перси Спенсер пришел к своему изобретению в следствии череды интересных событий. Все началось в 1912 году, когда потерпел крушение "Титаник". Будучи тогда еще юношей, Перси был поражен трагедией и устроился в американский морской флот, где был оператором радиостанции. В течение времени, проведенном в американском морском флоте, Спенсер получил приличные теоретические знания и практические навыки в области физики радиоволн и электромагнитных колебаний. Все мы знаем, что любовь приходит тогда, когда приходит понимание. Так и Перси был настолько увлечен, что это помогло ему совершить такое замечательное открытие. Замечательное? Многие люди могут не согласиться с этим утверждением. Безусловно - микроволновая печь очень эффективна в хозяйстве, но безопасна ли?
1. Устройство и принцип действия микроволновой печи
Что бы понять это, нужно в первую очередь разобраться, как же работает это устройство. Начну в первую очередь с того, что микроволновая печь использует для нагрева продуктов не тепло, а энергию электромагнитных волн. На самом деле, у микроволновой печи больше общего с радиоприемником, чем с обычной печью. Почему? Потому что готовит она как раз за счет радио волн. МП состоит из нескольких блоков, каждый из которого является неотъемлемым звеном в этом устройстве. Это духовой шкаф (куда мы кладем пищу), панель управления (для включения и выключения прибора и настройки мощности), волновод, вращающаяся подставка, трансформатор, конденсатор, и наконец магнитрон.
Магнитрон - главный элемент микроволновки, потому что именно за счет него действует излучение. Панель управления направляет электрический ток в конденсатор. Он в свою очередь, вместе с трансформатором наращивает мощность и передают ее в магнитрон, который эту энергию поглащает в огромных количествах. Почему в огромных? Магнитрон поглащает 4 тысячи вольт электроэнергии произведенной трансформатором и конденсатором, превращая ее в электромагнитные излучения для приготовления еды. Но как это происходит и как устроен этот загадочный конденсатор? Само слово магнетрон звучит очень научно и сложно, но на самом деле внутри него ничего нет. Это вакуумная трубка с пустыми отсеками, внутри которой нет даже воздуха. Грубо говоря - это пустая трубка с магнитом на конце. Секрет в том, что внутри магнетрона на провод поступает форсированный электрический ток, который направляет электроны (энергетические частицы, известные как электричество) к внешнему краю трубки. Но все это происходит не на абум! Два магнита на концах магнетрона создают магнитное поле, которое заставляет электричество выходить из медного провода лучами электронов, подобно спицам на велосипедном колесе. Каждый раз, когда электроны ударяются о стенки отсека, он раскидывает их в разные стороны по у- образной кривой вдоль краев.
Самое важное - что это происходит очень быстро. Насколько быстро? Это все равно, что попробовать нарисовать пять миллиардов букв "У" за одну секунду. При перемещении туда и обратно на такой скорости электричество создает микроволны. Но что же происходит дальше? Антенна, расположенная внутри магнитрона посылает электромагнитные волны на волновод. Задача волновода - направлять микроволны в духовой шкаф, стенки которого сделаны из металла. И не просто так, а потому что он отображает микроволны как зеркало, вследствие чего они отскакивают от стенок. Вращающая подставка в духовом шкафу тоже не просто так, за счет ее вращения, микроволны равномерно действуют на продукт. Вот так радиоволны, воздействуют на молекулы воды в пище, и заставляют их совершать колебания несколько сотен раз в секунду. Вот таким вот образом и действует система МП. Она не производит тепла, но она производит радиоволны, которые вырабатывают тепло.
Устройство микроволновой печи.
1. Лампа освещения
2. Вентиляционные отверстия
8. Панель управления
10. Вращающийся поддон
11. Сепаратор с роликами
12. Защелка дверцы
2. Польза или вред?
микроволновый печь электромагнитный излучение
А вот теперь перейду к вопросу о том, вредна ли МП для здоровья. Мощность излучения магнитрона составляет несколько сотен Ватт. Человек, состоящий из воды на 60% тоже подвержен воздействию электромагнитных волн. Не действуют они на нас, потому что циркуляция волн происходит внутри камеры МП. Излучение не распространяется на нас за счет отражения стенками печи, частичного поглощения волн блюдом, и действием металлического корпуса. Для наблюдения за процессом готовки дверца должна быть прозрачна. Поэтому стекло дверцы покрыто металлической сеткой.
