детали, отвечающие за работу СВЧ

Микроволновая печь — полезный бытовой прибор. Она давно стала привычным атрибутом каждой кухни. Её применяют для подогрева пищи и приготовления новых блюд.

Разберемся во внутреннем устройство микроволновки. Это поможет понять принципы её работы

Содержание статьи

Главная деталь СВЧ

Основным элементом в любой СВЧ является магнетрон. Он представляет собой необычную лампочку. В ней содержится вакуумная камера. Зоной ответственности детали является СВЧ-излучение. Магнетрон занимается тем, что преобразует поступающее напряжение в микроволны. Кроме того, он выводит их в камеру печи. Благодаря им, и происходит подогрев пищи.

Детали, обеспечивающие работу устройства

Главными компонентами, обеспечивающими работу устройства, являются предохранитель, выпрямитель и трансформатор.

Предохранители

Предохранитель — маленькая, но очень важная деталь. Он выглядит как небольшая металлическая нить в стеклянной колбе. Закрывается с обеих сторон специальными колпачками.

Микроволновка оборудована тремя предохранителями.

• Сетевой бережет электрическую цепь от неожиданных скачков напряжения.
• Высоковольтный предохраняет трансформатор от возможных перегрузок. Относится к элементам защиты магнетрона.
• Третий вид устанавливают в печах, оборудованных панелью электронного управления. Он занимается преобразованием поступающего тока в напряжение. В случае поломки заменить его довольно трудно.

Вид предохранителя, используемого в определённой модели, можно узнать в руководстве по эксплуатации.

Выпрямитель

Выпрямитель необходим для питания магнетрона. Он занимается преобразованием поступающего напряжения в постоянное. Состоит из выпрямительного диода и разделительного конденсатора.

Трансформатор

Трансформатор подпитывает магнетрон. Для запуска работы необходима подача высокого напряжения, потому что стандартного для магнетрона недостаточно. Высоковольтный трансформатор преобразовывает поступающий ток, доходя до требуемых значений. Благодаря этому, магнетрон включается в общий процесс.

Детали, управляющие функциями СВЧ

Микроволновая печь — довольно сложный механизм. Процедура работы основана на взаимосвязи между всеми деталями. Следовательно, выход одной составной части из строя приводит к неисправности техники. Поэтому большое значение имеют элементы, отвечающие за функции СВЧ.

Главной управляющей деталью в микроволновках является блок питания. Он отвечает за поддержание заданной мощности. Кроме того, он отключает печь по истечении установленного периода. С его помощью также регулируется уровень мощности во время приготовления пищи. Блок отличается от других частей печи. Он располагает собственным источником питания.

Дополнительные детали

В микроволновке обязательно имеются другие детали.

Вентилятор

Без вентилятора пользование печью невозможно. Он специализируется на обдувании компонентов электронной схемы. Тем самым контролирует их нагрев и оптимальную температуру. Засасывая воздух из помещения, он направляет его к магнетрону. После чего грамотно распределяет по всей поверхности.

Во время подогрева и приготовления еды вентилятор создаёт повышенное давление. Эта мера необходима для вывода через вентиляцию тёплого воздуха и пара. Они возникают во время деятельности СВЧ. Располагается на задней стенке прибора. Работает во всех режимах микроволновки.

Стеклянный столик

Вращающийся столик отвечает за равномерный прогрев блюда. Он выполнен из термостойкого стекла.

Лампы

Используется для освещения камеры печи. Цепь питания включает в себя пусковое реле. Благодаря этому, внутреннее освещение срабатывает при разогреве продуктов или открытии дверцы. Следовательно, пользоваться микроволновкой с такой функцией гораздо удобнее. Подобные элементы устанавливают также в холодильники или швейные машинки.

Лампа располагается в специальной коробке, которая находится рядом с трансформатором. В случае неисправности установить новую можно самостоятельно, в домашних условиях.

Важно! Производить процесс замены лампочки следует по правилам техники безопасности. Устройство в это время необходимо отключить от сети.

Система защиты

Микроволновая печь имеет внутри прибор с мощным радиоизлучением — магнетрон. При несоблюдении осторожности он может нанести серьёзный вред здоровью человека. Для дополнительной защиты и безопасного использования камера прибора помещена в металлический корпус. Таким образом, выход излучения наружу невозможен.

Дверца плотно прилегает к камере и имеет специальный зазор. Благодаря этому, волна излучения распространяется внутри микроволновки.

Стекло в дверце имеет специальное покрытие в виде металлической сетки. Она контролирует площадь распространения излучения и предотвращает его выход за пределы устройства.

Система микропереключателей обеспечивает невозможность использования микроволновки при открытой дверце.

Микроволновая печь стала незаменимым помощником современного человека. Это необходимое дополнение к плите и духовке. Умный механизм будет полезен в выполнении многих задач и облегчении повседневной работы на кухне.

Подпишитесь на наши Социальные сети

действие и принцип работы, устройство СВЧ печи и вред, на какой частоте работает

Микроволновые печи вошли в наш быт достаточно давно, но споры об их полезности и безопасности ведутся до сих пор. Любопытно, что, решая подобные вопросы на всевозможных форумах и при личных встречах, подавляющее большинство даже приблизительно не представляет себе принцип работы микроволновки.

Именно поэтому прежде чем задаваться вопросом: друг она вам или враг, имеет смысл выяснить, что собой представляет этот удивительный агрегат, способный вскипятить стакан воды или приготовить курочку без использования видимого источника тепла. Практически каждый видел микроволновку в работе, но мало кто представляет, как она это делает.

Действие и принцип работы

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. В процессе вращения эти молекулы в буквальном смысле трутся друг о друга, а что при этом происходит — знает всякий. Попробуйте быстро потереть ладони одна о другую — чувствуете тепло?

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

Итак, пора сформулировать главные отличия СВЧ подогрева от классического:

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, присущим микроволновкам, является невозможность обжаривания, но и этот вопрос конструкторы решили, оснастив устройство обычными термоэлектронагревателями, как у электродуховки. С их помощью вы можете легко обжарить продукт. Кроме того, существуют так называемые тарелки Крусти, выполненные из специального материала, который безопасно разогревается токами СВЧ. Положите на такую тарелку отбивную и печка не только быстро ее приготовит, но и зажарит, поскольку этот поддон накаляется до 200 градусов.

Устройство СВЧ печи

Теперь пришло время разобраться, как устроена микроволновка. Сердцем любой подобной печки является специальный генератор, создающий высокочастотное электромагнитное поле большой интенсивности. Называется он магнетроном. Далее, 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. Ну и, естественно, имеется в печи и блок питания, обеспечивающий энергией всю электронику и сам магнетрон.

Вот так выглядит микроволновая печь на схеме.

Опасность и вред микроволновки

А теперь самый главный вопрос, который беспокоит едва ли не каждого владельца микроволновки: представляет ли прибор какую-либо опасность для окружающих? Существует множество мифов об опасности использования СВЧ технологий в быту. Основные из них:

1. Радиационная опасность.
2. Опасность электромагнитного излучения.
3. Плохое влияние СВЧ на качество приготовляемых продуктов.
4. Возможность физического поражения полем СВЧ.
5. Повышенная опасность поражения электрическим током высокого напряжения.

Радиационное поражение

Согласно этому мифу, все, кто находятся рядом с СВЧ печью, получают радиационное облучение. Более того, даже выключенная печка «лучит» не хуже чернобыльского трактора. Но если верить основам ядерной физики (все проходили ее в школе), радиацией, которую все так боятся и которая действительно представляет опасность, является ионизирующее излучение.

Взгляните на список, в котором перечислены виды электромагнитного излучения, расположенные в порядке убывания их длины волны:

1. радиоволны — 10 км — 0.1 мм;
2. инфракрасное излучение — 1 мм — 780 нм;
3. видимое излучение (свет) — 780 — 380 нм;
4. ультрафиолетовое излучение — 380 — 10 нм;
5. рентгеновское излучение — 10 — 5 пм;
6. жесткое (гамма) излучение — менее 5 пм.

Из всего списка только два последних пункта являются полноценным ионизирующим и частично ионизирующим — третий снизу (УФ свет). А оставлять после себя наведенную радиацию может только гамма-излучение. Длина волны электромагнитного поля микроволновой печи — 12 см. Гораздо логичнее бояться видимого света, излучаемого лампочкой Ильича, ионизирующая способность которой на 3 порядка выше излучения микроволновки. Но, несмотря на очевидное, лампочек не боится никто, микроволновых печей — почти все.

Меняет ли высокочастотное излучение свойства продуктов.

Бытует мнение, что, побывав в микроволновке, продукты меняют свою физическую структуру. Одни связи якобы разрушаются, другие появляются, меняется заряд, полюс, градус, память — все что угодно. После всего этого безобразия полезные продукты питания превращаются в яд.

Микроволновое излучение, как было сказано выше, воздействует на полярные молекулы, которыми являются молекулы воды. На сегодня науке достоверно известно, что вода — аморфное тело и вообще не имеет структуры, если не находится в замерзшем состоянии. Как может эта самая структура измениться, если у аморфного тела ее нет вовсе?

Рождение подобного мифа связано, скорее всего, с понятием «структурированная вода», которое появилось благодаря всевозможным лженаукам типа гомеопатии и «бизнесменам», продающим «заряжающие» подносы для воды и прочие чудеса техники параллельных миров.

Электрическим током

Насколько прибор электробезопасен.

Опасения, будто бы микроволновая печка опасна в плане поражения электрическим током, в принципе, понятны. Для работы магнетрона требуется источник высокого напряжения — порядка 4 кВ. Если добавить к этому еще и мощность современной микроволновки, которая может достигать киловатта, то весь ужас человека, далекого от электрики, становится понятным. Тем не менее этот же человек совершенно спокойно пользуется полуторакиловаттным пылесосом и двухкиловаттной электроплитой.

Вспомните обычный кинескопный телевизор, который служил нам не одно десятилетие и продолжает служить по сей день.

Напряжение на ускоряющем аноде его кинескопа достигает 30 кВ. Это почти на порядок выше напряжения на магнетроне. Если вскрыть микроволновку, то можно и под напряжение попасть. Но и в телевизоре ведь задняя крышка всего на четырех винтах! А теперь подумайте: много у вас знакомых, убитых током злого телевизора? Таким образом микроволновая духовка в плане электробезопасности ничем не отличается от любого другого бытового прибора.

Вредно ли излучение микроволновки для организма.

Да, СВЧ вредны для человека. Но ведь масса современных устройств работает на той же частоте: Wi-Fi модем, мобильник, смартфон. Работа с ними считается безопасной. Так вредно микроволновое излучение или невредно? Вредно, но лишь при превышении определенного уровня. Ваш мобильник излучает, но мощность его передатчика невелика. Хоть вы и держите его у самого виска, периодические разговоры по телефону особого вреда здоровью не нанесут. Другое дело — микроволновая печка. Мощность ее «передатчика» достигает тысячи ватт.

Но, во-первых, в отличие от мобильника, излучение магнетрона направлено не во все стороны, а в рабочую камеру. Во-вторых, и это главное, камера, как и ее дверца, имеют специальное покрытие, предотвращающее выход излучения за пределы рабочей области. Конечно, покрытие не задерживает СВЧ на 100%, но этого и не нужно. Вы не держите микроволновку у виска, как телефон, и не пользуетесь ею, часами уткнувшись носом в дверцу. Кроме того, интенсивность СВЧ убывает пропорционально квадрату расстояния.

Что по этому поводу говорят цифры? Открываем медицинские документы, нормирующие максимально допустимое безопасное для человека СВЧ излучение и читаем: не более 10 мкВт/см.кв. Много это или мало? Самое время посмотреть на рисунок ниже:

Зависимость напряженности поля от расстояния до СВЧ печи.

У самой дверцы микроволновой печи напряженность электромагнитного поля достаточно высока — 5 мВт/см.кв. Но уже на дистанции в полметра оно ослабевает на два порядка, а на расстоянии в полтора метра ниже максимально допустимого уровня вдвое. Таким образом, если вы не сидите со включенной микроволновкой буквально в обнимку, а пользуетесь ею не круглые сутки, то за свое здоровье можете не опасаться. Но ведь дверцу можно открыть? Можно, только магнетрон сразу же отключится, поскольку имеет защиту «от дурака». Эта же защита не даст сунуть руку (а кое-кому и голову) в работающий прибор, дабы проверить его исправность «на ощупь».

Как только вы откроете дверцу, автоматика снимет питание с магнетрона.

Таким образом исправная микроволновая печь при соблюдении элементарных правил эксплуатации, подробно описанных в прилагаемой инструкции, абсолютно безопасна для человека.

