Микровълнова: принцип на работа и устройство

Микровълновата фурна е една от най-необходимите уреди в кухнята, без която днес домакините имат трудности. Всеки знае как да го използва: сложи ястието, натиснете 1-2 бутони и изчакайте 2-3 минути, след което остава да получите вече нагрята храна. Малко хора обаче разбират принципа на работа на микровълновата печка, т.е. как работят основните му елементи. Нека се опитаме да разберем този въпрос.

Микровълнов принцип

Всички микровълнови печки работят на същия принцип, а основният елемент е магнетрона - специално устройство, способно да излъчва къси дължини на вълните и честота от 2450 MHz. В модерните устройства, мощността му е 700-1000 вата. Обърнете внимание, че по време на работа става много горещо, така че в близост до него се монтира вентилатор, който изпълнява няколко функции едновременно: първо, премахва топлината от магнетрона, на второ място осигурява циркулация на въздуха в камерата на микровълновата пещ. Това от своя страна осигурява равномерно нагряване на продуктите.

Всъщност, това е в основата на целия принцип на микровълновата: магнетрона дава къси вълни с висока честота, които засягат храната и я нагряват. Разбира се, подобно обяснение е примитивно, но също така дава възможност да се разбере същността на процеса.

По-подробно обяснение

Микровълните, излъчвани от магнетрона, преминават в пещната камера чрез специален вълновод, канал с метални стени, които отразяват магнитното излъчване. След като тези вълни влязат в камерата, те засягат храната, и по-специално, водните молекули, съдържащи се във всеки хранителен продукт. В резултат на това диполите (молекулите) под действието на микровълните започват да се движат бързо, да се разтъркват един срещу друг, което допринася за отделянето на топлинна енергия. Така се нагрява храната.

Особеността на микровълните е, че те могат да проникнат до 3 сантиметра. Останалият обем от продукта се нагрява от горния слой. Този принцип на работа на магнетрона в микровълновата обяснява защо, след загряване, храната може да бъде гореща от горе и в същото време вътре студена. Топлината прониква дълбоко поради естествената топлопроводимост.

Ако сте използвали подобно устройство по-рано, не можете да не забележите, че тя се върти по време на отопление. Това е необходимо, за да могат микровълните да достигнат до всички зони на загрятите продукти.

Микровълнова защита

Като се има предвид принципа на микровълновата фурна, логично е да се мисли за опасностите от него за човешкото здраве. Разбира се, микровълните, излъчвани от магнетрона, са вредни за хората. Въпреки това, след като вратата е отворена, магнетрона спира работата си, така че човек не може физически да усети тяхното влияние. За да не излизат извън камерата за отопление, се осигурява специална защита. Всичките му стени са изработени от метал, който отразява вълните и не могат да напуснат устройството. Що се отнася до стъклената врата (просто трябва да бъде, така че потребителят да вижда процеса на загряване или готвене), той е покрит със специална мрежа, отразяваща микровълните. Ако тази решетка бъде премахната, вълните могат да напуснат пространството на камерата и това наистина може да навреди на човек. Неприемливо е да използвате микровълнова фурна, ако има повреда, например уплътнение на вратата или неговата решетка.

Между другото, като се има предвид факта, че металът отразява микровълни, метални прибори не трябва да се използва.

Дизайн на устройството

Всички микровълнови печки работят по същия начин, следователно имат еднакъв състав на частите. По-специално могат да се разграничат следните структурни елементи:

1. Magnetron - основната единица, която е източник на микровълни.
2. Камера с въртящ се мост и метални стени, отразяващи радиовълните.
3. Трансформатор за увеличаване на напрежението.
4. Врата с предпазна мрежа и прозрачно стъкло.
5. Схема за комуникация и контрол.
6. Вълновод.
7. Вентилатор за охлаждане на магнетрона.

Всички тези елементи участват в работата на пещта.

Работа с магнитрон

Както вече споменахме, магнетрона е сърцето на микровълновата фурна. Това е електровакуумен диод, направен от голям цилиндричен анод. Самият анод е мед, той съчетава 10 сектора на медна стена.

