Как работает микроволновка: главные узлы, принцип действия

Как работает микроволновка — бытовой электроприбор для быстрого подогрева и разморозки продуктов, знают далеко не все ее владельцы. Это часто становится причиной поломок и даже несчастных случаев. Зная устройство микроволновой печи, пользователь будет предупрежден о возможных неполадках и об опасностях, подстерегающих его во время самостоятельного ремонта.

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 устроена микроволновка

Составные части СВЧ-печки:

• Камера. Сделана из металла. Оборудована металлизированной дверцей. Здесь сконцентрировано СВЧ-излучение. Сюда помещают еду для разогрева. Требует ухода.
• Магнетрон. Излучатель высокочастотных микроволн.
• Трансформатор. Источник питания магнетрона.
• Коммуникации и управляющая система.
• Волновод. Передает микроволны от излучателя  в камеру.

Дополнительные детали:

• Поддон. Вращаясь, он способствует равномерному прогреванию объектов готовки.
• Вентилятор. Для проветривания камеры и охлаждения магнетрона.

Работа микроволновой печи сводится к выделению магнетроном энергии, преобразуемой в тепло. Устройство подключено к трансформатору-стабилизатору. Когда-то этот прибор был самым дорогим в СВЧ-печке, сегодня его стоимость снизилась и микроволновки стали гораздо доступнее.

Принципиальная электрическая схема у всех СВЧ-печек практически одинакова, разные у них только характеристики, возможности и дизайн.

Что такое магнетрон

Его назначение — генерация излучения заданной частоты. По сути, это — электровакуумный диод. Его строение:

• Он имеет анод в форме цилиндра. У него круглое сечение и десять секторов с медными стенками.
• По центру диода — катод. Внутри него — накаливающаяся нить. Функция катода — испускание электронов.
• По краям магнетрона — магнитные элементы кольцевидной формы. Их задача — создание магнитного поля в излучателе. Это поле является генератором высокочастотных волн.
• Напряжение, прикладываемое к аноду, составляет 4 000 В, а к катодной нити — 3 В.

Благодаря разнице напряжений катод испускает электроны, которые ловит электрическое поле с высокой напряженностью. Частота генерации зависит от конфигурации резонаторных камер и от напряжения анода.

Энергия снимается посредством петли из проволоки, которая соединяется с катодом и выводится в излучающую антенну. Излучение от антенны направляется к волноводу, по которому и проходит внутрь СВЧ-печки.

В обычных микроволновках применяют магнетроны мощностью 0,8 кВт. Бывает, чтобы приготовить блюдо, нужна мощность, меньше 0,8 кВт, тогда устройство включается на короткие промежутки времени, перемежаемые паузами.

Такой принцип действия известен как широтно-импульсная модуляция. Так как магнетрон, работая, нагревается, он помещается в радиатор пластинчатого типа, который постоянно обдувает вентилятор. Перегрев может стать причиной поломки. Чтобы этого не случилось, устанавливают специальный термопредохранитель.

Из чего состоит термопредохранитель

Эти устройства известны также как термореле. Их выпускают для разных номиналов температур.

Термореле состоит из алюминиевого корпуса, который крепится к месту контроля температуры фланцевым соединением, и биметаллической пластины, настроенной на определенное значение температуры. Когда нагрев превышает допустимый порог, пластина, изгибаясь, запускает элемент, размыкающий контакты — питание печки прекращается.

Когда магнетрон остынет, биметаллическая пластина примет исходную форму и контакты замкнутся — печь включится.

Описание работы вентилятора

Без вентилятора работа невозможна. Его функции:

• Обдувание источника излучения и других компонентов электронной схемы, выделяющих тепло.
• Если есть гриль, то вентилятор обдувает и его.
• В камере, во время приготовления продуктов, образуется много тепла и пара. Благодаря вентилятору, создается повышенное давление, выдавливающее теплый воздух и пар сквозь отверстия для вентиляции.

Вентилятор располагают возле задней стенки прибора. Засасывая воздух из помещения, он направляет воздушный поток по воздуховодам к пластинам магнетрона, а далее в камеру. В движение лопасти вентилятора приводятся асинхронным двигателем переменного тока.