Частота 2450 МГц, мощность излучения 800 Вт. Согласно Федеральным санитарным нормам, на данной чистоте предельно допустимый уровень при воздействии на человека в течении не более 10 минут составляет 1 мВт на квадратный сантиметр. 1 мВт = 0, 001 Вт. Так что выходит, что в камере микроволновки мощность излучения выше в 800000 раз! Излучение блокируется и не выходит за стенки МП. Но опасность заключается в том, что микроволны способны проникать сквозь отверстия любого размера и трещины в корпусе. Поэтому стоит очень внимательно следить за целостностью корпуса МП. Так что основная опасность заключается только в том, что бы корпус надежно защищал стоящего напротив печи человека. К сожалению, без специального прибора установить уровень утечки излучения невозможно, так как мы не видим и не чувствуем это излучение.
Еще один важный аспект! Когда мы включаем МП и настраиваем уровень мощности средний или минимальный - мы не снижаем уровень излучения. Просто его источник (магнетрон) включен не постоянно. Соотношение времени его работы и "отдыха" зависит от установленной мощности. В итоге время приготовления увеличивается и доза облучения существенно не снижается.
Часто возникает вопрос "почему нельзя разогревать в МП металлические предметы?"
Металлическая посуда совершенно непригодна, так как микроволны не проникают через металлические поверхности, а отражаются от них. Может произойти электрический разряд (дуга) и в лучшем случае вывести печь из строя, а в худшем -- произойдет мощный взрыв. Это случается из-за того, что голый металл в микроволновке создает повышенную нагрузку на магнитрон.
Если металл в микроволновке будет открыт частично, то ничего страшного не произойдет. Например ложка, оставленная в посуде ничего не сделает. Стоит избегать металлических напылений на посуде -- в СВЧ-печи покрытие может сгореть. Пустая печь тоже выходит из строя в результате электрического пробоя магнитрона.
Безусловно, микроволновая печь является уникальной в своем роде, она очень полезна в хозяйстве, экономит массу времени и мы уже не можем представить себе нашу жизнь без нее. Но так как все таки существует вероятность хоть и минимального, но излучения, то стоит придерживаться простых правил пользования, а именно не находиться рядом с печью во время ее работы и следить за чистотой печи и целостностью корпуса, вот тогда риск снизится до минимума.
Все мы любим комфорт и простоту. Но не все так просто, как кажется на первый взгляд! Иногда бывает очень полезно узнать об устройстве и принципе работы приборов, которые окружают нас дома. Теперь, разобравшись принципом работы микроволновой печи, можно спокойно расставить приоритеты - шоколад или жизнь? Шучу - микроволновка или духовая печь?
Подобные документы
История открытия микроволновой печи. Особенности нагревания продуктов с помощью СВЧ. Общая характеристика устройства микроволновой печи, вред от ее воздействия и меры предосторожности при работе с ней. Сравнительный анализ образцов микроволновых печей.
дипломная работа [1,6 M], добавлен 06.01.2015
Общая характеристика микроволновой печи Rolsen MN1770MS, ее устройство и принцип работы, главные правила установки и обслуживания. Возможные неисправности и принципы их устранения. Техника безопасности и охрана труда при проведении ремонтных работ.
контрольная работа [230,5 K], добавлен 04.05.2015
Рассмотрение результатов экспериментальной оценки возможностей микроволнового нагрева для переработки резиновой крошки. Ознакомление с преимуществами и проблемами микроволнового нагрева. Анализ процесса удаления влаги из материала механическим способом.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 17.06.2017
Микроволновые печи, их устройство и принцип работы. Способы распределения микроволн, мощность волн. Рaзмepы и oбъeм устройств. Виды пeчeй, их использование в быту, управление и система очистки, основные недостатки и преимущества. Меры предосторожности.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 27.02.2011
Русская печь и ее назначение. История развития печного отопления, использование изразцовых печей. Печи сибиряков-старожилов, местоположение в доме и установка. Технология кладки глинобитной печи. Конструкция простой русской печи без самоварника.