В центъра на устройството има катоден прът, вътре в канала на който се намира нишката. Предназначен е за излъчване на електрони. За да може устройството да генерира микровълни, трябва да създадете магнитно поле в кухината. За тази цел се използват магнитни пръстени с висока мощност - те се намират в краищата на частта. И за да се създаде емисия на анода служи напрежение, равно на четири хиляди волта. За да се постигне това напрежение, в действие влиза микровълнов трансформатор. Принципът на действие на всеки модел предполага неговото присъствие.

Също така вътре в устройството има телени вериги, които се свързват с катода, и това към излъчващата антена. Именно от този елемент микровълните отиват директно в самия вълновод, откъдето излизат и влизат в помещението с храна.

Контрол на мощността

Ако готвенето изисква по-малко енергия, магнетрона може да включва или изключва цикъла. В науката тази технология се нарича широчинно-импулсна модулация.

За да може устройството с мощност от 400 W да даде половината от него за 20 секунди, то ще се активира за 10 секунди, след което захранването ще се изключи за същите 10 секунди. Разбира се, всичко това става при пълна автоматизация.

Магнетронно охлаждане

Обърнете внимание, че по време на работа устройството излъчва голямо количество топлина следователно трябва да се охлажда. За тази цел самото устройство се монтира в плосък радиатор, а наблизо се поставя охладител. Той духа радиатор и премахва топлината от магнетрона. Ако вентилаторът не работи, устройството може просто да прегрее по време на работа и тривиално да се повреди. Но за да се предотврати това, той е допълнително оборудван със специален термичен предпазител - предпазно устройство.

Задаване на предпазител

За да не се прегрее решетката и магнетрона, в някои модели са монтирани специални термични предпазители (термични превключватели). Те могат да бъдат различни. По-специално, основната разлика е в количеството топлина, което те могат да издържат.

Това устройство е доста просто по отношение на работата си. Изработена е от алуминиева сплав, закрепена с фланцово съединение, което осигурява надежден контакт с мястото, където се измерва температурата. Вътре в кутията има биметална плоча, която може да устои на определена температура. И ако стойността на температурата надвиши определена граница, тогава плочата се компресира и активира тласкача, и то отваря веригата на контактната група. Тогава подаването на електричество към уреда спира, магнетрона се изключва и постепенно се охлажда, плочата се връща в първоначалното си положение, когато магнетрона се охлажда. След известно време контактите се затварят отново.

Ето един прост принцип на микровълновата печка, по-специално предпазителя от прегряване. Имайте предвид, че при евтини модели този елемент може да липсва, тъй като той е напълно ненужен за нормалното функциониране на устройството. Това е само елемент на защита, който увеличава надеждността и експлоатационния живот на пещта, нищо повече.

Ролята на охладителя

Говорейки за това как работи микровълновата система, принципът на работа трябва да бъде обяснен, като се вземат предвид всички конструктивни елементи, които могат да се прилагат в него. Охладителят е един от тях. Разбира се, това е важен компонент на системата, без който устройството и работата на микровълновата печка няма да бъдат завършени.

Неговите задачи:

1. Охлаждане на магнетрона. Това е най-важната задача, без която магнетронът би изгорял още в първия ден от използването на пещта.
2. Охлаждане на други компоненти, които генерират топлина по време на работа. В частност, ние говорим за чипове.
3. В моделите, където има решетка, охладителят произвежда охлаждащ термостат.
4. Създаване на свръхналягане в камерата, където се намира храната. Поради това димът и въздухът се изпускат през вентилационните пътеки.

Най-често за изпълнение на всички тези функции е достатъчен само един вентилатор. Поради отворите на въздуховода в камерата, въздухът се разпределя равномерно.

Устройство за камера

По принцип, физиката на микровълновата печка не е трудна, тъй като от училище е известно, че силното електромагнитно излъчване е опасно за хората. Той идва от магнетрона и навлиза в камерата с храна, така че в устройството е необходима силна система за защита на много нива.

Цялата работна камера е покрита с емайл отвътре, който блокира електромагнитното излъчване. Над е метален корпус, предотвратяващ проникването на вълни в помещението. И за защита на стъклената врата осигурява стоманена мрежа с малки клетки - блокира радиацията с честота до 2450 Hz и дължина на вълната до 12 cm.

Имайте предвид, че вратата е най-слабото място, през което може да изтече микровълновата печка, така че тя трябва да бъде възможно най-плътна към тялото и да няма пролуки. Ако има празнина, тогава работата на устройството е забранена. В този случай трябва да фиксирате пантите на вратата и да я върнете в първоначалното си положение.

В допълнение, алгоритъмът за работа с микровълни предвижда използването на специално защитно устройство срещу включване с отворена врата. Такава система може да бъде реализирана по различни начини, най-често използваните микропревключватели, които контролират положението на вратата. Тези превключватели могат да изключват магнетрона, да предават информация за позицията на вратата към управляващия блок.

Контролен панел

Той е на всеки модел. При по-стари устройства контролният панел е представен само като два (или дори един) механични превключвателя. Единият определя режима на работа (затопляне, размразяване и т.н.), друг път. Схемата е примитивна, но работеща и проста.

Съвременните модели обаче са оборудвани с голям сензорен панел. Такива контролни панели осигуряват на потребителя голяма функционалност и дори възможност за програмиране на режима. Например, можете да зададете определено време, за да започнете да нагрявате храната, продължителността на процеса, дори можете да посочите храна или ястия, които ще се отопляват. И въпреки че изглежда, че такива устройства са по-сложни, има малко технически различия. Електронният контролен панел не променя начина на работа на микровълновата печка.

Управляващ блок

Във всяко устройство има командно устройство (не само в микровълнови печки), където в определен момент трябва да се извърши това или онова действие. Благодарение на него са осигурени различни функции. По-специално, устройството с негова помощ може да поддържа зададената температура, да включва или изключва пещта след зададената операция.

В по-старите микровълнови печки, това устройство е представено като два електромеханични превключвателя - те отговарят за описаните по-горе функции и играят важна роля в общото устройство на микровълновата печка. Разбира се, с течение на времето електрониката се разви и в резултат на това се появиха напълно електронни устройства за управление. Сега в микровълнови печки (и не само в тях) се използват микропроцесори и специални програми, в съответствие с които устройството може да изпълнява една или друга функция:

1. Вграден часовник.
2. Размразяване на храна.
3. Звуков сигнал за завършване на процеса на размразяване, готвене или загряване на храна.

заключение

Сега разбирате по-точно как работи микровълновата печка. Принципът на работа на това устройство е сравнително прост. Тя се основава на елементарните закони на физиката.

Ние определяме това, което сме научили: магнетрона (основният елемент на микровълновата печка) излъчва много къси радиовълни с висока честота. Те действат върху водните молекули, поради което започват да се движат активно. Този процес е съпроводен с отделяне на топлина. Като се има предвид факта, че вълните проникват плитко в храната, се нагрява само повърхността на продуктите, а след това, поради естествената топлопроводимост, топлината преминава в дълбините.

Това е основният принцип на микровълновата фурна. Устройството и основните елементи ние също обсъжда в тази статия. Всички те са класически и се използват в абсолютно всички модели от всеки производител. В момента описаната по-горе работна схема е единствената, въпреки че различните производители могат да използват модули, които се различават по всякакви параметри. Например в един модел може да се използва по-мощен магнетрон, който може да нагрява храната много по-бързо. В други компактни модели, този елемент може да има ниска мощност, което ви позволява да създадете устройство с малък размер. Съществуват стотици подобни различия, но принципът на действие не се променя напълно от това. Разбира се, по-силният магнетрон определя колко микровълнова фурна работи във времето, за да загрее храната със същия обем. Ето защо, ако не обичате да чакате, по-добре е да изберете по-мощен модел.

Това е всичко. Ние напълно разглобихме устройството на това домакинска стока технология и отговори на повечето въпроси, свързани с нея.