принцип действия, устройство, интересные факты

Микроволновая печь, или микроволновка, является почти непременным атрибутом любой российской кухни. Почему этот бытовой прибор настолько распространен? Дело в его быстроте — время разогрева в микроволновой печи измеряется в секундах, тогда как на плите это займет куда больше времени. Удобство тоже играет немаловажную роль — микроволновка невелика по размерам и поместится даже в самой маленькой «хрущевке». А если плиты нет и нет возможности ее поставить? Микроволновка во многом может ее заменить!

Как микроволновка появилась на свет

«Отцом» микроволновой печи по праву считается американский физик Перси Спенсер. Он разрабатывал излучатели сверхвысоких частот, и во время своих экспериментов обратил внимание, что органика под воздействием СВЧ разогревается. Как именно это произошло, история умалчивает, однако есть две наиболее распространенные версии: по одной из них, он по рассеянности забыл на включенном приборе бутерброд, а когда вспомнил о нем, он уже был сильно разогрет. Вторая версия утверждает, что Спенсер носил в кармане шоколадку, которая закономерно растаяла под влиянием сверхвысоких частот.

Использование в быту

Так или иначе, обнаружив «продовольственные» свойства СВЧ-излучения в 1942 году, уже в 45 физик получил на свое изобретение патент. А уже через два года, в 1947-м, американские военные разогревали в микроволновой печи свои завтраки, обеды и ужины. Что бы ни делала микроволновка, принцип работы ее механизма военных не волновал — главное, что она давала быстрый результат. Правда, микроволновка в 40-е была еще «не та» — вес прибора превышал 300 килограмм!

Далее за дело принялась фирма Sharp — уже в 62-м она выпустила «в народ» первую модель потребительской микроволновой печи. Особенного всплеска интереса она не вызвала, потому что покупателей отпугивало использование СВЧ-излучения. В дальнейшем этой же компанией была изобретена «вращающаяся тарелка», а в 79-м — система электронного управления.

Из чего состоит СВЧ-печь?

Микроволновая печь состоит из нескольких обязательных деталей:

1. Трансформатор.
2. Магнетрон в микроволновке — собственно, излучатель сверхвысоких частот.
3. Волновод, за счет которого происходит передача излучения к изолированной камере.
4. Металлизированная камера — место, где и разогреваются продукты.

Дополнительными элементами микроволновки являются: вращающаяся подставка для более равномерного разогревания пищи, электроника для управления различными режимами, таймером, вентилятор.

Каким образом микроволновка греет пищу?

Несмотря на кажущуюся «магию», которой обладает микроволновка, принцип работы абсолютно научен и логичен. Практически в любой пище содержится молекулы воды и других элементов, имеющих как положительный, так и отрицательный заряд. При отсутствии магнитного поля заряды в молекулах располагаются произвольно, хаотически. Сильное же магнитное поле мгновенно организует электрические заряды — они становятся направлены строго в соответствии с ходом линий магнитного поля.

Особенность СВЧ-излучения в том, что оно «переворачивает» дипольные молекулы не просто быстро, а невообразимо — почти 5 миллиардов раз в секунду! Молекулы перемещаются в соответствии со сменой магнитного поля, а высочайшая скорость «переключения» буквально создает эффект трения. Именно благодаря этому продукты в микроволновой печи разогреваются за несколько секунд.

Типы микроволновых печей

Какие же бывают микроволновки и чем они между собой различаются:

1. Соло-печь, или микроволновка обыкновенная. Относится к самым бюджетным моделям и предназначена только для размораживания и подогрева пищи. Как правило, такие СВЧ-печи имеют механическое управление и довольно надежны, поскольку ломаться особо нечему.
2. СВЧ с грилем и конвекцией. Эти функции микроволновки идут как вместе, так и порознь. Гриль представляет собой дополнительный нагревательный элемент, который расположен чаще всего под потолком камеры, и вращающийся вертел. Конвекция — это циркуляция горячего воздуха внутри камеры, что обеспечивает дополнительный и более равномерный разогрев пищи. Такие микроволновки, как правило, относятся к средней ценовой категории и работают как на механическом, так и на электронном управлении.
3. Многофункциональные СВЧ-печи. Множество режимов, само собой, конвекция и гриль, функция пароварки, а также еще целый набор кулинарных решений для вашей кухни. Разумеется, такие серьезные бытовые приборы относятся к категории дорогих и управляются с помощью сложной электроники.

Несмотря на отличие в деталях, СВЧ-печь за 20 долларов и за 200 — это все та же микроволновка. Принцип работы тот же.

Чем еще отличаются друг от друга микроволновки?

1. Объемом. Бытовые СВЧ-печи друг с другом разнятся, но не слишком сильно. А вот промышленные микроволновки совсем другие — в них можно разогревать сразу несколько десятков порций.
2. Тип гриля. Он может быть керамическим, кварцевым или тэновым. При одинаковой смысловой нагрузке различаются между собой деталями: например, кварцевый гриль разогревает равномерней и тратит меньше электричества, но тэновый может работать интенсивнее, а также его проще отмывать.
3. Способ покрытия внутренних стенок. Их тоже несколько — покраска под эмаль, прочная эмаль и специальные покрытия (биокерамика и антибактериальное). Покраска — самое дешевое и недолговечное, эмаль уже получше, хотя длительное и интенсивное использование также приводит его в негодность. Специальные покрытия можно назвать вечными. К недостаткам относятся высокая цена и хрупкость по отношению к ударным нагрузкам. И да, есть еще нержавейка — отличный вариант для тех, кто не готов слишком сильно раскошеливаться ради микроволновки. Прочное, надежное, прекрасно выглядящее покрытие с легкостью выдерживает длительные и интенсивные нагревания. К недостаткам нержавейки следует отнести сложности в отмывании — несколько чисток абразивными средствами создают на ее поверхности сеточку микроцарапин, в которые пригоревший жир «вцепляется» всеми своими молекулами.
4. Виды управления. Их всего три — механика, кнопки, сенсорная панель. Механика дешева, проста в использовании, надежна, недостаток — точность выставления времени. Кнопки чуть чаще ломаются, но зато время можно выставить секунда в секунду. К недостаткам можно отнести скапливающуюся на элементах управления грязь, что требует дополнительного времени для оттирания. Сенсор — красиво, стильно, грязь не скапливается, можно программировать процесс приготовления еды. Недостатки — ломается чаще других, стоит ощутимо дороже. Ремонт микроволновок, особенно дорогих, услуга недешевая, поэтому стоит подумать: а стоит ли брать с сенсором?
5. Режимы работы СВЧ-печи. Их может быть от 3-4 в дешевых моделях, до 10-12 в самых дорогих. Из основных режимов можно выделить следующие: полный режим — жарка мяса, запекание овощей. Средне-высокий, 3/4 мощности — быстрое разогревание нетребовательных продуктов. Средний — варка супов, приготовление рыбы. Средне-низкий, 1/4 мощности — разморозка продуктов, «мягкий» разогрев продуктов. Самый малый, около 10% мощности, предназначен для размораживания «капризных» продуктов вроде томатов, и поддержания в теплом виде уже горячих продуктов.

Допфункции СВЧ-печей

Одной из самых интересных дополнительных функций для микроволновой печи является подача горячего пара. Это дополнение не дает продуктам пересыхать, а также они готовятся значительно быстрее. Сюда же можно добавить проветривание камеры — несмотря на кажущуюся незначительность, для многих хозяек эта функция стала спасительной — теперь у них овощи не пахнут рыбой, а рыба — яблоками.

Разделители камеры. Различные решетки позволяют готовить несколько порций одновременно. К недостаткам этой функции можно отнести отсутствие вращение, что делает разогрев пищи менее равномерным.

«Крисп» — специальная тарелка для микроволновки, позволяет готовить в ней так же, как на сковородке. Изготовленная из жаропрочного сплава, она «держит» температуру до 200 градусов.

Слюда. Зачем слюда в микроволновке? Она оберегает волновод от различных загрязнений, и увеличивает срок службы прибора.

Функция двойного излучения. Как работает такая микроволновка? Устройство и принцип работы такой СВЧ-печи отличаются только наличием двух источников высокочастотного излучения. Это позволяет добиться более качественного и равномерного прогревания пищи.

Встроенная кулинарная книга. Недешевая функция, но для тех, кто любит вкусно поесть, не тратя на это больших временных и интеллектуальных затрат, это самое оно.

Необходимые правила безопасности при использовании СВЧ-печи

Довольно часто обывателей волнует вопрос о том, не опасна ли для здоровья микроволновка. Принцип работы ее, конечно, основан на СВЧ-излучении. Но бояться этого не нужно.

Полностью исправная микроволновая печь представляет не большую опасность для потребителя, чем компьютер или телевизор. Вопреки стойким мифам, излучение от микроволновки не является радиоактивным или канцерогенным, и микроволновка после пары месяцев работы не начинает «фонить».

СВЧ-излучение в действительно может нанести серьезный ожог, но чтобы добиться этого от своей домашней микроволновки, придется попотеть — даже самые дешевые модели оснащаются многоуровневой защитой. И, например, засунуть руку во включенный прибор не получится — автоматика сразу же отключит питание.

Какую посуду стоит использовать в своей микроволновой печи

Лучше всего, если тарелка для микроволновки, которую вы собираетесь использовать в СВЧ-печи, будет специализированной, с соответствующей маркировкой. К ней относятся, например, наборы посуды из жаропрочного стекла. Если же у вас под рукой нет такой, то обратите внимание на следующие рекомендации:

1. Стекло. Отличный материал для микроволновки, если он не слишком тонкий, и отсутствуют трещины и сколы.
2. Фарфор и фаянс. Подходящие материалы, в том случае, если они полностью покрыты глазурью и не покрашены металлизированной краской. Опять же, фарфоровая или фаянсовая посуда не должна иметь механических повреждений.
3. Бумага. Подходящий материал, но с допущениями — бумага должна быть плотной, не окрашенной, и лучше не использовать ее в течение долгого времени.
4. Пластик. Да, но только специализированный. Сегодня многие фирмы выпускают целые линейки пластиковых контейнеров для разогрева в микроволновых печах. Идеальный вариант для офисного работника, который не хочет разоряться на бизнес-ланчи и походы в кафе.

Самая неподходящая тарелка для микроволновки — металлическая. От высокочастотного излучения она начинает искрить, а это вскоре отправит вас искать заведение, где осуществляют ремонт микроволновок.

Как ухаживать

В этом вам поможет инструкция к микроволновке. В ней указано, какими специальными моющими средствами ее следует чистить. Недостатка в них нет, а покупать их стоит сразу, с микроволновкой. Не стоит затягивать с уборкой — многократно нагретый и спрессованный жир на стенках камеры вам придется мучительно долго оттирать, проклиная все на свете, а ежедневная уборка будет сводиться к нескольким легким движениям тряпкой. Если вы все же добились образования «древних отложений», то перед мытьем поставьте в печь стакан воды на минуту и включите максимальный режим. Жир и грязь набрякнут и отмоются в разы легче.

Немного юмора…

Одна дама в США выиграла судебное дело после того как «посушила» в микроволновой печи свою кошку. В исковом заявлении она указала, что не знала о том, что «нельзя сушить кошек в микроволновке».

Несмотря на общеизвестный факт о том, что сырые куриные яйца в микроволновке взрываются, энтузиасты по всему миру стараются придумать способ обойти эту проблему — проколоть дырку в скорлупе, завернуть в специальную пленку. Но, несмотря на все их усилия, яйца все равно взрываются.

Недавно взорвало интернет фейковое сообщение о том, что новую модель айфона можно подзарядить от микроволновки. Неизвестно, сколько владельцев смартфонов повелось на этот розыгрыш, но десятки фото с раскуроченными айфонами говорят сами за себя.

Как работает микроволновка принцип работы? – Tokzamer

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.

Как работает микроволновка и как правильно с ней обращаться?

Как именно работает микроволновая печь? Что заставляет нагреваться еду, воду и другие вещества, в то время как воздух или стекло в микроволновке почти не нагреваются? Как правильно обращаться с микроволновкой, чтобы не испортить ее саму и приготавливаемое блюдо? Ответы на эти вопросы вы найдете в нашей статье!

1. Принцип работы микроволновки
2. Частота работы микроволновки
3. Как работает гриль в микроволновке?
4. Инструкция по работе с микроволновой печью
5. Видео: Как работает микроволновка?

