Принцип работы микроволновой печи: схема устройства, как работает прибор

Принцип работы

Свою работу СВЧ-печь осуществляет за счет преобразования электромагнитных полей в тепловую энергию. Принцип работы микроволновки заключается в разогреве только самого продукта, в отличие от духовки, где вместе с едой нагревается весь духовой шкаф. Пища в микроволновке греется и готовится гораздо быстрее.

Частота микроволн практически всех описываемых бытовых приборов — 2450 МГц. Механизм действия микроволнового излучения в том, что оно воздействует на дипольные молекулы воды, меняя направление их движения. Это происходит почти 5 миллиардов раз в секунду. В результате такого активного движения выделяется большое количество тепла.

Микроволны меняют температурный показатель продукта только снаружи, немного проникая внутрь (максимум на 3 см). Прогреться полностью ему помогает функция теплопроводности. Поэтому принцип приготовления или прогрева большой порции твердой пищи заключается в том, чтобы включать устройство не на максимальную мощность, выставляя больше времени.

Микроволны убивают полезные вещества в еде

Ходят слухи, что микроволны «забирают» все полезные и питательные вещества, оставляя еду «пустой», пишет некоммерческая потребительская организация Великобритании Which? .

Как поясняет ВОЗ, на самом деле пищевая ценность еды, приготовленной в микроволновке, не меньше (и даже больше!), чем еды, приготовленной на плите.

Микроволны проходят сквозь пищу, в результате она быстро греется и внутри, и снаружи. Благодаря этому еда прогревается быстрее, чем, например, при варке в кастрюле или жарке на сковороде. Это позволяет сохранить многие витамины и микроэлементы, которые разрушаются при длительном нагревании. Кроме того, для варки в микроволновке обычно требуется меньше воды – как следствие, полезные нутриенты не мигрируют в воду так сильно, как это происходит в кипящей кастрюле.

Какая микроволновка лучшая? Смотрите рейтинг и результаты исследования микроволновых печей.

Важная функция дверцы микроволновки

Не меньшее внимание во время производства уделяется дверце. В СВЧ-печах дверца является не только декоративным элементом, но еще и выполняет роль своего рода предохранителя

Принцип очень простой: если вы открываете дверцу, срабатывает блокировка и работа агрегатов останавливается. Несмотря на видимую простоту, устройство дверцы довольно непростое, ведь с ним связана безопасная эксплуатация всего аппарата.

Итак, рассмотрим несколько подробнее, как работает дверка микроволновой печи:

• Во-первых, производителю необходимо проследить, чтобы дверца и корпус устройства идеально прилегали друг к другу с минимальным углом. Большие зазоры не позволяют использовать устройство. Причина проста: дверь служит своего рода щитом от микроволнового излучения, и если зазор будет достаточно велик, излучение может проникнуть за пределы камеры для приготовления пищи. О том, что такое излучение и какова его опасность, уже давно известно.
• Во-вторых, периметр дверцы оснащают дроссельным заслоном высокой частоты. Этот аппарат служит для понижения излучения до приемлемого уровня.
• В-третьих, в момент отливки корпуса двери добавляется множество присадок, с помощью которых достигается высокий процент поглощения излучения. Разумеется, нельзя быть полностью уверенным в 100% поглощения излучения, но не стоит сомневаться, что остаточные волны не представляют опасности и значимого вреда для здоровья человека.

Принцип работы микроволновой печи

Чтобы микроволны могли нагреть пищу в ней должны быть дипольные (разные заряды на разных концах, то есть в одной — положительный, с другой — отрицательный) молекулы. И, как оказывается, они есть

Это молекулы сахара, жира, но самое важное — воды, которая есть практически во всех продуктах

В каждом, даже самом маленьком кусочке продукта есть огромное количество дипольных молекул, которые расположены как им вздумается, то есть хаотично. Но стоит им попасть под воздействие электрического поля, как тут же молекулы строятся ровными рядами на силовых линиях поля, причем в строгом порядке: плюс — в одну сторону, минус — в другую. Выстроились. Но как только поле поменяет полярность, вслед за ним подстраиваются и молекулы, поворачиваясь на сто восемьдесят градусов. А теперь представьте, что такое изменение поля происходит очень часто. А вернее, с частотой 2450 МГц. Напоминаю, 1 герц — 1 колебание в 1 секунду, значит несложно подсчитать, что 1 МГц — 1 млн. колебаний за 1 секунду. За 1 колебание поле меняется дважды. Можете вычислить сколько раз наши молекулы изменили своё положение за секунду. Для тех, кто верит на слово — 4900000000 раз.