курсовая работа [508,0 K], добавлен 16.11.2010
Классификация и принцип действия обжарочной печи при обжаривании овощей. Устройство механизированной паромасляной печи. Методика расчёта обжарочной печи: определение расхода теплоты на нагрев, площади поверхности нагрева печи и нагревательной камеры.
практическая работа [256,0 K], добавлен 13.06.2012
Принцип работы индукционной печи, ее основные узлы и контроль за работой. Подготовка печи к плавке. Спекание тигля. Плавка и разливка чугуна СЧ20. Надзор за печной установкой, уход за тиглем и его ремонт. Меры безопасности при работе плавильщика печи.
Лекции
Лабораторные
Справочники
Эссе
Вопросы
Стандарты
Программы
Дипломные
Курсовые
Помогалки
Графические
Доступные файлы (1):
n1.docx
Министерство образования и науки РФ
Новосибирский государственный технический университет
Кафедра РП и РПУ
Электронные приборы и цепи сверхвысоких частот.
Факультет радиотехники и электроники
Преподаватель: Садовой Г.С.
Новосибирск, 2010 г.
Каким образом разогреваются продукты-------------------------------стр.9
Интересные факты из жизни микроволновки------------------------стр.13
Любопытно, что изобретение, последствия которого изменили быт миллионов людей, было сделано человеком, даже не окончившим среднюю школу. Перси ЛеБарон Спенсер (рис. 1) рано осиротел и не имел возможности получить образование.
Спенсер работал в американской компании Raytheon Corporation над магнетронами — устройствами для генерации микроволнового излучения. Рис. 1.
Как-то раз (было это в 1946 г.) Спенсер, проводивший эксперименты в лаборатории, обнаружил, что у него в кармане расплавилась шоколадная конфета. Сделав паузу в работе, инженер предположил, что причиной этого стало микроволновое излучение. Следующий эксперимент Перси решил провести с попкорном. Поместив кукурузные зерна рядом с источником микроволн, он в буквальном смысле был осыпан плодами своей догадки, когда зерна взорвались и вся лаборатория была усыпана хлопьями.
Теперь Спенсер уже не сомневался — с помощью микроволн можно вести тепловую обработку продуктов.
Таким образом на свет появилась микроволновая печь. Первые СВЧ печи выглядели специфически (рис. 2): были громоздки, высотой с человеческий рост, весом – 340 кг, стоимостью 3000 долларов.
Рис. 2. Первые микроволновые печи.
Так что же такое современные микроволновые печи?
ЧТО ТАКОЕ МИКРОВОНОВАЯ ПЕЧЬ?
Рис. 3. Микроволновая печь.
СВЧ печь (или как чаще её называют в народе микроволновая печь) — это бытовой электроприбор, предназначенный для быстрого приготовления или быстрого подогрева пищи, а также для размораживания продуктов, в котором используется электромагнитная энергия высокой частоты (2450 МГц). Но, несмотря на довольно точное определение, СВЧ печь понятие растяжимое связи с тем, что она имеет в своём распоряжении несколько функций предназначенных не только для нагревания пищи, например, функция конвекции (равномерного обдува, горячим воздухом) или гриль (который в свою очередь может быть с тэновым или кварцевым нагревателем).
В основе их работы заложено преобразование электрической энергии в энергию микроволн — переменных магнитных полей. Такое поле имеет частоту колебаний 2450 МГц, что соответствует длине волны 12,25 см.
УСТРОЙСТВО МИКРОВОЛНОВЫХ ПЕЧЕЙ.
Рис. 4. Устройство микроволновой печи.
Рис. 5. Магнетрон в разрезе.
Рис. 6. Отражение микроволн от стенок печи.
Но для выработки волн напряжения 220 В недостаточно, поэтому питание магнетрона осуществляется через трансформатор (рис. 7.2). Для охлаждения магнетрона рядом с ним имеется вентилятор, непрерывно обдувающий его воздухом (рис. 7.4).
После магнетрона волны устремляются в волновод (рис. 7.6) - канал с металлическими стенками, отражающими излучение. Потом они проходят через слюдяной фильтр и попадают в полость печи. Слюда – неотъемлемая часть любой СВЧ печки, защищающая волновод от пара разогреваемой пищи и жира.