Принцип работы микроволновки

Правильное полное название микроволновки – печь с токами сверхвысокой частоты (СВЧ). Внутри нее (за приборной панелью) есть специальное устройство для излучения радиоволн – магнетрон, что можно увидеть из схемы:

Когда работает магнетрон, выделяемые им электромагнитные колебания определенной частоты заставляют дипольные молекулы внутри печи колебаться с той же частотой. Самой распространенной в природе дипольной молекулой является молекула воды (в продуктах – еще жиры и сахара). На молекулярном уровне высокая частота колебаний превращается в повышение температуры, поэтому любые продукты с высоким содержанием воды быстро разогреваются. Если же молекул воды внутри продуктов (или материалов) очень мало или нет совсем, нагрев почти не происходит.

Глубина проникновения микроволн небольшая – 2-3 сантиметра, однако поверхность приготовляемого блюда СВЧ-волны пронзают легко, а в глубине они встречают сопротивление молекул воды, поэтому продукт фактически прогревается изнутри.

Чтобы нагрев продуктов происходил равномерно, используется несколько подходов:

• Диск из жаропрочного стекла в нижней части СВЧ-печи. Он вращается вместе с блюдом, подставляя под излучение магнетрона все его стороны.
• Микроволны. Они подаются по специальному волноводу (широкой трубке) от магнетрона на вращающийся отражатель, расположенный обычно в верхней части СВЧ-печи. В таких микроволновках можно разогревать неподвижные блюда большого размера и веса.

Еще бывают так называемые инверторные СВЧ-печи. Они отличаются от обычных моделей тем, что магнетрон работает непрерывно, но со снижением потребляемой мощности. Это достигается за счет использования в печи так называемого инвертора (преобразователя постоянного тока в переменный) вместо традиционного трансформатора.

Во многих моделях микроволновок магнетрон закрыт специальной полупрозрачной пластинкой. Она прозрачна для СВЧ-лучей, но не позволяет пару, брызгам жира и прочим посторонним веществам попадать внутрь микроволновки через отверстие в экранировании. Не вынимайте эту пластину, а если это требуется для чистки от жира, то после полного высыхания обязательно верните на место.

Несмотря на распространенное мнение, СВЧ-излучение не убивает микробы. По крайней мере, научно это не доказано. С другой стороны, комплексное воздействие высокой температуры и микроволн на молекулы воды внутри бактерий и вирусов в течение нескольких минут уменьшает их количество многократно, а с теми, что остались, ваша иммунная система справляется самостоятельно.

Частота работы микроволновки

Большинство магнетронов излучает волны на частоте 2450 МГц (мегагерц, или миллионов колебаний в секунду). Это волны дециметровой длины (длиной в 12,25 см). Некоторые промышленные установки, например в США, работают с частотой 915 МГц. Вынужденные колебания молекул воды не являются резонансными колебаниями, так как для них резонансная частота на порядок выше – 22,24 ГГц (гигагерц, или миллиардов колебаний в секунду).

Бояться вредного излучения от микроволновки не надо. Первый массовый выпуск микроволновок был произведен в Японии фирмой «Sharp» в 1962 г. С тех пор прошло очень много лет, десятки миллионов японцев десятилетиями разогревают еду в СВЧ-печах и при этом средняя продолжительность жизни японцев является предметов зависти всего мира.

Больше информации о влиянии микроволновой печи на человека вы можете найти тут. Только научные факты!

Как работает гриль в микроволновке?

Гриль позволяет вам жарить продукты в СВЧ-печи с помощью обычного жара, а не микроволн. Именно она делает на блюдах аппетитную корочку, которая при обычной СВЧ-обработке не появляется.

Спираль гриля находится в верхней части печи и бывают двух видов:

• ТЭНы (теплоэлектронагреватели). ТЭН – это металлическая трубка, внутри которой находится тонкая спираль из сплава никеля и хрома. Через спираль проходит ток, и она нагревается.
• Кварцевые. Кварцевый гриль – это тоже ТЭН, только вместо металлической трубки – стеклянная оболочка, между спиралью и трубкой – изолирующий кварцевый песок.

Бывают конструкции СВЧ-печей с грилем и конвекцией. Конвекция – это просто обдув горячим воздухом вашего блюда во время приготовления. Для такого обдува в микроволновке устанавливают вентилятор, сдувающий разогретый воздух от спирали гриля в сторону блюда.

Большинство моделей микроволновок позволяют одновременно использовать и ТЭН, и СВЧ. Однако имейте в виду, что такая комбинация может сильно нагревать розетку и провода в вашем помещении.

Читайте в следующей статье о принципах выбора микроволновой печи под свои запросы: https://sovetexpert.ru/kakuyu-kupit-mikrovolnovku.html.

Инструкция по работе с микроволновой печью

Чтобы правильно обращаться со своей микроволновой, нужно внимательно подходить ко всем пунктам – начиная с выбора посуды и заканчивая правильным выключением после применения.

Какую посуду использовать?

Лучший материал для разогрева в микроволновке – жаропрочная стеклянная посуда. Также хорошо подходят фарфор и другие керамические изделия, бумага (картон). Сквозь них микроволны проходят очень легко и почти не нагревают их. А вот от посуды из следующих материалов надо отказаться:

• Пластика. Хорошо пропускает СВЧ-излучение, но из-за токсичных компонентов при изготовлении (например, пенополистирол) может представлять опасность для вашего здоровья.
• Металла. Они проводят электрический ток, не пропуская микроволны. Так что приготовить или просто разогреть блюдо в алюминиевой кастрюле или чугунном горшке не получится. Металл просто не пропустит электромагнитные волны к продуктам, и они останутся холодными. Сам металл при этом, конечно, нагреется, и от его тепла могут нагреться и продукты. Но это может привести к поломке СВЧ-печи, да и ждать приготовления блюда придется долго. Инструкцию по ремонту микроволновых печей читайте тут.

• Меламина. Это легкий и красивый материал для посуды, похожий на фарфор, но его нельзя ставить в СВЧ-печь. Дело в том, что при нагреве он выделяет токсины, опасные для вашего здоровья.

Что касается формы посуды, то она может быть любой, но не с узким горлом, поскольку при использовании для разогрева в микроволновке она может быть опасной. Дело в том, что некоторые жидкости нагреваются до температуры кипения, но бурного перемешивания внутри объема при этом не происходит. А вот когда вы достанете такой кувшин или колбу из СВЧ-печи, жидкость мгновенно взбурлит, кипящая пена выльется из емкости, и можно получить ожог. Например, так ведут себя при некоторых условиях дистиллированная вода и некоторые очищенные масла растительного происхождения.

Правильное обращение с продуктами

Изначально стоит точно определить, что нельзя размораживать в микроволновке:

• Сливочное масло. Если его положить в микроволновку и оставить надолго, оно не просто растает, а еще и вскипит, испачкав всю печь изнутри. Так происходит потому, что внутри масла есть не только собственно масло, но и вода. Она вскипает при 100 градусах, а масло примерно при 120. Так что вода может перейти в пар еще до таяния масла, и водяной пар разнесет масло по всей печке.

• Продукты с плотной оболочкой. Например, это яйца, помидоры, цельная печень птицы. При нагреве некоторая часть воды не просто постепенно нагревается, а сразу превращается в пар. Если греть продукты долго, то еще больше пара образуется от прямого нагрева. Этому пару некуда выйти, поэтому давление внутри емкости растет и приводит к взрыву.
• Герметично закрытую посуду. Например, консервы и бутылки. Причина та же, что и в предыдущих пунктах – высока вероятность взрыва.

Далее во внимание стоит принять советы, как правильно обращаться с продуктами при разогреве или готовке в микроволновке:

• Сосиски, плотно упакованные в оболочку, перед СВЧ-разогревом обязательно нужно проткнуть вилкой, чтобы создать отверстия для выхода пара, иначе он разворотит сосиски изнутри.
• В яйцах и другие продуктах нужно разрушить все внешние и внутренние оболочки, например, сделать омлет или разрезать печень.
• Для варки яиц и других продуктов в микроволновке используются специальные кастрюльки с экранированием. В нее наливается вода, она-то и греется от СВЧ-волн, а до яиц электромагнитное излучение не доходит – их закрывает экран.
• Если в микроволновку ставится небольшое по объему блюдо, следует добавить к нему обычный стакан с водой. Так вы избежите перегрева магнетрона.
• Любые жидкие блюда в микроволновке лучше посолить заранее, а не после приготовления. Так вы сэкономите время и электроэнергию. Дело в том, что дистиллированная (несоленая) вода в микроволновке греется и закипает, но дольше, чем обычная вода.
• Очень сильно замороженный продукт (мясо, например) будет размораживаться в микроволновке довольно долго, и включать СВЧ-печь при этом нужно на минимальную мощность. Причина в том, что молекулы льда – не молекулы воды, СВЧ-волны не расшатывают их так интенсивно. Кроме того, молекулы льда образуют достаточно жесткую структуру и их не так легко «раскачать», как молекулы воды.

Сухой хлеб часто рекомендуют «размягчить» в микроволновке, но он может загореться при длительном воздействии и максимальной мощности СВЧ-излучения. Это же может произойти даже с попкорном, рассчитанным на приготовление именно в микроволновке. Следовательно, когда в микроволновую печь помещаются такие продукты, нужно быть бдительным.

Правила включения/выключения

Нельзя включать пустую микроволновку, тем более на полную мощность:

1. Внутри печи все стенки (и даже дверца) являются специальным металлизированным экраном, отражающим микроволны обратно внутрь микроволновки. Единственное место, где нет экрана – отверстие для выхода электромагнитных волн из магнетрона.
2. Когда на поддоне находятся продукты, микроволны расходуют свою энергию на нагрев этих продуктов. Если же энергию впитывать нечему, СВЧ-излучение отражается от стенок экранирующих поверхностей, при этом плотность волн возрастает все больше.
3. СВЧ-излучение попадает обратно в магнетрон, и если он состоит из металла, то просто перегреется и может выйти из строя.

Считается, что после разогрева блюда в СВЧ-печи лучше дать ему постоять 3-5 минут. Тогда успевают нейтрализоваться так называемые «свободные радикалы», то есть части молекул, распавшихся на части под воздействием микроволн.

Видео: Как работает микроволновка?

Все вышесказанное о принципе работы устройства хорошо иллюстрируется в следующем видео:

После прочтения нашей статьи вы стали намного лучше разбираться в принципе работы СВЧ-печи. Теперь вы знаете, что она может делать лучше обычной духовки и электроплитки, а что не может, и какие действия вообще недопустимы при работе с микроволновкой.

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.

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».

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.

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 2 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Схема микроволновой печи супра

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».

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».

Микроволновые печи с электромеханическим управлением обычно имеют стандартную электрическую схему. Отличия между различными моделями незначительны и не носят принципиального характера.

Силовая часть печей с электронными блоками управления практически не отличается от печей с электромеханическим управлением. На принципиальной схеме эти отличия проявляются лишь в том, что вместо контактов таймера присутствуют контакты реле. Иногда вместо репе ставится симистор, однако режим его работы фактически тот же, что и у таймера.

Такая взаимозаменяемость блоков управления позволяет, в частности, вдыхать новую жизнь в печи с напрочь сгоревшей электроникой путем замены электронного блока управления на электромеханический или на электронный, но от другой модели. Ограничения на подобную замену связаны, в основном, с габаритными размерами, особенностями крепежа и конструкцией механизма открытия дверцы.

В качестве примера рассмотрим схему микроволновой печи «Samsung RE290D», изображенной на рис. 1.

Рис. 1. Принципиальная электрическая схема микроволновой печи «Samsung RE290D»

Чтобы включить СВЧ нагрев, требуется подать напряжение 220 В на первичную обмотку высоковольтного трансформатора. Это будет происходить, если контакты микропереключателя «Monitor switch» (MS) разомкнуты, а контакты всех остальных элементов цепи замкнуты. Рассмотрим условия, при которых устанавливается требуемое состояние контактов.

Термореле «cavity TCO» и «magnetron TCO» замкнуты, если температура камеры и магнетрона не превышает допустимой температуры.

Микропереключатели «primary switch» (PS) и «secondary switch» (SS) осуществляют блокировку включения магнетрона при открытой дверце и замыкаются при ее закрытии. На рисунке состояние микропереключателей соответствует открытой дверце.

Включение микроволновой печи происходит при установке ручки таймера на заданное время. При этом замыкаются контакты «timer switch» (TS), находящиеся внутри таймера. На обмотку страхующего реле «safety relay» начинает поступать напряжение, и его контакты замыкаются. В результате включаются электродвигатели таймера и вентилятора, а на трансформатор через сопротивление «resistor» подается напряжение.