Представили это бешенное движение молекул? И при этом движении молекулы соприкасаются друг с другом, выделяя тепло, которое и «греет» продукт.

Для тех, кому физика оооочень далека предлагаю потереть ладошки друг о друга. Чувствуете как они становятся теплыми. Вот такой же принцип. И кстати, этот пример показывает, что, таким образом, то есть потирая интенсивно ладошки, мы не сможем нагреть ткани слишком глубоко. Так и микроволны не могут проникнуть глубже трёх сантиметров. Поэтому к действию микроволн подключается теплопроводность, за счет которой вырабатываемое тепло проникает глубже трёх сантиметров.

Что это значит практически и как соотносится к приготовлению пищи в микроволновке? Это значит, что не нужно готовить большой кусок на максимальной мощности. Лучше выставить среднюю и дать теплу спокойно проникнуть вглубь, хорошо проготавливая кусок и не обуглить внешнюю часть.

А жидкие продукты нужно периодически перемешивать, помогая теплу проникать в середину посуды.

Последнее время ходят слухи о том, что подогрев в микроволновке продуктов начинается с внутренней части продукта, что приводит к потере ценных микроэлементов в пище. Но это ошибочное мнение, как вы уже поняли. Проведите практический эксперимент: подогрейте варёный неочищенный картофель, а затем посмотрите на его подсохшую поджаристую корочку и нежную сердцевину.

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 микроволновой печи

Основные компоненты магнетронной микроволновой печи:

— металлическая, с металлизированной дверцей, камера (в которой концентрируется сверхвысокочастотное (СВЧ) излучение), куда помещаются разогреваемые продукты;
— трансформатор — источник высоковольтного питания магнетрона;
— цепи управления и коммутации;
— непосредственно СВЧ-излучатель — магнетрон;
— волновод для передачи излучения от магнетрона к камере;

Вспомогательные элементы:

— вращающийся столик — необходим для равномерного разогрева продукта со всех сторон;
— схемы и цепи, обеспечивающие управление (таймер) и безопасность (блокировки режимов) устройства;
— вентилятор, охлаждающий магнетрон и проветривающий камеру.

Дополнительные функции и приспособления

Именно они определяют возможности микроволновой печи. Выделим самые известные:

• Автоприготовление. Программа, которая подбирает время приготовления и мощность в зависимости от веса и наименования продукта.
• Контейнер-пароварка. Бюджетный аналог встроенной пароварки. В контейнер с двойным дном заливается вода, которая закипает во время приготовления и превращается в пар.
• Блокировка от детей. Встречается в моделях с сенсорным и кнопочным управлением. При включённой блокировке панель управления не реагирует на нажатие кнопок.
• Вертел. Металлический штырь, который вращается внутри камеры. На вертеле запекают большие куски мяса, шашлык, овощи.
• Очистка паром — облегчает процесс ухода за внутренней камерой, размягчает засохшие пятна жира и грязи.
• Отложенный старт — поможет приготовить или разогреть блюда к нужному времени.
• Отключение звуковых сигналов – функция актуальна для пользователей, кому мешают громкие звуки, например, если спит маленький ребенок.

Не будут лишними и дополнительные аксессуары, идущие в комплекте – вертела, колпаки, чаши для пара, посуда для запекания, многоуровневые подставки и т.д.

Как работает микроволновая печь

Так как микроволны, которые производит печь, воздействуют именно на молекулы воды. Другими словами, всё что нужно – это содержание небольшого количества воды в пище, расположенной в камере.

Увеличение температуры еды в печи под действием микроволн напоминает процесс, когда согреваются руки, если мы сильно их растираем. Сходство заключается также в том, что, когда одна ладонь трётся о поверхность другой, тепло просачивается в мягкие ткани. По такому же принципу работают микроволны, а именно на небольшой поверхности (1–3 см), не проникая глубоко внутрь предмета.