Рис. 7. Внутреннее устройство СВЧ-печи: 1 – корпус; 2 – трансформатор; 3 – магнетрон; 4 – вентилятор; 5 – антенна; 6 – волновод; 7 – полость; 8 – микроволны; 9 – посуда; 10 – вращающаяся подставка.
Особая статья – дверца, по периметру которой вмонтирован уплотнитель из диэлектрического материала. Толщина уплотнителя составляет порядка четверти длины волны СВЧ-излучения. В итоге получается ловушка, надежно гасящая излучение.
КАКИМ ЖЕ ОБРАЗОМ ПРОДУКТЫ РАЗОГРЕВАЮТСЯ?
Проникая в продукты на определенную (20—40 мм) глубину, микроволны возбуждают колебания молекул вещества.
В состав продуктов питания входят многие вещества: минеральные соли, жиры, сахар, вода. Чтобы нагреть пищу с помощью микроволн, необходимо присутствие в ней дипольных молекул, то есть таких, на одном конце которых имеется положительный электрический заряд, а на другом — отрицательный. К счастью, подобных молекул в пище предостаточно — это молекулы и жиров и сахаров, но главное, что диполем является молекула воды — самого распространённого в природе вещества.
Рис. 8. Поведение полярных молекул пищевых продуктов 1 – вне электромагнитного поля; 2 – в постоянном поле; 3 – в высокочастотном переменном поле.
Таким образом, пища поглощает волны, в результате чего молекулы воды, содержащейся в ней, начинают вибрировать. Эти вибрации дают достаточное количество энергии, необходимое для приготовления. Чтобы понять, как вибрации дают тепло, потрите ладони друг о друга, и вы почувствуете, что они нагреваются. Теперь представьте, что это тепло умножается в бесчисленное количество раз, и вы поймете, как работает микроволновая печь.
ЧТО ТАКОЕ ГРИЛЬ?
Рис. 9. ТЭНы во всём многообразии.
В последние годы стал популярным кварцевый гриль, лишённый недостатков трубчатого ТЭНа. Кварцевым он называется потому, что нагревательный элемент (проволочная спираль) помещен в трубку из кварцевого стекла. Гриль состоит из двух трубок и спрятан в специальном углублении наверху камеры, освобождая часть полезного объема. Работает в режиме самоочистки. Но самое главное, кварцевый гриль нагревается быстрее, обеспечивая более высокую температуру с минимальными потерями тепла.
СТРУКТУРНАЯ СХЕМА МИКРОВОЛНОВОЙ ПЕЧИ.
Если же заглянуть ещё глубже в микроволновую печь, то структурная схема её блока питания выглядит так:
Рис. 10. Структурная схема инверторного блока питания микроволновой печи.
Рис. 11. Элементы системы безопасности СВЧ-печи.
Внутреннее устройство микроволновой печи полностью защищено от утечек электричества, а вырабатываемые волны имеют гораздо меньшую частоту, чем те, которые представляют опасность для здоровья человека (например, рентгеновское или ультрафиолетовое излучение). Утечка микроволн может произойти, если у вас имеется трещина на дверце. В результате самая большая неприятность, которая может с вами случиться, это ожог, поэтому необходимо следить за состоянием вашего электроприбора и при необходимости обязательно ремонтировать его.
В отличие от газовой или электрической духовки, которую можно включить и открыть дверцу, с микроволновкой такой номер не пройдет. Сначала нужно поставить в полость продукты и установить на панели управления нужный режим работы, затем закрыть дверцу и только после этого включить печь. Специальные предохранительные выключатели, числом не менее трех, не позволят замкнуться электрической цепи питания магнетрона, если дверца не закрыта. Дополнительными элементами системы безопасности печи являются металлическая решетка дверцы и уплотнитель с ферритовым напылением, исключающие выход микроволн за пределы полости.
Тем не менее с появлением микроволновой печи не прекращаются споры о вреде СВЧ излучения для здоровья человека. Мнения учёных разделяются, но я считаю, что воздействие микроволн в больших дозах на организм человека может нанести вред. Микроволны могут повредить сосуды, лимфоузлы и прочие системы в организме, связанные с обменом жидкостей. Поэтому, несмотря на защитное покрытие микроволновых печей, не стоит подолгу находиться вблизи работающей микроволновки.