Как работает дверца

Благодаря блокировке, срабатывающей при открывании дверцы, пользователи защищены от облучения. Устройство дверцы достаточно сложное — от исправности ее работы зависит безопасность владельца. Конструкция дверцы предусматривает меры защиты:

• Плотное прилегание к корпусу. Печку с большими зазорами использовать нельзя. Излучение способно выйти за пределы камеры через щели. Металлический корпус аппарата и специальный паз дверцы должны быть разделены зазором, ширина которого равна ¼ длины микроволны. В таком зазоре формируется электромагнитная волна стоячего типа, которая имеет нулевую амплитуду в месте прилегания двери к корпусу, именно поэтому она не выходит за пределы камеры. Такой способ защиты — от волн с помощью самих волн — называют СВЧ-дросселем.
• По периметру дверцы имеется дроссельный высокочастотный заслон, понижающий излучение до безопасного уровня.
• При отливке корпуса дверцы используют разные присадки, благодаря которым металл лучше поглощает излучение. Они не обеспечивают 100%-е поглощение, но ослабленные волны однозначно не несут опасности человеку.
• Чтобы предотвратить включение печки в момент, когда дверка открыта, в аппарате имеется система переключателей, которые контролируют ее положение. Как правило, имеется три переключателя — для выключения магнетрона, для включения подсвечивающей лампочки и для передачи сигнала на блок управления. Настройка и расположение микропереключателей не позволяет им срабатывать при открытой дверце.

Система защиты

Всякая микроволновка — источник мощного излучения, способного нанести большой ущерб организму человека и всего живого. Чтобы оградить окружающих от воздействия, аппарат экранирован металлическим корпусом, сквозь который высокочастотное излучение пройти  не может.

Дверца оснащена прозрачным стеклом, чтобы пользователь мог наблюдать за процессами разогрева, приготовления, разморозки. Стекло также экранировано — на нем металлическая мелкоячеистая сетка, препятствующая проникновению микроволн.

Конструкция блока управления

Задачи блока управления — «мозга» СВЧ-печи:

• Поддерживать заданную мощность.
• Отключать печь по окончании процесса.

В ранних версиях управление осуществлялось двумя механическими переключателями: одним задавали мощность, другим — время. Сегодня аппараты оснащают электронными и микропроцессорными блоками управления, которые управляют, помимо двух названных, множеством функций — важных и неважных. Например:

• встроенные часы;
• звуковой сигнал об окончании процесса;
• отображение мощности;
• готовка блюд по специальным программам, «вшитым» в памяти блока.

Виды микроволновок

Рассмотрим основные типы печек, которые вы можете купить.

С грилем

Эти аппараты имеют нагревательный элемент — тэновый или кварцевый. Первый ставят в разных местах камеры и в разном положении, он довольно надежный и недорого стоит. Кварцевый устанавливают только вверху. Он более мощный, чем тэновый, но стоит дороже.

В печках с грилем можно запросто готовить шашлык или запекать курицу с хрустящей корочкой.

Пример микроволновки с грилем — LG MH6022D. Эта модель оснащена кварцевым грилем на 600 Вт и имеет механическое управление. Ее характеристики:

Вместительность, л	20
Размеры (ШxВxГ), мм	455х284х347
Вес, кг	13,5
Цвет	белый
Мощность, Вт	700
Стоимость, рублей	6 000-7 000

С конвекцией

Будет полезна тем, кто любит печь. Благодаря конвекции можно готовить пищу с помощью теплого воздуха. Это позволяет получать вкусную домашнюю выпечку. Нагретый воздух, циркулируя вокруг приготовляемого блюда, равномерно пропекает его.

Устройство работает в комбинированном режиме — СВЧ плюс конвекция. Такой режим позволяет быстрее готовить блюда, чем в обычной духовке, а значит, сохраняется больше витаминов. Печь, оснащенная одновременно грилем и конвекцией, заменяет плиту и духовку. Тут можно готовить всё — от компота до шашлыка.