Излучаемые микроволны соприкасаются с молекулами воды заставляя их двигаться всё быстрее и разогревать продукты. В капле воды находится миллионы молекул, и когда в них попадает микролуч, он проникает в пищу на глубину 2,5 см, заставляя их раскачиваться под действием электромагнитного поля. В процессе этого трения выходит тепло.

Таким образом, быстрее нагреваются продукты с высоким содержанием жидкости.

Более подробное объяснение

Микроволны, излучаемые магнетроном, проходят в камеру печи через специальный волновод – канал с металлическими стенками, отражающими магнитное излучение. После того как эти волны попадают в камеру, они воздействуют на пищу, а точнее – на молекулы воды, которые содержатся в любом продукте питания. В результате диполи (молекулы) под действием микроволн начинают быстро перемещаться, тереться друг о друга, что способствует выделению тепловой энергии. Так и происходит нагрев еды.

Особенность микроволн заключается в том, что они могут проникать вглубь до 3 сантиметров. Остальной объем продукта нагревается от верхнего слоя. Такой принцип работы магнетрона в микроволновке объясняет, почему после разогрева еда может быть горячей сверху и одновременно холодной внутри. Вглубь тепло проникает из-за естественной теплопроводности.

Если вы использовали подобный прибор ранее, то не могли не заметить, что в процессе разогрева он вращается. Это необходимо для того, чтобы микроволны попадали на все участки разогреваемых продуктов.

Перипетии на ниве безопасности микроволновых печей

Люди знают историю Ханса Ульриха Хертела, но немногим известно, что он был одним из восьми экспериментаторов. Что поведали свободные источники, расположенные за кордоном. Суть эксперимента указывала, что излучение микроволновой печи изменяет состав пищи, что быстро сказывается негативно на составе крови человека. Работая на пару с Бернардом Бланком на базе Швейцарского Государственного Института технологий и университетском Институте Биохимии, ученый подтвердил сказанное на практике. Потребление пищи из микроволновой печи сопровождается:

• уменьшением гемоглобина;
• увеличение уровня холестерина класса (LDL);
• снижение уровня лимфоцитов.

Последнее считается неадекватной реакцией организма на патогенные факторы и называется в науке лимфопенией. Изменения характеризуются как деструктивные, для человека, безусловно, вредные. Полные данные об исследованиях опубликованы в №19 Журнала Франца Вебера (полагаем, что за 1990 либо 1991 год). В статье обсуждались результаты исследований, указывалось, что микроволновые печи вредны для здоровья. 7 августа 1992 года Швейцарская Ассоциация производителей домашней бытовой техники подала иск в суд кантона Берн, утверждая, что исследования не имеют смысла, а полученные выводы, затрагивающие принцип действия микроволновой печи, ложны. Уже через полгода суд удовлетворил претензии. Бланк отказался от слов, но записи о действительном положении дел уже зафиксированы за личной подписью. Как говорится, что написано пером…

Решением Страсбургского суда 25 августа 1998 года решение швейцарской инстанции отменено как незаконное. Согласно статье 50 Конвенции о правах человека, решено, что доктору (бывшему) будут выплачены издержки, вдобавок Швейцарию обязали компенсировать истцу 40000 швейцарских франков. Судом высказано мнение, что проблема микроволновых печей должна найти исследователей, чтобы понять, безопасно ли потреблять из приборов пищу.

Если бы Ассоциация так была уверена, что результат исследований ложный, провели бы суд в публичном порядке и опровергли поползновения. Но, как водится, вставлена формулировка о бесполезности изысканий — действительно, кому интересны жизни миллиардов людей — следовательно, проверка достоверности сведений не требовалась. Досадно, что схема замалчивания часто используется повсеместно. Читатели по усмотрению проверят правдивость сведений о вреде микроволновых печей, исходные сведения привели.

В чем состоял эксперимент, поставивший на уши промышленность Швейцарии. Подопытные люди делились на 8 групп и потребляли в течение 2 – 5 дней пищу следующего характера:

1. Сырое молоко.
2. Пастеризованное молоко Intermilk Bern.
3. Сырое молоко, подогретое на варочной панели.
4. Сырое молоко, прошедшее через микроволновую печь.
5. Сырые овощи.
6. Приготовленные традиционным путем овощи.
7. Размороженные в микроволновой печи овощи.
8. Приготовленные в микроволновой печи овощи.