Не следует забывать, что микроволновые печи были запрещены в СССР с 1976 года.
Известны и другие не менее интересные факты.
ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ ИЗ ЖИЗНИ МИКРОВОЛНОВКИ.
Во время войны в Югославии, по рекомендации Российских учёных, жители Белграда сбивали американские крылатые ракеты бытовыми СВЧ-печами. При сигнале воздушной тревоги, они быстро выносили СВЧ-печь с удлинителем на балконы, открывали её, отжимали пальцем блокирующую клемму и направляли микроволновку на крылатую ракету. (Днём очень хорошо видно сигару низко летящей ракеты, ночью видно пламя её двигателя). Дальность "выстрела" СВЧ-печи до 1,5 километров! Сотни югославов направляли луч генератора своих СВЧ-печей на вражескую ракету. Сбой в электронике ракеты - и та падала!
Как отмечает американская печать, каждая война имеет свой символ - оружие, которое на ней впервые появилось или использовалось. Во время первой мировой войны это был танк. Во второй мировой войне - атомная бомба. В Афганистане - точные бомбы и ракеты. Похоже, что в случае операции США против Ирака таким символом может стать "летающая микроволновка Рамсфелда".
Современному потребителю предлагается большое количество моделей микроволновых печей, различающихся мощностью, объемом, оснащением, числом режимов работы.
Широкое распространение получили печи относительно простой конструкции, оборудованные освещаемым жарочным шкафом, вращающейся тарелкой для равномерного обжаривания, таймером, сигнализирующим о конце обработки, и регулятором мощности. Усовершенствованные модификации оснащены также клавишами быстрого старта и памяти, системами автоматического управления размораживанием, разогреванием, приготовлением с учетом массы и вида продукта и дисплеем, отражающим время, режим работы и мощность. Помимо этого для дополнительного распределения микроволн, обеспечивающего оптимальное использование мощности, иногда применяются вращающиеся антенны.
Более сложное устройство имеют многофункциональные комбинированные печи. В зависимости от модификации они могут совмещать несколько систем тепловой обработки: микроволновой печи и гриля; микроволновой печи и духовки; гриля и духовки. Причем этими системами можно пользоваться раздельно, одновременно или последовательно. Такая многофункциональность достигается за счет оборудования микроволновых печей дополнительными механизмами: грилевым элементом, нагревательной спиралью, вентилятором и др.
Думаю, развитие техники в этом направлении не остановится на достигнутом. Уже созданы микроволновые печи со встроенными TV и DVD (рис. 12).
Микроволновая печь, более известная как микроволновка – полезный кухонный прибор, который в разы упрощает повседневную жизнь. Имея ее в своем арсенале, не придется подолгу возиться на кухне, подогревая пищу. Микроволновую печь еще называют СВЧ-печью.
Задача этого бытового электроприбора – быстрое приготовление или быстрый подогрев приготовленной пищи, размораживание продуктов. Если сравнивать с классической печью, например, духовкой, микроволновка разогревает продукты не с поверхности, а по всему объему.
Микроволны, глубоко проникая практически в любую пищу, в разы сокращают время разогрева. В статье пойдет речь о принципе работы и устройстве этой техники, незаменимой на кухне.
Принцип работы микроволновой печи
С одной стороны у них положительный электрический заряд, с другой – отрицательный. В пище этих молекул достаточно – это жиры и сахар, но главный диполь – молекула воды.
В овощах, мясе, фруктах и рыбе содержится большое число дипольных молекул, количество которых достигает миллионов. Если электрического поля нет, молекулы располагаются в хаотическом порядке.
В СВЧ-печах микроволны имеют частоту 2450 Мгц. 1 герц = 1 колебанию за секунду. Мегагерц – миллион колебаний. Полярность меняется дважды за один период волны.
Когда на продукты воздействует микроволновое излучение, молекулы в них начинают вращаться чаще, буквально стираясь друг о друга. При этом выделяется тепло, которое и служит источником нагрева продуктов.
Аналогично дела обстоят и с супами: их лучше периодически вынимать из печи и перемешивать, помогая теплу пробиться внутрь.