Яркий пример микроволновки с грилем и конвекцией — Samsung MC28H5013AW. Ее характеристики:

Вместительность, л	28
Размеры (ШxВxГ), мм	517х310х475
Вес, кг	17,5
Цвет	белый
Мощность, Вт	900
Стоимость, рублей	14 000

С инвертором

В традиционных аппаратах мощность регулируют переключением излучения — включение/выключение. Из-за этого еда часто получается пересушенной. Благодаря инверторному управлению, мощность регулируется плавно. Встроенные инверторы позволяют сохранять текстуру и полезность приготовляемых продуктов.

Такие модели, недавно появившись на рынке микроволновых печей, уже стали популярными.

Пример инверторной модели — Panasonic NN-GD371M. Параметры:

Вместительность, л	23
Размеры (ШxВxГ), мм	488x279x395
Вес, кг	10
Цвет	серебристый
Мощность, Вт	950
Стоимость, рублей	15 000–16 000

Маленькие СВЧ-печи

Мини-микроволновки обычно рассчитаны только на разогрев и разморозку. Это бюджетные модели без гриля и конвекции. У них небольшая мощность и размеры. Вращающегося поддона у них нет.

Их выбирают для тесных кухонь. В них не готовят разносолы — только подогревают и размораживают продукты.

Пример недорогой, но долговечной модели — Daewoo KOR-5A0. Ее характеристики:

Вместительность, л	15
Размеры (ШxВxГ), мм	230х430х310
Вес, кг	9
Цвет	белый
Мощность, Вт	500
Стоимость, рублей	4 000

Равномерное распределение микроволн

Крупный недостаток обычных СВЧ-печек — неравномерность распределения микроволн. Результат: в одном месте еда слишком горячая, в другом — еле теплая. Причина такого явления — концентрация микроволн на одном участке. Чтобы устранить этот недочет, производители вместо одного излучателя устанавливают сразу три.

Одна из популярных ныне технологий — I-wave. В аппаратах с таким решением волны распространяются по спирали.

Пример подобного прибора — LG MS2043HS. Характеристики:

Вместительность, л	20
Размеры (ШxВxГ), мм	260x450x330
Вес, кг	11,5
Цвет	белый
Мощность, Вт	700
Стоимость, рублей	6 000

Полезные советы

• Для сетей с частыми перепадами напряжения необходимо устройство стабилизации напряжения. Если в сети будет скакать напряжение, первым из строя выйдет ЖК-экран с сенсорным управлением.
• Не забудьте купить ухаживающее средство в специализированном магазине.
• Проверьте гарантийный талон. Магазин, где покупается товар, должен сотрудничать с конкретным сервисным центром — от производителя.
• Поддон обычно сделан из стекла. Проверьте его на наличие сколов и других дефектов.
• Обязательно осматривайте товар и проверяйте комплектацию.

О каких мерах предосторожности важно знать

1. Нельзя готовить еду в металлической посуде. Во-первых, волны не проходят сквозь металл, во-вторых, металлические предметы, помещенные в печку, могут привести к поломке печи.
2. Запрещается греть жидкие продукты в закрытой емкости. Нельзя готовить птичьи яйца в скорлупе — может произойти мини-взрыв. Это касается и сосисок в полиэтиленовой пленке.
3. Соблюдайте осторожность при нагреве воды — она может нагреться выше температуры кипения. Такая вода способна моментально вскипать при движении. Это особенно часто случается с водой, помещенной в посуду с гладкими стенками. Из посуды с узким горлышком вода может попросту вылиться и обжечь руки.
4. Нельзя ставить посуду с металлическим напылением. Тонкий слой металла, нагретый вихревыми токами, может спровоцировать растрескивание посуды.

Зачастую, подбирая микроволновую печь, потребитель обращает внимание только на бренд, дизайн и стоимость. В результате приобретается вещь, не отвечающая потребностям и ожиданиям потребителя.

Зная устройство и принцип действия микроволновки, вы не только легко купите нужную модель, но и обезопасите себя от вредного воздействия.