Микропереключатель «monitor switch» контролирует исправную работу элементов блокировки дверцы. Если по какой-либо причине микропереключатели PS и SS перестанут размыкаться, то попытка включить печь с открытой дверцей приведет к перегоранию предохранителя «monitor fuse».

Вследствие этого включение реле SR станет невозможным, и генерации СВЧ мощности не произойдет. Следует обратить внимание, что для согласованной работы микропереключатель PS должен замыкаться позже, а размыкаться раньше, чем, соответственно, разомкнутся и замкнутся контакты MS. Нарушение этого синхронизма приведет к тому, что контакты PS замкнутся до того, как разомкнется MS, или наоборот, контакты MS замкнутся раньше, чем разомкнется PS. В обоих случаях это приведет к кратковременному короткому замыканию по входу с последующим перегоранием предохранителя. К сожалению, подобный асинхронизм в работе микропереключателей явление нередкое, поэтому, если в микроволновой печи без всяких видимых причин при закрытии или открывании дверцы горят предохранители, проблема, скорее всего, именно в несогласованной работе микропереключателей.

Резистор R1 служит для снижения пускового тока и работает лишь несколько миллисекунде процессе каждого включения, до тех пор пока не сработает реле «inrush relay», напряжение на которое подается одновременно с началом прохождения тока через резистор.

Необходимость сопротивления вызвана тем, что в начальный момент, высоковольтный конденсатор разряжен и в положительный полупериод, когда на диод подано прямое смещение, вторичная обмотка трансформатора оказывается замкнута «накоротко». В результате, при включении печи, происходит резкий бросок тока и она вздрагивает как от испуга, передавая свое душевное состояние окружающим. Сопротивление позволяет ограничить пусковой ток на некоторое время, в течение которого конденсатор постепенно заряжается до номинального значения и печь плавно входит в рабочий режим.

В настоящее время большинство развитых стран имеют стандарты, ограничивающие величину пускового тока, поэтому рассматриваемые элементы становятся обязательным атрибутом микроволновых печей с электромеханическим управлением.

Микропереключатель « VPS switch», установленный на таймере, служит для регулировки мощности. При задании уровня мощности меньше максимального он осуществляет периодическое отключение печи в соответствии с рисунком

Фильтр «noise filter» служит для снижения радиопомех, проникающих по цепям питания во
внешнюю сеть. Схема содержит также лампу накаливания «lamp» и двигатели таймера «timer motor» и вентилятора «fan motor», назначение которых не требует комментариев.

В зависимости от модели микроволновой печи, она может не иметь каких-либо рассмотренных компонентов или, наоборот, иметь дополнительные (например, при использовании комбинированных способов нагрева), однако это не вносит существенных изменений в работу электрической схемы.

В отличие от силовой части микроволновых печей, схемы электронных блоков управления имеют гораздо большее разнообразие. Особенно отличаются между собой печи, не имеющие специализированного микроконтроллера, построенные на основе дискретных элементов. Это характерно для первых моделей, которые в настоящий момент не выпускаются, но еще имеются в обиходе. В связи с этим не имеет смысла рассматривать какую-либо из схем в качестве примера.

Вместо этого рассмотрим работу некоторых наиболее часто встречающихся узлов и связанные с ними неисправности.

Схема начальной установки (рис. 2), предназначена для предварительного сброса в «0» ячеек памяти ОЗУ и установки всех имеющихся в схеме триггеров, счетчиков и т.п. в исходное состояние при подаче напряжения на блок управления.

Рис. 2. Схема начальной установки

В момент включения микроволновой печи в сеть конденсатор С разряжен, поэтому напряжение на нем равно «0» и на вход «reset» контроллера поступает сигнал сброса. Через короткий промежуток времени конденсатор зарядится через сопротивление R до напряжения питания, сигнал сброса на входе исчезнет и схема будет готова к дальнейшей работе.

Иногда сигнал сброса формируется не только при включении питания, но и при его снятии. Схема устройства, выполняющего данную функцию, показана на рис. 3.

Рис. 3. Схема начальной установки и контроля питания

Данная схема производит общий сброс и в том случае, если по какой-либо причине напряжение питания на микроконтроллере превысит допустимое.

Генератор тактовых импульсов, как правило, находится внутри микроконтроллера, за исключением источника опорной частоты, в качестве которого обычно используется кварцевый резонатор. Схема его подключения и сигналы на входе (BQ1) и выходе (BQ2) каскада усиления показаны на рис. 4.

Рис. 4. Схема подключения кварцевого резонатора

Формирователь сетевых синхроимпульсов предназначен для привязки времени включения и выключения силового источника питания к моменту прохождения амплитуды сетевого напряжения через ноль. Это позволяет предотвратить нежелательные выбросы тока в момент коммутации. Схема формирователя представлена на рис. 5.

Рис. 5. Схема формирователя импульсов

Он представляет собой транзисторный усилитель ключевого типа. В отрицательный полупериод транзистор закрыт и напряжение на выходе равно нулю. В положительный полупериод транзистор быстро входит в насыщение и амплитуда сигнала на выходе становится равной напряжению питания транзистора. Изменение выходного напряжения на выходе усилителя воспринимается микроконтроллером как момент перехода сетевого напряжения через ноль.

Коммутация элементов силовой цепи, как правило, производится посредством реле, установленных на блоке управления. Схема включения реле показана на рис. 6.

Рис. 6. Схема управления включением реле

Особенностью многих схем аналогичного назначения является невозможность включения силовой цепи (реле RY1) без предварительного включения вентилятора (реле RY2) и при открытой дверце камеры. В рассматриваемом случае это достигается тем, что ток через транзистор Q3, который включает реле RY1, может протекать только при замкнутом микропереключателе «DOOR» и открытом транзисторе Q2, включающем вентилятор, лампу и двигатель столика.

Схема формирования импульсов звуковой частоты предназначена для генерации зуммером звукового сигнала. Во многих случаях эта функция выполняется микроконтроллером с помощью программных средств. Однако в некоторых печах микроконтроллер задает только время звучания сигнала, а генератор звуковой частоты выполнен на дискретных элементах. В качестве примера рассмотрим рис. 7.

Рис. 7. Схема генератора сигнала звуковой частоты

Схема состоит из мультивибратора на транзисторах Q1, Q2 и усилителя на транзисторе Q3.
При отсутствии управляющего сигнала все транзисторы закрыты. При поступлении сигнала управления (+5 В) база транзистора Q2 оказывается под высоким потенциалом и он отпирается. Происходит постепенный заряд конденсатора С1 через резистор R4. В какой-то момент напряжение на нем, а соответственно, и на базе транзистора Q1 превысит напряжение отпирания, транзистор Q1 откроется, в результате чего напряжение на базе транзистора Q2 упадет и он закроется.

Конденсатор начнет разряжаться через сопротивления R1, R2, пока напряжение на нем не упадет до такого значения, при котором закроется транзистор Q1. После этого весь цикл будет повторяться до тех пор, пока не исчезнет управляющий сигнал. В те моменты, когда открыт транзистор Q1, будет открываться и транзистор Q3, в результате чего на вход зуммера будет поступать переменный сигнал звуковой частоты.

Схема контроля питания (рис. 8) производит общий сброс микроконтроллера, в том случае, если питающее напряжение на нем превышает допустимый уровень.

Рис. 8. Схема контроля питания

Напряжение стабилизации на стабилитроне чуть меньше напряжения питания, поэтому в обычном режиме падение напряжения на резисторе R1 и соответственно на базе транзистора составляет доли вольта. Транзистор закрыт, но находится на грани открытия. Прирост напряжения выше номинального полностью падает на резисторе R1, поэтому даже относительно небольшое увеличение напряжения питания, свидетельствующее о неполадках в схеме стабилизации, приводит к быстрому отпиранию транзистора и формированию сигнала сброса.

Подключение клавиатуры осуществляется в мультиплексном режиме (рис. 9).

Рис. 9 Схема подключения клавиатуры

На линии сканирования от микроконтроллера поочередно поступают короткие импульсы, синхронно смещенные относительно друг друга по времени.

При нажатии одной из кнопок последовательность импульсов, проходящих по подключенной к ней линии сканирования, поступает на соответствующую ей линию отклика и возвращается обратно в микроконтроллер, на один из его входов. Номер входа, по которому вернулись импульсы, и время их прибытия позволяют микроконтроллеру однозначно определить, какая из кнопок в данный момент нажата.

Поскольку подключение клавиатуры во многом аналогично рассмотренному ранее подключению знакосинтезирующих индикаторов, то в обоих случаях можно использовать одни и те же линии сканирования.

Диоды D1 — D4 служат для предотвращения замыкания выходов микроконтроллера при одновременном нажатии нескольких кнопок. Резисторы R1 — R4 фиксируют состояние логического «0», если ни одна из кнопок на данной линии отклика не нажата.

В рассматриваемом случае активным является низкий уровень напряжения, поэтому резисторы подключены к шине питания «-5 В».

Источники питания для цепей блока управления, как правило, имеют несколько выходных напряжений. Например, на рис. 10 показан источник питания, используемый во многих микроволновых печах компании «Samsung».

Рис. 10. Типовая схема питания блока управления микроволновой печи

В цепи накала люминесцентного индикатора используется переменное напряжение 2,5 В.

Анодное напряжение — -31 В создается схемой удвоения на диоде D2 и конденсаторе С2,-работа которой аналогична работе силового блока питания. Питание репе и зуммера осуществляется от стабилизированного напряжения -12 В, формируемого выпрямителем на диоде D1, управляющим транзистором Q, источником опорного напряжения на стабилитроне ZD и резисторе R1 и сглаживающими фильтрами на конденсаторах С1 и С3.

Дополнительный стабилизатор на интегральной микросхеме IC1 осуществляет питание микроконтроллера. На вход IC1 подается напряжение -12 В, с выхода снимается хорошо стабилизированное напряжение -5 В.

Параллельно первичной обмотке трансформатора иногда включается варистор, полупроводниковый прибор на основе окиси цинка. Назначение варистора состоит в том, чтобы предохранить блок питания от скачков напряжения (которые могут происходить при отключении мощной нагрузки, например магнетрона).

Вольт-амперная характеристика варистора напоминает аналогичную характеристику двунаправленного стабилитрона (рис. 11).

Рис. 11. Внешний вид, условное обозначение и вольт-амперная характеристика варистора

Скачок напряжения на входе трансформатора приводит к резкому снижению сопротивления варистора и, как следствие, к выравниванию напряжения. Поскольку при этом через варистор протекает большой ток, то длительное воздействие повышенного напряжения приводит к его перегоранию.

При выходе варистора из строя замену ему можно не искать, достаточно выпаять его останки из платы и зачистить обугленные места. С учетом того, что в России повышенное напряжение в сети явление нередкое, в микроволновые печи, поставляемые в нашу страну, варистор, как правило, не ставится.

В некоторых печах (например, «Moulinex») используются бестрансформаторные блоки питания (рис. 12).

Рис. 12. Схема бестрансформаторного блока питания

Вместо трансформатора в данной схеме используется делитель напряжения, основными элементами которого являются конденсаторы С1 и СЗ и резистор R2. Сетевое напряжение, выпрямленное диодом D1, делится на перечисленных элементах пропорционально их сопротивлениям.

Реактивное сопротивление конденсатора обратно пропорционально его емкости и может быть вычислено по формуле:

Если частота f измеряется в герцах, а емкость С в фарадах, то размерностью сопротивления Хс будут Омы. По сравнению с обычным резистивным делителем емкостной обладает тем преимуществом, что преобразует напряжение практически без потерь мощности.

Диод D1, помимо основной своей функции, связанной с выпрямлением напряжения, не позволяет разряжаться конденсатору С3, когда напряжение на нем превышает напряжение на входе. В итоге на конденсаторе С3 накапливается заряд, создающий постоянное напряжение величиной около 30 В.

В дальнейшем оно с помощью цепочки стабилитронов преобразуется в ряд стабилизированных напряжений, необходимых для работы блока управления. Резистор R1 служит для разрядки конденсатора С1 после отключения печи из сети. Характерной особенностью аналогичных блоков питания является то, что общая шина связана не с корпусом печи, а с одним из выводов сетевого напряжения.

Если в розетке, к которой подключена микроволновая печь, нулевой и фазовый провод перепутаны местами, то все элементы блока управления могут находиться под напряжением 220 В. Это никак не отражается на работе самого блока управления, но требует осторожности при проведении ремонтных работ.

Удачи в ремонте!

Всего хорошего, пишите to Elremont © 2007

Свч-печи

Комбинированная микроволновая печь -микроволновая печь, в которой нагрев обеспечивается также в камере посредством одновременной или последовательной работы нагревательных элементов сопротивления.