Схема СВЧ печи
Наглядным примером послужит модель микроволновки Samsung RE290D. Принципиальная электрическая схема поможет понять, как работают печи от любых производителей. Отличаться они могут разве что специфическими модификациями. Сама схема представлена на фото.
В левой части заметно, что заземляющий контакт вилки соединяется с корпусом, а тот подключен от средней точки конденсаторной развязки фильтра, снижающего помехи высокочастотного излучения.
В области входа питания находится предохранитель плавного типа – FU1. Для проверки его состояния пользуются электрическими методами – прозванивают цепь мультиметром, работающим в режиме омметра.
Есть второй предохранитель, защищающий микроволновку от работы в аварийном режиме, например, когда неисправны микровыключатели дверцы.
В схеме есть термические предохранители-датчики (2 шт.), которые, в зависимости от температуры корпуса магнетрона и рабочей камеры, размыкаются и замыкаются. У первого – периодическая работа. Он защищает магнетрон от перегрева. Второй срабатывает, если неисправен вентилятор или засорились вентиляционные отверстия.
Переключатель, отвечающий за выбор мощности, находится на таймере. Он, следуя алгоритмам, снимает напряжение со схемы магнетрона.
Его задача – ограничение импульса, вызванного разрядом конденсатора (он может получить заряд до того, как включится). Это обеспечивает плавный запуск микроволновой печи.
Силовая схема этой печи от Самсунг проста для тех, кто в этом разбирается. Главное различие в СВЧ-печах – электронные блоки, с разной конструкцией и функциональными возможностями.
Устройство микроволновки
Внутри микроволновки есть несколько обязательных деталей, поэтому не лишним будет знать, какова их роль. Внутреннее строение имеет следующую конструкцию: металлическая камера, в которой происходит нагрев пищи и дверца, предотвращающая выход излучения наружу.
Чтобы продукты питания разогревались равномернее, для этого в камере предусмотрен вращающийся столик, работающий от мото-редуктора (мотора). Но есть и другие ответственные детали.
Блок управления
Панель управления бывает:
Блок управления поддерживает заданную мощность и выключает устройство по истечении заданного времени.
Внутри электронного блока – микроЭВМ с богатым потенциалом, поэтому в ходе производства печей ему находят другое применение. Например, встраивают часы или отрывки мелодий, которые сигнализируют об окончании работы.
Блок управления – схема, с которой напрямую взаимодействует человек. Рабочими органами выступают: кнопки, механические переключатели, регуляторы, при помощи которых выставляются параметры работы. Посредством них задается мощность, выбирается режим, программа.
Блок генерации СВЧ излучения
Его задача – генерирование интенсивной электромагнитной волны высокой частоты. Когда электроны проходят через магнитное поле – образуется волна, длина которой бывает разной.
Системы основной и вторичной защиты
Контрольные датчики следят за тем, чтобы ключевые электронные и аппаратные части работали исправно, а не в аварийном режиме. Их функция – обеспечение безаварийной работы микроволновой печи и предотвращение опасных сбоев.
Чтобы защитить человека от воздействия микроволн, в СВЧ-печах есть запорный механизм, состоящих из нескольких выключателей:
- Primary Switch;
- Secondary Switch;
- Door Switch;
- Monitor Switch.
Блок, генерирующий СВЧ-излучение, начнет работать только тогда, когда замкнутся контакты первичного и вторичного выключателей (закроется дверца).
Задача дверного (door) выключателя – блокировать работу реле регулировки мощности. Устанавливается он преимущественно в технике с электронным блоком управления.
Функции микроволновки
Микроволновую печь большинство используют просто для нагрева пищи. Но эта техника способна на большее. С ее помощью можно даже готовить шашлык, курицу-гриль, выпекать картошку и так далее.
Поэтому, чем реже пользоваться печью, тем дольше она прослужит. Сейчас редко кто полностью отказывается от традиционных плит в пользу микроволновок.
Перечь функций, доступных в СВЧ-печах и их назначение:
Что такое магнетрон
Магнетрон в микроволновке – это элемент, генерирующий высокочастотное излучение в рабочей камере. Излучаемые электромагнитные волны воздействуют на молекулы, содержащиеся в пище, из-за чего она разогревается. То есть для подогрева не требуется внешнее тепловое воздействие.