У испытуемых брали кровь до приема пищи, потом 2-3 раза в течение дня. Люди, потребляющие продукты из микроволновой печи, приобрели негативные изменения, описанные выше. Причем, чем дольше пребывал продукт в рабочей камере прибора, тем сильнее эффект. Это принцип работы микроволновой печи, рассмотренный с точки зрения западных СМИ! Как говорится, сказка ложь…

Можно ли заменить магнетрон

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

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

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

Стандартная конфигурация магнетрона

Внутренности микроволновой печи

Военный личного состава частей обеспечения воздушного движения скупо улыбнется, услышав слово магнетрон. Подобная штуковина заставляет радар испускать пачки импульсов, сканирующие пространство. Некоторые птицы вьют гнезда, используя сетку рефлекторов антенн, излучатели – потомство гибнет. В микроволновой печи готовят куриные яйца…

Птахи улетают, испытав неудачный опыт. Принципиальная схема микроволновой печи содержит следующие элементы:

• магнетрон (сердце прибора);
• рабочая камера с вращающимся подиумом;
• волновод соединяет антенну магнетрона с пищевым отсеком;
• металлический корпус с защитной дверцей;
• схема формирования питающих напряжений, тока разогрева электродов.

Остальное просто как дважды два. Магнетрон генерирует высокочастотные колебания, волноводом энергия доставляются пищевому отсеку. Наведенные токи за счет колебаний молекул (воды) разогревают снедь. Чтобы внутрь волновода не попали капли жира и прочая грязь, выход прикрывается слюдой. Диэлектрический материал, не препятствует прохождению радиоволн. Хотим указать на необходимость прикрыть пищу колпаком, идущим в комплекте. Много жира попадет на слюду, случится пробой. Будет слышен страшный треск, увидите полыхания электрической дуги при выходе волновода в отсек. Механизм передачи энергии воде считается недоказанным, играет роль гипотезы.

Собравшихся делать ремонт микроволновой печи своими руками, отрекомендуем осуществлять задуманное. Внутри высокочастотное напряжение до 10 кВ, расправляется с желающими самостоятельно забраться внутрь. Только опытный электрик справится с задачей, не надо рассказывать о простенькой схеме формирования напряжений, прячущейся в недрах прибора.

Обычная, с грилем или с конвекцией: что лучше?

Однозначного ответа на этот вопрос нет. Если вам нужна СВЧ-печь только для разогрева, а все основные операции по приготовлению пищи вы будете осуществлять с помощью духовки и кухонной плиты, переплачивать за функцию конвекции и за гриль нет необходимости. Если же вы любите кулинарные эксперименты, намерены часто готовить в СВЧ-печи – лучше выбрать модель с расширенными возможностями.

Если вы хотите печь в СВЧ-технике пирожки, запеканки и прочую выпечку, присмотритесь к печам с функцией конвекции. Это функция обеспечивает равномерный прогрев и распределение воздуха по всей поверхности камеры. Работает это так: установленный в камере ТЭН производит нагрев, нагретый воздух равномерно рассредоточивается по камере вентилятором. При этом температура в микроволновке может быть 200 градусов и выше.

Микроволновка с грилем и конвекцией

В последнее время самое популярное решение среди домохозяек: сверхвысокочастотные печи с конвекцией и грилем. Они умеют приготовлять пищу 5 различными способами:

• СВЧ-излучением;
• конвекцией;
• конвекцией с СВЧ в то же время;
• микроволнами и грилем;
• конвекцией и грилем.

Такая СВЧ-печь открывает простор для творчества и творения новых кулинарных шедевров. Впрочем, есть множество готовых кулинарных рецептов, которыми делятся производители, комплектуя свои модели отдельной книгой рецептов.

Тип управления

Управление микроволновой печью может быть сенсорным, механическим или кнопочным. В самых простейших моделях используется механическое управление: две круглые ручки, одна из которых является регулятором мощностью, другая задает время обработки пищи (таймер). Конечно, простота управления и низкая стоимость – это плюс, но такие модели устанавливают не посекундное, а поминутное воздействие. Разница в несколько минут значительна.

Микроволновки с кнопочным управлением – более современный вариант. Как правило, они оснащены дисплеем, на котором отображается время. Такие модели имеют возможность программирования того или иного режима. В самых «продвинутых» моделях предустановлено множество режимов: например, «разморозка», «курица-гриль», «картофель-фри», «тушение мяса» и прочие. Количество запрограммированных рецептов в разных моделях может отличаться.