Микроволновая печь- прибор, предназначенный для нагрева пищевых продуктов и напитков в камере посредством электромагнитной энергии на одной или нескольких полосах частот в диапазоне от 300 МГц до 30 ГГц, указанных в ГОСТ Р 51318.11-99.
 

  Микроволновые печи  незаменимы для быстрой разморозки продуктов и разогрева готовых блюд, а также предоставляют  дополнительные возможности для обработки кулинарной продукции. Профессиональные СВЧ-печи специально спроектированы для интенсивной круглосуточной эксплуатации и способны с легкостью справиться  с интенсивными нагрузками в часы наибольшего наплыва посетителей.
СВЧ печь- аппарат для термической обработки продуктов при помощи сверхвысокочастотного излучения (микроволн).
   СВЧ-печи могут иметь следующие режимы работы: нагрев,  гриль и конвекция.
 Физический смысл нагрева состоит в том, что под воздействием электромагнитного поля резко усиливаются колебания молекул воды, что приводит к повышению температуры продукта. Мягкое воздействие микpoвoлн не разрушает структуру продукта, не ведет к пересушиванию, потере витаминов, питательных и органолептических свойств. Под воздействием СВЧ-излучения происходит ускоренный разогрев поверхностного слоя продукта (не более 3 см), последующий нагрев происходит за счет теплопроводности.
Гриль в СВЧ-печах представляет собой, как правило, кварцевый нагревательный элемент за металлической решеткой. Он монтируется в верхней части камеры и практически не занимает рабочего пространства. Гриль  быстро выходит на рабочую мощность и позволяет  равномерно обжаривать множество продуктов, в первую очередь мясо и птицу.
    СВЧ-печи с конвекциейснабжены кольцевым нагревательным элементом и вентилятором, который обычно встраивается в заднюю стенку камеры. Вентилятор нагнетает в камеру нагретый до заданной температуры воздух, поэтому кулинарные изделия равномерно пропекаются и прожариваются, а на их поверхности образуется аппетитная корочка. Комбинирование конвекционного и микроволнового нагрева позволяет вдвое сократить время приготовления блюд. Особенно актуальна конвекция для мучных изделий — лазаньи, пирогов и блинов.
Производители предлагают также многофункциональные печи, в которых за счет комбинации режимов СВЧ, гриля и конвекции можно быстро и равномерно прожарить мясо, запечь курицу и приготовить разнообразную выпечку.  Для предприятий торговли и общепита, работающих только на полуфабрикатах, СВЧ-печь с тремя режимами тепловой обработки — лучший вариант.  На профессиональных кухнях, имеющих в своем распоряжении  более совершенное технологическое оборудование, где пищу готовят «из-под ножа», более  популярны однофункциональные СВЧ-печи, которые используются только для разогрева и разморозки.
 Отличием СВЧ-излучения от традиционных видов тепловой обработки является то, что под его воздействием нагреваются только продукты, а посуда и стенки камеры остаются холодными. Тем не менее, при эксплуатации микроволновой печи следует пользоваться термостойкой стеклянной или керамической посудой без красок, содержащих металлы, которые способны вызывать электрические разряды. Категорически запрещается помещать внутрь печи металлические изделия, в которых электромагнитные волны могут вызвать вихревые токи.
    Корпус СВЧ-печей, как правило, выполняется из нержавеющей стали, выдерживающей высокие температуры и облегчающей соблюдение гигиенических требований.  Снаружи, как правило, наносится эмаль, а поверхность камеры  выполняется из нержавейки со специальным покрытием, отталкивающим жиры и прочие загрязнения.
Дверная конструкция состоит из рамы, стеклопакета и защитной решетки, предупреждающей выход микроволн за пределы камеры. Дверца может быть откидной или  распашной.
Обычно печи имеют регулируемые ножки и съемный жиросборник.
Во всех печах есть автоматическая подсветка камеры, а также блокирующее устройство, останавливающее работу при открывании дверцы.
    Основным узлом микроволновой печи является устанавливаемый внизу камеры магнетрон — излучатель СВЧ-волн, представляющий собой устройство, в котором энергия электрического тока преобразуется в электромагнитные колебания.
    Равномерность нагрева достигается за счет вращающегося подноса (стеклянной тарелки), на который  помещаются обрабатываемые продукты. От его диаметра во многом зависят производительность и эффективность работы печи.
Некоторые модели оснащаются металлическими полками, благодаря которым в камеру можно поместить одновременно два блюда.
    Микроволновые печи  достаточно экономичны в эксплуатации. Большинство моделей работает от сети однофазного тока. Мощность излучeния зaвиcит от пepиoдичности включeния и выключeния мaгнeтpонa, действующего в импульcном peжимe. Экономичность достигается за счет регулирования уровня полезной мощности микроволн. Для каждого продукта удается подобрать оптимальный режим разогрева и размораживания.
   В зависимости от модели СВЧ-печи могут иметь различные типы панелей управления.
    Недорогие модели оборудуются электромеханической панелью управления с регулятором мощности излучения и таймером.
Панель может также включать в себя кнопки для включения/отключения вращения стола и для запуска режима проветривания камеры.
    Возможен вариант использования электронного таймера в сочетании с механическими регуляторами для переключения функций и мощности.
Самые современные модели производят с  электронным управлением с сенсорными кнопками, посредством которых осуществляется выбор уровней мощности, времени приготовления и производятся прочие операции по управлению печью. В этих печах с обилием функциональных возможностей и ЖК-дисплеем предусмотрено программируемое меню, облегчающее процесс приготовления и гарантирующее стабильный результат. Можно запрограммировать книгу рецептов, введя в память множество режимов обработки, затем нажатием кнопки установить режим работы и категорию продукта, и печь сама рассчитает необходимую мощность нагрева и время приготовления. То же касается и режима разморозки: нужно только выбрать категорию продукта и ввести его вес, а печь сама определит, сколько времени и какой уровень мощности потребуются. В программируемых печах мощность магнетрона  можно задействовать в разной степени. Например, при разморозке печь запускается на треть мощности, а затем, при разогреве, переключается на полную мощность. Производственный процесс существенно ускорится, если заранее запрограммировать печь на каждодневную обработку одинаковых по весу, размеру и форме продуктов.
   В новейших моделях СВЧ-печей производители предлагают много интересных технологических решений, например, двусторонний подвод микроволн сверху и снизу, встроенный дисплей с самодиагностикой, таймер обратного отсчета на 99 минут с автоматическим отключением и звуковым сигналом,  каталитическую систему циркуляции воздуха, исключающую возможность перемешивания запахов внутри камеры, возможность готовить блюда из замороженного сырья и полуфабрикатов глубокой заморозки.
 Выбормодели СВЧ-печи зависит в первую очередь от формата и проходимости торговой точки.
Для баров, кафе, пиццерий и закусочных, рассчитанных на обслуживание небольшого количества посетителей, где требуется быстро разморозить и разогреть полуфабрикаты высокой степени готовности, вполне подойдут компактные печи с объемом камеры от 17 до 20 л. В большинстве случаев они оснащены механическим таймером, имеют только СВЧ-нагрев и предназначены для обработки ограниченного количества блюд.
     На крупных предприятиях питания с большими объемами производства (в столовых, закусочных, кафетериях и ресторанах) потребуются более производительные модели с камерами объемом 30-40л, в которых предусмотрены комбинированные варианты приготовления пищи и контроль тепловой обработки.

частей микроволновой печи | Описание внутренних и внешних частей

Вы когда-нибудь задумывались, что такое части микроволновой печи? Что заставляет еду готовиться так быстро? В этой статье мы разберем каждый компонент и его функции, а также перечислим меры предосторожности при использовании микроволновой печи.

---

Заявление об ограничении ответственности: Информация, включенная в этот пост, предназначена только для информационных целей и не должна восприниматься как юридическая, финансовая или самостоятельная консультация. Мы настоятельно рекомендуем проконсультироваться со специалистом, прежде чем пытаться делать какие-либо улучшения или ремонт дома своими руками.

---

Перейти к:

---

Из чего состоит микроволновая печь? Резюме

Микроволновая печь состоит из нескольких частей, каждая из которых играет определенную роль в нагревании пищи. Они состоят из внутренних компонентов, которые помогают готовить пищу, и внешних частей, предотвращающих выход излучения. Вкратце, к ним относятся:

• Внутренние части: Магнетроны, высоковольтный трансформатор, волновод, охлаждающий вентилятор, поворотный стол и камера для приготовления пищи.
• Внешние компоненты: Корпус, шнур питания, дверца и панель управления.

Объяснение частей микроволновки

Zern Liew / Shutterstock

Компоненты микроволновой печи одинаковы во всех устройствах, но могут различаться. Каждый компонент выполняет определенную функцию для безопасной и эффективной доставки тщательно приготовленных блюд. Сначала мы начнем с внутренних компонентов, которые готовят пищу, и перейдем к внешним частям.

Магнетроны

Магнетрон микроволновой печи состоит из вакуумной трубки и сильного магнита и находится на той же стороне, что и панель управления.

Подобно человеческому мозгу, посылающему сообщения телу, магнетроны производят микроволны, которые проходят через волновод и отражаются от металлической внутренней части печи к молекулам воды в пище.

Крошечные волны заставляют молекулы воды вибрировать. Трение колеблющихся молекул выделяет тепло, тем самым готовя пищу.

Высоковольтный трансформатор

Большинству микроволн требуется не менее 3000-4000 вольт для нагрева пищи. Стандартные розетки потребляют около 115 вольт.Высоковольтный трансформатор преобразует это более низкое напряжение в более высокую энергию для приготовления пищи. Как и в случае с любой другой деталью, размер и уровень мощности будут варьироваться в зависимости от типа вашей микроволновой печи.

Волновод

Волновод представляет собой полую металлическую трубку, которая проходит от магнетрона до охлаждающего вентилятора. Он направляет поток микроволн от магнетрона к варочной камере.

Пока эти волны передаются, они отражаются от внутренних стенок в пищу, готовя ее. Волновод включает в себя тонкую пластиковую или картонную крышку для защиты внутренних компонентов от пищи и брызг во время приготовления.

Он находится на той же стороне, что и панель управления. Что будет, если защитный слой оторвется? Ваша микроволновая печь может повредить печатные платы и перестать работать.

Вентилятор охлаждения

Охлаждающий вентилятор или мешалка в старых версиях является частью потолка для микроволновой печи с покрытием для защиты от брызг. Вентилятор предотвращает перегрев агрегата. Если накапливается слишком много волн тепла, возможно, не только сгорит еда.

Но прибор может стать слишком горячим (более 150 градусов) и сломаться.Когда микроволновая печь используется в течение длительного времени, она нагревается внутри камеры. Вентилятор охлаждения знает, когда включать и выключать.

Он автоматически включается и начинает охлаждать ваш прибор. Если вы заметили, что он все еще работает после завершения цикла нагрева, не паникуйте. Это нормально, если он остается включенным столько, сколько необходимо для охлаждения устройства.

Полость для готовки

Рабочая камера — это глубокое внутреннее отделение, в котором хранятся продукты во время приготовления. Внутренние стенки изготовлены из толстой нержавеющей стали, которая поглощает волны, покидающие продукт.

В этой полости находится поворотный стол. В отделении поддерживается комнатная температура внутреннего воздуха, поэтому продукты не пережариваются.

Поворотный стол

Вы кладете пищу на круглую стеклянную или пластиковую тарелку, чтобы она вращалась во время приготовления. Целью вращения пищи является равномерное распределение тепла и ее тщательное приготовление.

Все микроволны разные, но большинство поворотных столов имеют блокирующий механизм, который вращается.Поворотные столики легко снимать и мыть.

Внешний корпус

Внешний корпус — это внешний металлический корпус микроволновой печи, в котором находятся внутренние компоненты и рабочая камера. Волны остаются внутри камеры, когда герметичная дверца создает уплотнение, защищающее вас от излучения во время цикла приготовления.

Дверь

Дверь состоит из окна, через которое вы можете видеть свою еду. Некоторые микроволновые печи имеют подсветку, которая загорается во время нагрева, чтобы вы могли видеть более четко. Подкладка из металлической сетки между слоями стекла предотвращает утечку мельчайших волн.

Это позволяет вам видеть, но защищает от радиации. Резиновая прокладка вокруг двери блокирует утечку излучения. Для обеспечения безопасности уплотнение должно быть в хорошем рабочем состоянии. Наличие трещин может указывать на износ.

Панель управления

Микроволны поставляются с панелью управления, которая позволяет вам выбирать настройки. Используйте ручку или кнопки, чтобы определить время приготовления, мощность или режим приготовления, в зависимости от вашей модели. Большинство приборов включает в себя настройку размораживания, таймер и часы.

Некоторые агрегаты могут включать возможность предварительной установки времени приготовления. На всех панелях управления микроволнами есть кнопка открывания дверцы. У вас может быть дополнительный выбор картофеля, попкорна или других блюд.

Шнур питания

Этот компонент говорит сам за себя. Он подключает микроволновую печь к электричеству. Вы можете отсоединить шнур питания от задней части устройства, если вам нужно его заменить.

На что обратить внимание

Kalabi Yau / Shutterstock

Хотя микроволновые печи обеспечивают низкий риск радиационного облучения, рекомендуется использовать их с осторожностью.

• Если у вас есть старое устройство с сломанными деталями, не пытайтесь его использовать. Вероятность электромагнитного излучения выше при использовании неисправного устройства. Осмотрите свою духовку на предмет проблемных участков.
• Один из важных шагов по обеспечению безопасности — не стоять прямо перед прибором во время приготовления. Если ваша духовка неисправна, вы не должны подвергаться риску облучения, находясь слишком близко.
• Еще один умный ход — прочитать инструкцию по эксплуатации перед тем, как приступить к эксплуатации устройства.Каждая модель микроволновой печи может иметь уникальные особенности безопасности. Правильное использование снизит риск получения травм.
• Обязательно используйте контейнеры, подходящие для использования в микроволновой печи, потому что они не поглощают столько радиоактивных волн, сколько ваша еда. Блюда не будут такими горячими, как еда.

Часто задаваемые вопросы

Kalabi Yau / Shutterstock

Безопасны ли микроволновые печи для разогрева пищи?

Да, при условии соблюдения инструкций производителя по правильному использованию прибора.Если вы позаботитесь о приборе, детали вашей микроволновой печи будут работать исправно. Излучение микроволновой печи только нагревает пищу.

Что такое безопасная утечка мощности для микроволновой печи?

Согласно FDA, пять милливатт излучения на квадратный сантиметр допустимы на расстоянии около двух дюймов от поверхности печи. Опасные уровни далеки от этой цифры.

Что произойдет, если я использую металл в микроволновой печи?

С вами не случится ничего опасного, и ваша микроволновка не загорится.Основным недостатком является то, что крошечные волны готовки не могут проходить через металл, поэтому еда может не нагреваться.

Если поместить в микроволновую печь острый металлический предмет, может возникнуть искра. Гладкие металлические емкости, скорее всего, не вызовут реакции. Лучше всего использовать для приготовления еды стеклянную, полиэтиленовую или другую посуду, пригодную для использования в микроволновой печи.

Можно ли заменить части микроволновой печи?

Зависит от комплектующих. Если у вас более дешевая микроволновая печь, детали могут стоить дороже, чем новая микроволновая печь.Дверь легко заменить. Нет механических деталей для заказа. Вы, вероятно, сможете найти новый поворотный стол или роликовую направляющую, если они сломаются.

Вы можете получить доступ к вращающемуся двигателю под микроволновой печью и заменить его. Панель управления подключается к главному компьютеру, поэтому замена всего устройства будет более дешевым вариантом. Не пытайтесь ремонтировать самостоятельно.

Могу ли я заразиться раком от использования микроволновой печи?

Излучение микроволновой печи является неионизирующим или электромагнитным, и ваш мобильный телефон использует такое же излучение, только более сильное.Это не угрожает человеческим клеткам, пока ваше устройство работает правильно.

Внешний корпус и дверца устройства предотвращают выход любого излучения. Для дополнительной безопасности специалисты рекомендуют держать включенную микроволновую печь на расстоянии не менее 30 см.

Безопасно ли использовать микроволновую печь с кардиостимулятором?

Большинство современных кардиостимуляторов позволяют избежать электрических помех от таких приборов, как микроволновая печь. Это зависит от возраста вашего кардиостимулятора. Если у вас есть опасения, поговорите со своим врачом.

Почему моя микроволновая печь издает шум после того, как я открываю дверцу и достаю продукты?

Шум, который вы слышите, — это вентилятор охлаждения. Иногда духовка становится слишком горячей, и вентилятор должен ее остудить. Вентилятор может оставаться включенным в течение нескольких минут после завершения приготовления — это нормально.

Итак, из чего состоит микроволновая печь?

Andrey_Popov / Shutterstock

Из чего состоит микроволновка? Они состоят из внутренних и внешних компонентов, которые нагревают пищу. Внутренние части включают магнетрон, высоковольтный трансформатор, волновод, охлаждающий вентилятор, поворотный стол и варочную камеру.К внешним компонентам относятся корпус, шнур питания, дверца и панель управления.

Вам также может понравиться:

Как работают микроволновые печи — Советы по безопасности на кухне

Я использую микроволновую печь почти каждый день, в основном для разогрева остатков еды, подогрева утреннего кофе и «варки» овощей. Поскольку, по данным Бюро статистики труда США, более чем в 90 процентах домов в этой стране есть такое устройство, я решил, что он повсеместно считается безопасным; поэтому я был застигнут врасплох, когда рецепт, который я опубликовал в сети, вызвал ряд страстных комментариев против использования микроволновых печей.

Быстрый поиск в Интернете «опасностей, связанных с микроволновым излучением» выявил несколько поразительных заявлений и опасений. Есть вопросы об утечке радиации, аргументы в пользу того, что приготовление в микроволновой печи «насильственно» разрывает молекулы пищи, делая их лишенными питательных веществ, и серьезные предупреждения о том, что кристаллы льда из воды, обработанной в микроволновой печи, имеют форму, аналогичную форме кристаллов из воды, которая неоднократно подвергалась воздействию слова «сатана». . » (Вы просто не можете придумать это.)

Хотя концепция дьявольской воды немного, ммм, надумана, в некоторых других утверждениях цитируются, казалось бы, надежные источники, поэтому я решил исследовать.

Как работают микроволны?

Микроволновая печь содержит электронную трубку, называемую магнетроном, которая производит электромагнитное излучение с длиной волны немного короче («микро»), чем у обычной радиоволны. Эти волны заставляют молекулы воды в пище вибрировать, что в конечном итоге производит тепло, необходимое для приготовления пищи. Вот почему ингредиенты с высоким содержанием воды, например овощи, очень быстро готовятся в микроволновой печи.

Это распространенный миф о том, что микроволновая печь готовит изнутри.На самом деле их волны на самом деле не очень хорошо проникают в продукты, поэтому у более толстых продуктов появляются холодные точки, и им нужно дать им отдохнуть после микроволновки, чтобы тепло рассеивалось для равномерного приготовления.

Испускают ли они радиацию?

Микроволны действительно пропускают немного радиации, но, прежде чем паниковать, читайте дальше. Для сравнения: ваш ноутбук, беспроводной телефон и мобильный телефон тоже излучают электромагнитное излучение.

Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов установило строгие ограничения на количество, которое может вытечь из микроволновой печи в течение всего срока ее службы, и оно намного ниже количества, которое, как известно, может причинить вред людям.Частично требование состоит в том, чтобы устройства были построены с системами двойной «блокировки», которые останавливают производство микроволн, как только защелка открывается.

Уровень нормальной экспозиции также резко падает по мере того, как вы отходите от духовки, поэтому, чтобы быть предельно осторожными, просто стойте подальше от нее, пока она включена. Микроволны включаются и выключаются, как лампочка: когда они выключены, волны не излучаются, и микроволновая энергия не может задерживаться в духовке или в еде.

Хотя явных доказательств причинения вреда нет, многие люди обеспокоены тем, что низкие уровни электромагнитного излучения могут влиять на здоровье человека в течение длительного времени.Это, безусловно, то, что необходимо изучить. Дело в том, что если учесть постоянное и кумулятивное облучение от всех ваших устройств с поддержкой Wi-Fi и множества других источников излучения, которые есть у нас вокруг, случайное приготовление некоторых остатков в микроволновой печи кажется наименьшей проблемой, если она вообще есть. .

Как микроволновая печь влияет на питание?

Приготовление в микроволновой печи — один из самых полезных для здоровья способов приготовления овощей, потому что он готовится быстро и без большого количества воды, как при приготовлении на пару.Это подтверждают многочисленные исследования, в том числе исследование 2010 года, опубликованное в Журнале сельского хозяйства и пищевой химии, которое определило, что микроволновая печь является лучшим методом приготовления для поддержания цвета и борьбы с раком фитохимических веществ в брюссельской капусте.

Одно исследование, которое возникло во многих Интернет-аргументах против микроволнового излучения, было проведено в 2003 году, когда испанские исследователи пришли к выводу, что при приготовлении в микроволновой печи брокколи уничтожает почти все ее флавоноиды (соединения, подобные антиоксидантам). Проблема в том, что исследователи долгое время готовили брокколи в микроволновой печи в миске с водой.Это сделало его более похожим на кипячение, которое приводит к аналогичной потере питательных веществ.

Чтобы «запарить» овощ в микроволновой печи (одна из моих любимых техник), просто вымойте его и промокните насухо, поместите в миску, подходящую для использования в микроволновой печи, плотно накройте и поставьте в микроволновую печь на то же время, что и вы. готовьте на пару — например, четыре минуты для нарезанной головки брокколи. Результат будет ярко-зеленым, свежим и богатым питательными веществами.

Безопасно ли нагревать в пластиковых контейнерах?

Емкости для еды, подносы из пенопласта или любые пластиковые пакеты для хранения или продуктовые пакеты, не предназначенные специально для использования в микроволновой печи, могут плавиться и попадать в пищу.Поэтому используйте пластиковые контейнеры только в том случае, если они четко обозначены как безопасные для микроволновой печи. Лучше всего искать этикетку и на бумажных тарелках.

Толстое стекло без декоративных элементов, вощеная бумага, пергаментная бумага и белые (неокрашенные) бумажные полотенца прекрасно подходят для использования в микроволновой печи.

Итог

Приготовление в микроволновой печи — полезный и удобный способ готовки. Просто убедитесь, что ваш прибор в хорошем состоянии, и используйте контейнер, пригодный для использования в микроволновой печи. Наибольший риск для здоровья, вероятно, связан с продуктами, которые вы выбираете для микроволновой печи.Вместо того, чтобы использовать его для разогрева сверхпереработанных соленых блюд и закусок, попробуйте его с более полезными для здоровья продуктами, такими как свежие овощи.

Кригер — диетолог, диетолог и автор. Она ведет блог и выпускает информационный бюллетень раз в две недели на сайте www.elliekrieger.com. Она также пишет еженедельные рецепты Nourish в разделе Food The Washington Post.

Мыльная наука: как микроволны влияют на материю

Ключевые концепции
Микроволновое излучение
Тепло
Химическая полярность
Вращение диполя

Введение
Вы когда-нибудь задумывались, как микроволновая печь готовит еду? Микроволновая печь использует — как вы уже догадались! — микроволны, разновидность высокочастотного электромагнитного излучения.Подумайте о радиоволнах, только с гораздо более короткой длиной волны. В микроволнах замечательно то, что они поглощаются определенными видами материи, тогда как другие виды остаются в покое. В этом упражнении мы попробуем приготовить пенистое мыло, чтобы проиллюстрировать, как микроволновое излучение влияет на различные типы материи.

Фон
Мыло — это удобная комбинация химикатов, которые делают очень крутые вещи, когда вы их используете. Молекулы мыла имеют как полярную, так и неполярную часть.Что такое полярность? Молекула описывается как полярная , когда она имеет две или более областей с разными электрическими зарядами. Прекрасным примером является молекула воды: у нее есть отрицательный полюс, созданный отрицательным зарядом ее атома кислорода, и положительный полюс, созданный положительными зарядами двух атомов водорода. * Имея полярную и неполярную части, мыло может связываться с и вода, и грязь. Вот что делает его таким эффективным очищающим средством!

Микроволновые печи работают, заставляя молекулы с двумя противоположными полюсами быстро вращаться.Из-за своей полярности молекулы, такие как вода, постоянно выравниваются с магнитным полем, которому они подвергаются. Микроволновое излучение создает колеблющееся магнитное поле — это означает, что поле постоянно меняет свою ориентацию (направление положительного и отрицательного зарядов). Эти сдвиги заставляют полярные молекулы, такие как вода, вращаться, пытаясь успевать за изменяющимися зарядами. Когда молекулы вращаются, они выделяют тепло. Этот процесс известен как вращение диполя. («Диполь» просто означает «наличие двух полюсов.»)