Именно по этой причине температура в микроволновках не превышает отметку в +100 градусов Цельсия. Магнетрон – основная деталь, которая иногда выходит из строя. Ее можно заменить на новую, но для этого учитывается полная совместимость по мощности, частоте, расположению клемм.
Принцип работы магнетрона
Нередко магнетрон сравнивают с электровакуумным диодом, который работает за счет явления термоэлектронной эмиссии. Явление образуется, если нагревается поверхность катода или эмиттера.
Образуемое электрическое поле приводит электроды в движение, которые по силовым линиям направляются к аноду. Электрон, оказавшийся в области магнитного поля, меняет свою траекторию.
Анод магнетрона выполнен в форме цилиндра с полостями. Внутри него расположен катод с нитью накаливания. По краям анода находятся кольцевые магниты, образуемые магнитное поле. Из-за них электроны не способны напрямую двигаться от катода к аноду.
Их траектория нарушается, и они начинают вращаться вокруг катода. Электроны, проходящие около резонаторов, отдают им часть собственной энергии (взаимозаменяемость). В результате в полости образуется мощное сверхвысокочастотное поле, выводимое наружу посредством проволочной петли.
Устройство магнетрона
Магнетрон – элемент, ответственный за генерацию высокочастотных колебаний. Есть устройства с похожим принципом действия – клистроны и платинотроны, но они не получили должного распространения.
Впервые магнетрон задействовали в СВЧ-печи в 1960 году. Сейчас используется многорезонаторный элемент. Его компоненты и их описания:
- анод. Цилиндр из меди, состоящий из нескольких секторов. В нем есть полости-резонаторы, которые создают кольцевую систему колебаний;
- катод. Цилиндр с нитью накаливания, расположенный в центре магнетрона. Эта часть ответственна за эмиссию электронов;
- кольцевые магниты. Расположены на торцах печи. Они создают магнитное поле, направленное параллельно они магнетрона. Электроны движутся в том же направлении;
- проволочная петля. Находится в резонаторе, соединяется с катодом и выводится к антенне-излучателю. Задача петли – вывод высокочастотного излучения в волновод. Оттуда оно поступает в рабочую камеру микроволновки.
У магнетронов простая конструкция, поэтому применяются они не только в микроволновых печах, но и в радиолокации.
Подключение магнетрона
Схема включения – однополупериодное выпрямление высоковольтного напряжения. Выход трансформатора работает в режиме короткого замыкания выходной обмотки (не дольше 5 минут).
Испорченный магнетрон нет смысла нести в ремонт – даже хорошо оснащенные мастерские этим не занимаются. Поэтому приобретают новую деталь.
Извлекая ее из микроволновки, помечают контакты разъемов, чтобы не перепутать их при переустановке. При неправильном подключении выводов магнетрон работать не будет.
С заменой справится любой, кто хоть раз держал в руках отвертку и умеет прозванивать диоды. Знания касаемо принципа работы, устройства и коэффициента полезного действия элемента не потребуются. Не всегда можно отыскать такой же магнетрон, что и был
Но подойдет аналогичная деталь. Мощность выбирается та же или выше, крепления и разъемы подключения должны совпадать.
Независимо от производителя, магнетроны имеют единое устройство, отличается только конструкция. Поэтому, заменяя деталь, нужно убедиться, что аналог плотно прилегает к волноводу.
Благодаря серийному изготовлению СВЧ блоков микроволновка становится простой, но полезной в условиях кухни техникой, которая в разы облегчает процедуру приготовления или разогрева пищи. Обслуживать ее легко, а конструкция не предполагает незаменимых деталей, что повышает надежность. Бытует мнение, что излучения от микроволн – вредны, но это не более чем миф.
Микроволновая печь: история, устройство и принцип работы, регулирование производительности, аспекты безопасного использования
На дворе был 1945 год, именно тогда Перси совершенно случайно обнаружил явление, которое спустя два года будет положено в основу первой микроволновой печи: во время очередного эксперимента с магнетроном, кусок шоколадки в кармане Спенсера вдруг начал плавиться без видимой на то причины.