Сенсорное управление – по сути, то же кнопочное, с той лишь разницей, что сами кнопки не видны – панель гладкая. Кроме удобства и современного дизайна положительным моментом использования сенсорных моделей является простота чистки. С другой стороны печи с сенсорным управлением продаются по гораздо большей цене, а их элементы часто перегорают из-за перепадов в сети.

Дополнительные функции

В некоторых моделях могут быть реализованы дополнительные режимы микроволновки:

Микроволновка с тостером

• Подача пара – способствует более быстрому приготовлению пищи, предотвращает пересушивание приготавливаемых продуктов.
• Проветривание рабочей камеры – позволяет удалить неприятные запахи из печи.
• Электронные весы – взвешивают продукты, загруженные в СВЧ-печь, что для некоторых хозяек очень полезно.
• Функция двойного излучения повышает производительность печи и способствует более равномерному прогреву.
• Тарелка Крисп – позволяет жарить продукты так же, как и на сковороде.

Тарелка Крисп

Обычная, с грилем или с конвекцией: что лучше?

Однозначного ответа на этот вопрос нет. Если вам нужна СВЧ-печь только для разогрева, а все основные операции по приготовлению пищи вы будете осуществлять с помощью духовки и кухонной плиты, переплачивать за функцию конвекции и за гриль нет необходимости. Если же вы любите кулинарные эксперименты, намерены часто готовить в СВЧ-печи – лучше выбрать модель с расширенными возможностями.

Если вы хотите печь в СВЧ-технике пирожки, запеканки и прочую выпечку, присмотритесь к печам с функцией конвекции. Это функция обеспечивает равномерный прогрев и распределение воздуха по всей поверхности камеры. Работает это так: установленный в камере ТЭН производит нагрев, нагретый воздух равномерно рассредоточивается по камере вентилятором. При этом температура в микроволновке может быть 200 градусов и выше.

Микроволновка с грилем и конвекцией

В последнее время самое популярное решение среди домохозяек: сверхвысокочастотные печи с конвекцией и грилем. Они умеют приготовлять пищу 5 различными способами:

• СВЧ-излучением;
• конвекцией;
• конвекцией с СВЧ в то же время;
• микроволнами и грилем;
• конвекцией и грилем.

Такая СВЧ-печь открывает простор для творчества и творения новых кулинарных шедевров. Впрочем, есть множество готовых кулинарных рецептов, которыми делятся производители, комплектуя свои модели отдельной книгой рецептов.

Тип управления

Управление микроволновой печью может быть сенсорным, механическим или кнопочным. В самых простейших моделях используется механическое управление: две круглые ручки, одна из которых является регулятором мощностью, другая задает время обработки пищи (таймер). Конечно, простота управления и низкая стоимость – это плюс, но такие модели устанавливают не посекундное, а поминутное воздействие. Разница в несколько минут значительна.

Микроволновки с кнопочным управлением – более современный вариант. Как правило, они оснащены дисплеем, на котором отображается время. Такие модели имеют возможность программирования того или иного режима. В самых «продвинутых» моделях предустановлено множество режимов: например, «разморозка», «курица-гриль», «картофель-фри», «тушение мяса» и прочие. Количество запрограммированных рецептов в разных моделях может отличаться.

Сенсорное управление – по сути, то же кнопочное, с той лишь разницей, что сами кнопки не видны – панель гладкая. Кроме удобства и современного дизайна положительным моментом использования сенсорных моделей является простота чистки. С другой стороны печи с сенсорным управлением продаются по гораздо большей цене, а их элементы часто перегорают из-за перепадов в сети.

Дополнительные функции

В некоторых моделях могут быть реализованы дополнительные режимы микроволновки:

Микроволновка с тостером

• Подача пара – способствует более быстрому приготовлению пищи, предотвращает пересушивание приготавливаемых продуктов.
• Проветривание рабочей камеры – позволяет удалить неприятные запахи из печи.
• Электронные весы – взвешивают продукты, загруженные в СВЧ-печь, что для некоторых хозяек очень полезно.
• Функция двойного излучения повышает производительность печи и способствует более равномерному прогреву.
• Тарелка Крисп – позволяет жарить продукты так же, как и на сковороде.

Тарелка Крисп