Вы когда-нибудь использовали микроволновую печь для кипячения воды и задавались вопросом, почему воздух в микроволновой печи не нагревается, как воздух в обычной духовке? Микроволновое излучение заставляет молекулы воды сходить с ума, но сам воздух напрямую не нагревается, потому что его молекулы не так полярны, как молекулы, из которых состоит вода. В этой справке объясняется, почему нельзя сделать хрустящую корочку пирога в микроволновой печи *, но зато легко сжечь дотла в обычной духовке! Полярность также объясняет, почему многие пластмассы, стекло и керамика считаются «безопасными для микроволнового излучения» — их молекулы в этих веществах не очень полярны, поэтому они не так сильно нарушаются смещением магнитных полей.

Материалы
• Один кусок мыла марки Ivory
• Одно мыло Dial
• Две бумажные тарелки
• Микроволновая печь

Препарат
• Запишите вес каждого куска мыла, который должен быть написан на упаковке.
• Разверните каждый столбик.
• Поместите каждую тарелку на бумажную тарелку, отмечая, какая из них какая.

Процедура
• Разогревайте мыло цвета слоновой кости в микроволновой печи в течение двух минут, внимательно наблюдая за ним все время. Что происходит с мылом? Как вы думаете, почему это могло произойти?
• Достаньте тарелку с мылом из микроволновой печи. Будьте осторожны, так как он может быть горячим.
• Поставьте мыло Dial в микроволновую печь на две минуты, внимательно наблюдая. Это мыло реагирует иначе, чем первое? Как вы думаете, почему это могло быть?
• Опять же, будьте осторожны при снятии нагретой пластины.
• Extra: Перед приготовлением в микроволновой печи взвесьте каждый кусок мыла. Что тяжелее? Если один из них тяжелее другого, как вы думаете, чем объясняется эта разница, кроме размера? Как вы думаете, это может помочь объяснить то, что мы видели, когда «готовили» куски мыла в микроволновой печи?

Наблюдения и результаты
Мыло Ivory должно было произвести впечатляющее количество пены по сравнению с Dial.В слоновой кости есть тысячи крошечных воздушных карманов — поэтому он должен был весить меньше! Эти воздушные карманы расширяются при нагревании, создавая мыльные пузыри, из которых состоит наша пена.

Но что вообще заставило воздух стать таким горячим? Как мы уже говорили, микроволновые печи довольно плохо нагревают воздух. Но часть наших молекул мыла полярны, поэтому микроволновое излучение заставляет эти молекулы вращаться и накапливать кинетическую энергию, которая создает тепло. Это полученное тепло передавалось от плавящегося мыла к воздушным карманам, заставляя карманы расширяться и образовывать впечатляющую пену.

Больше для изучения:
Пенное мыло, с сайта Education.com
Безумие в микроволновой печи, с сайта Education.com
Взрывающиеся зефиры, с сайта Education.com
Химическая полярность, из Википедии

Это мероприятие предоставлено вам в сотрудничестве с Education.com

* Примечание редактора (30 мая 2013 г.): эти предложения были отредактированы после публикации либо для исправления
или уточнить исходное содержание.

Инженерная школа Массачусетского технологического института | »Почему нельзя помещать металлические предметы в микроволновую печь?

Почему нельзя ставить металлические предметы в микроволновую печь?

Можно, но это бессмысленно и потенциально опасно…

Леда Циммерман

«Нецелесообразно класть что-то металлическое в микроволновую печь, если вы хотите ее нагреть», — говорит Кэролайн А.Росс, профессор материаловедения и инженерии компании Toyota. Микроволны — это форма электромагнитного излучения, подобного радиоволнам. Они генерируются устройством, называемым магнетроном, и быстро пульсируют назад и вперед внутри печи с тщательно откалиброванной частотой. Микроволны отражаются от внутренних металлических стенок духовки, проходят через бумагу, стекло и пластик, но они поглощаются пищей, а точнее, ее содержанием в воде. Это поглощение заставляет молекулы колебаться вперед и назад, создавая тепло и готовя пищу изнутри наружу, снаружи внутрь или равномерно, в зависимости от того, где находится вода.

Металлический предмет, помещенный в духовку, отклоняет эти волны от еды, объясняет Росс. Это заставляет их беспорядочно прыгать, что может привести к повреждению внутренней части духовки. На самом деле, металл настолько хорошо отражает это излучение, что окно, встроенное в переднюю часть микроволновых печей, содержит тонкую металлическую сетку, сквозь которую вы можете видеть, но из которой микроволны не могут выйти (свет проникает с достаточно маленькими длинами волн, чтобы проскользнуть сквозь них, но не микроволны размером около 12 сантиметров).

В некоторых случаях металл, помещенный в микроволновую печь, может сильно нагреваться, и производители продуктов питания умело этим пользуются, отмечает Росс. Некоторые супы и пироги, которые можно приготовить в микроволновой печи, упакованы с тонким металлическим слоем под неметаллической крышкой, поэтому еда, прилегающая к металлу, красиво коричневеет. Но оставьте эти закуски на несколько минут дольше, и они могут сгореть.

Та же самая электромагнитная активность может повлиять на металл. Колебания микроволн могут создавать концентрированное электрическое поле в углах или краях металлического объекта, ионизируя окружающий воздух, «так что вы можете слышать, как он отскакивает», — говорит Росс.Вы также можете увидеть искры, которые «немного похожи на молнию», — добавляет она. Это световое и звуковое микроволновое шоу не ограничивается металлом. Росс иногда устраивает демонстрации для своих детей: она режет хот-доги, создавая острые края, и «наблюдает за электрическими искрами, прыгающими между ними».

Когда Росс не объясняет науку дома, она работает над небольшими магнитами, которые можно использовать в компьютерах следующего поколения, делая хранение данных более надежным, емким и энергоэффективным — исследования, которые однажды могут появиться в микроволновой печи или холодильнике. возле тебя.Магнитные микросхемы из ее лаборатории могут когда-нибудь заменить кремниевые микросхемы памяти, и «любое повышение вычислительной мощности сделает их дешевле и проще в интеграции с бытовой техникой», — говорит она.

Отправлено: 2 ноября 2010 г.

Из чего состоит микроволновая печь и ее функции?

Микроволновая печь состоит из:

• источника питания высокого напряжения, обычно простого трансформатора или электронного преобразователя мощности, который передает энергию магнетрону.
• Высоковольтный конденсатор, подключенный к магнетрону, трансформатору и через диод к шасси.

Щелкните, чтобы увидеть полный ответ

Также знаете, каковы функции микроволновой печи?

Микроволновые печи настолько быстры и эффективны, потому что они направляют тепловую энергию непосредственно к молекулам (крошечным частицам) внутри пищи. Микроволны нагревают пищу, как солнце нагревает ваше лицо — излучением. Микроволновая печь очень похожа на электромагнитные волны, которые распространяются по воздуху от теле- и радиопередатчиков.

Кроме того, как работает микроволновая схема? Когда микроволн проходят вдоль полосы, они вызывают электромагнитные колебания в ЖИГ с той же частотой. На фиксированной частоте (в зависимости от силы приложенного магнитного поля) в ЖИГ создается резонирующее поле. Это побуждает микроволновую схему генерировать колебания с той же частотой.

Точно так же вы можете спросить, какая часть микроволновой печи преобразует электричество в микроволны?

Магнетронная трубка Это часть микроволновой печи , которая преобразовывает электрический ток в микроволновую энергию .Этот специально изготовленный диод использует магнитные поля с до управляющих электронов. Когда электроны проходят через диод, они нагревают нить накала, в результате чего электроны с по отщепляются от на в виде микроволновой энергии .

Могу ли я использовать микроволновую печь без крышки волновода?

Вы можете использовать свою микроволновую печь без волновода , но когда повреждается волновод , пар и испаренные частицы пищи собираются на электронных компонентах печи . Основная функция волновода заключается в защите духовки от пара и испаренных частиц пищи. будет накапливаться на внутренних электронных компонентах духовки .

Не бойтесь своей микроволновой печи

Наша микроволновая печь — очень ценный спутник, но некоторые из наших друзей считают микроволновую печь опасной для здоровья. Они запретили их, убежденные, что эти устройства вызывают рак и бесплодие.

Насколько разумны их опасения? Нет. Логика подсказывает, что соображения безопасности должны основываться как минимум на одном из двух соображений. Должна быть гипотеза о том, как бытовые приборы могут быть вредными, или должны быть доказательства вреда, или и то, и другое.

Джеффри Филлипс

Для начала нужно понять, как работают микроволновые печи. Внутри духовки электрическая цепь, известная как магнетрон, генерирует радиоволны с частотой 2,45 миллиарда колебаний в секунду. Радиоволна технически известна как электромагнитная волна, состоящая из колеблющихся электрических и магнитных полей.Магнитное поле не имеет значения, потому что в пище нет магнитных частиц. Но молекулы воды в пище реагируют на электрическое поле, потому что они несут положительный заряд на одном конце и отрицательный — на другом. Вращаясь колеблющимся электрическим полем, они сталкиваются с другими молекулами и передают свою кинетическую энергию, нагревая ваш суп или остатки еды.

Уровни мощности высоки: обычная микроволновая печь концентрирует на продукте сотни ватт, быстро нагревая его.

Есть ли гипотеза о том, как микроволны могут причинить вред? Некоторые люди подозревают, что микроволны утекают из духовок и повреждают их ДНК, вызывая генетические мутации, которые могут привести к раку. Другие считают, что сама пища изменится и станет канцерогенной. Они знают, что микроволны — это разновидность электромагнитных волн, также как и свет и рентгеновские лучи. Они думают, что если рентгеновские лучи вредны, разве не могут быть и микроволновые печи?

Вот мы и подошли к сути дела. Рентгеновские лучи и микроволны по-разному влияют на пищу и на человека.

Рентгеновские лучи колеблются более чем в миллиард раз быстрее, чем микроволны, а их длины волн более чем в миллиард раз короче. На этих чрезвычайно коротких длинах волн рентгеновские лучи действуют как крошечные пули, и если они попадают в ДНК внутри ядра клетки, они могут нанести непоправимый вред. Микроволновое излучение имеет гораздо более низкую частоту, а длина волны примерно равна длине зубной щетки, в миллионы раз больше, чем ядро ​​клетки. Эти большие радиоволны проходят вокруг наших крошечных молекул ДНК, не замечая друг друга.

Если вы остаетесь вне духовки с закрытой дверцей, мощность микроволн, по вашему мнению, практически равна нулю

По аналогии, если бы вы были в лодке вдали от берега, рентгеновские лучи были бы похожи на мощные волны, которые потенциально могут опрокинуть вашу лодку, в то время как микроволны были бы подобны приливу и падению прилива, о котором вы бы в блаженном неведении.

Микроволны могут нанести вред вашему телу только тогда, когда вы подвергаетесь их сильному воздействию, достаточному для опасного повышения температуры тела.Это могло произойти, если бы вас каким-то образом зажали внутри духовки, но если вы остаетесь вне духовки с закрытой дверцей, мощность микроволн, по вашему мнению, практически равна нулю. Когда духовка выключается, микроволны перестают существовать, и их следы не остаются в пище.

Итак, не существует гипотезы о механизме, с помощью которого микроволновые печи могут причинить вред.

Но есть ли доказательства вреда? №

Всемирная организация здравоохранения сообщает, что за последние 30 лет было опубликовано более 25 000 исследовательских статей об электромагнитном излучении на частоте микроволновых печей, мобильных телефонов и линий электропередач.

Они пришли к выводу, что нет никаких доказательств, подтверждающих какие-либо неблагоприятные последствия для здоровья от воздействия этих электромагнитных полей.

Самый непосредственный риск для людей от микроволновой печи — это ошпаривание очень горячей пищей или паром при извлечении разогретой пищи из духовки.

Не все устройства, излучающие электромагнитное излучение, безвредны. Солярии для загара — неприятный пример. Здесь гипотеза о вреде ясна, потому что ультрафиолетовый свет, излучаемый лампами солярия, представляет собой электромагнитную волну, очень короткая длина которой способна
проникать в клетки и повреждать их ДНК.Доказательства вреда также очевидны: органы здравоохранения сообщают, что воздействие ультрафиолетового света является причиной почти всех видов рака кожи. Солярии надо запретить.

Таким образом, когда дело доходит до микроволновых печей, нет никаких гипотез о вреде, нет доказательств вреда и есть много преимуществ.

В наших домах есть много более страшных вещей, о которых стоит беспокоиться: около 700 человек умирают в Англии каждый год в результате падений с лестницы.

Микроволновая вращательная спектроскопия — Химия LibreTexts

Микроволновая вращательная спектроскопия использует микроволновое излучение для измерения энергии вращательных переходов молекул в газовой фазе.Это достигается за счет взаимодействия электрического дипольного момента молекул с электромагнитным полем возбуждающего микроволнового фотона.

Введение

Чтобы исследовать чисто вращательные переходы молекул, ученые используют микроволновую вращательную спектроскопию. Эта спектроскопия использует фотоны в микроволновом диапазоне, чтобы вызвать переходы между квантовыми уровнями вращательной энергии молекулы газа. Причина, по которой образец должен находиться в газовой фазе, заключается в межмолекулярных взаимодействиях, препятствующих вращению в жидкой и твердой фазах молекулы.Для микроволновой спектроскопии молекулы можно разбить на 5 категорий в зависимости от их формы и инерции вокруг их 3 ортогональных осей вращения. Эти 5 категорий включают двухатомные молекулы, линейные молекулы, сферические вершины, симметричные вершины и асимметричные вершины.

Классическая механика

Решение гамильтониана для жесткого ротора равно

\ [H = T \]

с,

\ [H = T + V \]

Где \ (T \) — кинетическая энергия, а \ (V \) — потенциальная энергия.2} \]

Однако мы должны определить \ (v_i \) в терминах вращения, поскольку мы имеем дело с вращением. Так как,

\ [\ omega = \ dfrac {v} {r} \]

, где \ (\ omega \) = угловая скорость, можно сказать, что:

\ [v_ {i} = \ omega {X} r_ {i} \]

Таким образом, мы можем переписать уравнение T как:

\ [T = \ dfrac {1} {2} \ sum {m_ {i} v_ {i} \ left (\ omega {X} r_ {i} \ right)} \]

Поскольку \ (\ omega \) — скалярная константа, мы можем переписать уравнение T как:

\ [T = \ dfrac {\ omega} {2} \ sum {m_ {i} \ left (v_ {i} {X} r_ {i} \ right)} = \ dfrac {\ omega} {2} \ сумма {l_ {i}} = \ omega \ dfrac {L} {2} \]

, где \ (l_i \) — это угловой момент частицы i , а L — угловой момент всей системы .2I} \]

, где \ (B \) — постоянная вращения, то мы можем подставить ее в уравнение \ (E_n \) и получить:

\ [E_ {n} = J (J + 1) Bh \]

Учитывая энергию перехода между двумя уровнями энергии, разница кратна 2. То есть от \ (J = 0 \) до \ (J = 1 \) \ (\ Delta {E_ {0 \ rightarrow 1) }} \) равно 2Bh, а от J = 1 до J = 2 \ (\ Delta {E} _ {1 \ rightarrow 2} \) равно 4Bh.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): уровни энергии и положения линий, рассчитанные в приближении жесткого ротора.Эта диаграмма показывает, как переходы между уровнями вращательной энергии молекул отображаются на энергии, при которых эти переходы наблюдаются во время лабораторных экспериментов. (CC CS-BY 3.0; Nnrw).

Теория

Когда молекула газа облучается микроволновым излучением, фотон может быть поглощен за счет взаимодействия электронного поля фотона с электронами в молекулах. Для микроволнового диапазона это поглощение энергии находится в диапазоне, необходимом для перехода между вращательными состояниями молекулы.Однако только молекулы с постоянным диполем, который изменяется при вращении, можно исследовать с помощью микроволновой спектроскопии. Это связано с тем, что они должны быть разностью зарядов по всей молекуле, чтобы колеблющееся электрическое поле фотона сообщало молекуле крутящий момент вокруг оси, перпендикулярной этому диполю и проходящей через центр масс молекулы.

Это взаимодействие может быть выражено дипольным моментом перехода для перехода между двумя вращательными состояниями

\ [\ text {Вероятность перехода} = \ int \ psi_ {rot} (F) \ hat \ mu \ psi_ {rot} (I) d \ tau \]

Где Ψ _{rot (F)} — комплексно сопряженная волновая функция для конечного вращательного состояния, Ψ _{rot (I)} — волновая функция начального вращательного состояния, а μ — оператор дипольного момента с декартовыми координатами. из μ _x , μ _y , μ _z .Чтобы этот интеграл был отличным от нуля, подынтегральное выражение должно быть четной функцией. Это связано с тем, что любая нечетная функция, проинтегрированная от отрицательной бесконечности до положительной бесконечности или любых других симметричных пределов, всегда равна нулю.

Помимо ограничений, накладываемых интегралом момента перехода, переходы между вращательными состояниями также ограничиваются природой самого фотона. Фотон содержит одну единицу углового момента, поэтому, когда он взаимодействует с молекулой, он может передать молекуле только одну единицу углового момента.Это приводит к правилу отбора, согласно которому переход может происходить только между уровнями вращательной энергии, которые находятся на расстоянии всего одного квантового уровня вращения (J) от другого ¹ .

\ [\ Delta \ textrm {J} = \ pm 1 \]

Интеграл момента перехода и правило выбора для вращательных переходов говорят, разрешен ли переход из одного вращательного состояния в другое. Однако они не принимают во внимание то, заселено ли состояние, из которого происходит переход, что означает, что молекула находится в этом энергетическом состоянии.{(-E_ {rot} (J) / RT)}} \]

, где E _{rot (J)} — молярная энергия J состояния вращательной энергии молекулы,

• R — газовая постоянная,
• Тл — температура образца.
• n (J) — количество молекул на вращательном уровне J, а
• n ₀ — общее количество молекул в образце.

Это распределение энергетических состояний является основным фактором, влияющим на наблюдаемые распределения интенсивности поглощения, наблюдаемые в микроволновом спектре.Это распределение делает так, что пики поглощения, которые соответствуют переходу из энергетического состояния с наибольшей населенностью, основанного на уравнении Больцмана, будут иметь наибольший пик поглощения, причем пики с обеих сторон неуклонно уменьшаются.

степеней свободы

Молекула может иметь три типа степеней свободы и всего 3N степеней свободы, где N равно количеству атомов в молекуле. Эти степени свободы можно разделить на 3 категории ³ .

• Трансляционный : это простейшие степени свободы. Это влечет за собой движение центра масс всей молекулы. Это движение полностью описывается тремя ортогональными векторами и, таким образом, содержит 3 степени свободы.
• Вращение : Это вращения вокруг центра масс молекулы, и, как и поступательное движение, они могут быть полностью описаны тремя ортогональными векторами. Это снова означает, что эта категория содержит только 3 степени свободы.Однако в случае линейной молекулы присутствуют только две степени свободы из-за вращения вдоль связей в молекуле, имеющей пренебрежимо малую инерцию.
• Вибрационное : Это любые другие типы движения, не относящиеся к вращательному или поступательному движению, и, таким образом, существует 3N — 6 степеней колебательной свободы для нелинейной молекулы и 3N — 5 для линейной молекулы. Эти колебания включают изгиб, растяжение, покачивание и многие другие метко названные внутренние движения молекулы.Эти различные колебания возникают из-за многочисленных комбинаций различных удлинений, сжатий и изгибов, которые могут возникать между связями атомов в молекуле.

Каждая из этих степеней свободы способна накапливать энергию. Однако в случае вращательных и колебательных степеней свободы энергия может храниться только в дискретных количествах. Это происходит из-за квантового разрушения уровней энергии в молекуле, описываемого квантовой механикой. В случае вращения запасенная энергия зависит от инерции вращения газа вместе с соответствующим квантовым числом, описывающим уровень энергии.

Симметрии вращения

Чтобы анализировать молекулы для вращательной спектроскопии, мы можем разбить молекулы на 5 категорий в зависимости от их формы и моментов инерции вокруг трех ортогональных осей вращения: ⁴

1. Двухатомные молекулы
2. Линейные молекулы
3. Сферические вершины
4. Симметричные вершины
5. Асимметричные топы

Двухатомные молекулы

Вращения двухатомной молекулы можно смоделировать как жесткий ротор.3 \]

Линейные молекулы

Линейные молекулы ведут себя так же, как двухатомные молекулы, когда дело касается вращения. По этой причине их можно смоделировать как нежесткий ротор, как и двухатомные молекулы. Это означает, что линейные молекулы имеют одинаковое уравнение для уровней вращательной энергии. Единственная разница в том, что теперь вдоль ротора больше масс. Это означает, что инерция теперь представляет собой сумму расстояния между каждой массой и центром масс ротора, умноженную на квадрат расстояния между ними ² .2 \]

Где m _j — масса j-й массы на роторе, а r _ej — равновесное расстояние между массой j ^th и центром масс ротора.

Сферические вершины

Сферические вершины — это молекулы, в которых все три ортогональных вращения имеют равную инерцию и обладают высокой симметрией. Это означает, что у молекулы нет диполя, и по этой причине сферические вершины не дают микроволнового вращательного спектра.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): геометрический пример сферической вершины

Примеры:

Симметричные вершины

Симметричные вершины — это молекулы с двумя осями вращения, которые имеют одинаковую инерцию, и одну уникальную ось вращения с разной инерцией.Симметричные вершины можно разделить на две категории на основе соотношения между инерцией уникальной оси и инерцией двух осей с эквивалентной инерцией. Если единственная ось вращения имеет большую инерцию, чем вырожденные оси, молекула называется сплюснутым симметричным волчком. Если уникальная ось вращения имеет меньшую инерцию, чем вырожденные оси, молекула называется вытянутой симметричной вершиной. Для упрощения подумайте об этих двух категориях как о летающих тарелках для сплюснутых вершин или футбольных мячей для вытянутых вершин.

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): Симметричные вершины: (слева) геометрический пример сплющенной вершины и (справа) вытянутой вершины. Изображения использованы с разрешения Wikipedia.com.

Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): Примеры симметричных вершин. Бензол (сплюснутый) XeF ₄ (сплюснутый) ClCH ₃ (вытянутый) NH ₃ (вытянутый)

В случае линейных молекул существует одна вырожденная ось вращения, которая, в свою очередь, имеет единственную постоянную вращения.2 \]

Где B _e — постоянная вращения единственной оси, A _e — постоянная вращения вырожденных осей, \ (J \) — квантовое число полного углового момента вращения, а K — квантовое число, которое представляет собой часть полного углового момента, которая лежит вдоль единственной оси вращения. Это приводит к тому, что \ (K \) всегда равно или меньше \ (J \). Таким образом, мы получаем два правила выбора для симметричных волчков

.

\ [\ Delta J = 0, \ pm1 \]

\ [\ Delta K = 0 \]

когда \ (K \ neq 0 \)

\ [\ Delta J = \ pm1 \]

\ [\ Delta K = 0 \]

при \ (K = 0 \)

Однако, как и в приближении жесткого ротора для линейных молекул, мы также должны учитывать упругость связей в симметричных вершинах.2 \ label {14} \]

Асимметричные топы

Асимметричные вершины имеют три ортогональные оси вращения, каждая из которых имеет разные моменты инерции, и большинство молекул попадают в эту категорию. В отличие от линейных молекул и симметричных вершин, эти типы молекул не имеют упрощенного уравнения энергии для определения уровней энергии вращения. Эти типы молекул не следуют определенной схеме и обычно имеют очень сложные микроволновые спектры.

Рисунок \ (\ PageIndex {5} \): Молекулярные примеры асимметричных вершин.(слева) вода и (справа) ацетон

Дополнительная вращательно-чувствительная спектроскопия

Помимо микроволновой спектроскопии, ИК-спектроскопия также может использоваться для исследования вращательных переходов в молекуле. Однако в случае ИК-спектроскопии вращательные переходы связаны с колебательными переходами молекулы. Еще одна спектроскопия, которая может исследовать вращательные переходы в молекуле, — это рамановская спектроскопия, которая использует рассеяние УФ-видимого света для определения уровней энергии в молекуле.Однако для анализа вращательных энергетических уровней молекулы необходимо использовать детектор с очень высокой чувствительностью.

Список литературы

1. Harris, D.C .; Бертолуччи, М. Д., Симметрия и спектроскопия . University Press: Oxford, 1978.
2. McQuarrie, D.A .; Саймон, Дж. Д., Физическая химия: молекулярный подход . University Science Books: 1997.
.
3. Shoemaker, D. P .; W., G.C .; У., Н. Дж., Эксперименты по физической химии .8-е изд .; Макгроу Хилл: Нью-Йорк, 2009.
4. Холлас, М. Дж., Основы атомной и молекулярной спектроскопии . Королевское химическое общество: Кембридж, 2002.

Авторы и авторство

• Николас Хоутон, Калифорнийский университет в Дэвисе

.

No related posts.