Магнетрон - это устройство, которое выделяет электромагнитную энергию в виде микроволн. Первоначально использовавшаяся для радиолокационной техники.
Оказалось, что сверхвысокочастотное (СВЧ) излучение способно эффективно разогревать пищевые продукты. Уже 8 октября 1945 года Перси Спенсеру был выдан патент на первую в мире СВЧ-печь, предназначенную для быстрого размораживания продуктов.
Так началось массовое производство домашних микроволновок, позволяющих быстро размораживать пищу, разогревать ее, и даже готовить. Главное условие - чтобы помещаемый в СВЧ-печь продукт содержал в себе воду.
Принцип действия и устройство микроволновки
Суть в том, что электромагнитное излучение дециметрового диапазона приводит к ускорению движения полярных молекул диэлектрика (воды), обладающих определенным дипольным моментом.
Поскольку молекулы ускоряются, происходит их взаимодействие под действием СВЧ-излучения, то есть вещество поглощает электромагнитное излучение, при этом температура данного вещества повышается.
Оптимальное же диэлектрическое поглощение водой электромагнитного излучения происходит на частоте 2,45 ГГц, именно на этой частоте работают магнетроны современных СВЧ-печей.
Если сравнивать с обычными духовками, то в микроволновой печи происходит разогрев пищи не только по поверхности, но и по объему продукта, так как электромагнитная волна проникает в разогреваемое тело на глубину от 1,5 до 2,5 см, что ускоряет разогрев, дает среднее повышение температуры пищи равное 0,4 °С за секунду.
Для получения микроволнового излучения с заданной длиной волны, в СВЧ-печи применяется магнетрон со специально рассчитанными конструктивными параметрами. Излучение, генерируемое магнетроном, передается через волновод и концентрируется в камере, в которую помещается разогреваемое блюдо.
Камера закрывается металлической дверцей, предотвращающей распространение СВЧ-волн за ее пределы. Питание магнетрона традиционно осуществляется от вторичной обмотки высоковольтного трансформатора (МОТа) с выходным напряжением 2000 вольт, которое повышается схемой удвоения (состоящей из конденсатора и диода). Накал катода магнетрона обеспечивает специальная вторичная обмотка с напряжением 4 вольта от того же трансформатора.
Классическим способом автоматической регулировки тепловой производительности микроволновой печи является тот же, что применяется в утюгах и в бытовых нагревательных приборах: магнетрон периодически включается и выключается, с тем чтобы средняя тепловая мощность, подаваемая в камеру в форме электромагнитных волн, получилась бы равна заданной пользователем.
Аспекты безопасного использования микроволновых печей
Согласно научным данным, прямое воздействие СВЧ-волн на тело человека порождает ощутимый тепловой эффект, а в случае длительного (или мощного) воздействия — способно привести к местному перегреву и вызвать серьезные ожоги.
Так, при плотности микроволновой мощности в районе 35 мВт/кв.см человек чувствует нагрев. Продолжительное воздействие при плотности мощности более 100 мВт/кв.см вызывает катаракту и может привести к временному бесплодию.
Уровень плотности СВЧ в 10 мВт/кв.см считается безопасным. Применительно же непосредственно к микроволновым печам, согласно европейскому стандарту, на расстоянии 5 см от микроволновой печи предельный уровень плотности мощности не должен превышать 1 мВт/кв.см, а на расстоянии 50 см от печи — не должен быть более 0,01 мВт/кв.см. Именно этим стандартам соответствуют современные микроволновые печи на момент их изготовления.
Кстати, открытая дверца печи всегда блокирует ее включение, то есть СВЧ-печь никогда не должна работать с открытой дверцей.
Теперь о воздействии СВЧ-волн на электропроводящие вещества (особенно на металлы). Волна, конечно, не проникает внутрь металлических предметов, однако она способна навести в металле индуцированные токи, в том числе вихревые токи, которые, в свою очередь, сильно разогревают металл.
По этой причине у вас не получится эффективно разогреть еду в металлической посуде с помощью СВЧ-печи. Что и говорить о посуде с металлическими рисунками и каемками, которые легко разрушаются под действием СВЧ-волн (от индуцируемых вихревых токов), что просто портит посуду.
Читайте также: