Как работает микроволновая печь? — Класс!ная физика
Как работает микроволновая печь?
История изобретения.
Изобретение микроволновой печи — это изобретение совершенно нового способа приготовления пищи.
В 30-х годах 20-го века одновременно в разных странах велись работы над получением мощных радиоволн сверхвысокочастотного диапазона. Эти радиоволны прежде всего научились использовать в радиолокаторах. Совершенно случайно в 1932 году сотрудники одной из лаборатории в США поджарили без огня две сосиски, поместив их около мощного генератора СВЧ.
В 1945 году американский инженер Спенсер экспериментировал с магнетроном — радиолампой, генерирующей радиоволны в СВЧ-диапазоне. Спенсер взял несколько зёрен кукурузы и поместил их возле магнетрона, через несколько минут из зёрен получился попкорн. То же самое он проделал с сырым яйцом.
Сырое яйцо, оставшееся снаружи холодным, в середине почти мгновенно вскипело под действием электромагнитных волн.
В октябре 1945 года фирма, в которой работал Спенсер, получила патент на микроволновую печь и начала выпускать устройства под названием «радарная печь» — большие шкафы, набитые радиолампами, трансформаторами и охлаждающими вентиляторами. Пространство, куда следовало помещать пищу, было не больше обычной кухонной духовки. Использовали эти микроволновые печи для разморозки стратегических запасов продуктов.
В 1952 году японцы купили патент и наладили производство микроволновых печей для дома.
А ещё через пятнадцать лет в магазинах появились наши отечественные микроволновые печи.
Постепенно СВЧ-печи стали комбинированными и были оснащены грилем, конвектором, «криспом» и другими дополнительными функциями, при помощи которых готовка еды упростилась, а вкусовые качества сравнялись с блюдами, приготовленными традиционным способом.. Микроволновка может готовить еду пятью разными способами: простыми СВЧ; грилевым излучением; одновременно СВЧ и грилем; грилем с использованием конвекции; СВЧ с конвекцией.
Откуда берутся микроволны ?
В бытовых микроволновых печах используются микроволны, частота которых составляет 2450 МГц. Такая частота установлена для микроволновых печей специальными международными соглашениями, чтобы не создавать помех работе радаров и иных устройств, использующих микроволны.
Источником излучения является высоковольтный вакуумный прибор — магнетрон. На нить накала магнетрона необходимо подавать высокое напряжение — около 3–4 кВ. Сетевого напряжения питания (220 В) магнетрону недостаточно, и питается он через специальный высоковольтный трансформатор.
Мощность магнетрона составляет примерно 700–850 Вт. Для охлаждения магнетрона рядом с ним имеется вентилятор, непрерывно обдувающий его воздухом. Вентилятор обеспечивает принудительную конвекцию воздуха в полости печи с одновременным его подогревом, что способствует равномерному пропеканию продуктов.
Сложную конструкцию имеет дверца микроволновки. Она должна обеспечивать возможность обзора (что происходит внутри) и исключать выход микроволн наружу. Это многослойный «пирог» из стеклянных или пластмассовых пластин.
Между пластинами обязательно есть сетка из перфорированного металлического листа. Металл отражает микроволны назад, в полость печи, а маленькие отверстия перфорации (менее 3мм) не пропускают СВЧ-излучение. По периметру дверцы вмонтирован уплотнитель из диэлектрического материала.
Для микроволнового приготовления пищи совершенно непригодна металлическая посуда. Микроволны не проникают сквозь металл, они отражаются от него. Это может вызвать электрический разряд (дугу) и нанести вред печи. Кроме того, отражённые микроволны могут проходить через стекло дверцы, что небезопасно для здоровья.
Как микроволны нагревают пищу ?
Чтобы нагреть пищу с помощью микроволн, необходимо присутствие в ней дипольных молекул, то есть таких, на одном конце которых имеется положительный электрический заряд, а на другом — отрицательный. Таких молекул в пище много — это молекулы жиров, сахаров и воды. В электрическом поле они выстраиваются строго по направлению силовых линий поля, «плюсом» в одну сторону, «минусом» в другую. Стоит полю поменять направление на противоположное, как молекулы тут же переворачиваются на 180°. Поле волны, в котором находятся эти молекулы, меняет полярность 4 900 000 000 раз в секунду!
Под действием микроволнового излучения молекулы поворачиваются с бешеной частотой и трутся одна о другую. Выделяющееся при этом тепло и служит причиной разогрева пищи. Нагрев продуктов происходит за счёт прогрева микроволнами поверхностного слоя и дальнейшего проникновения тепла в глубину пищи за счёт теплопроводности.
Закипание воды в микроволновке происходит не так, как в чайнике, где тепло подводится к воде только снизу. Микроволновый нагрев идет со всех сторон. В микроволновке вода дойдёт до температуры кипения, но пузырьков не будет. Зато когда вы достанете стакан из печи, всколыхнув его при этом, — вода в стакане запоздало забурлит, и кипяток может ошпарить вам руки.
Если вы хотите довести воду в стакане или ином высоком узком сосуде до кипения, не забудьте опустить в него чайную ложечку перед тем, как поставить стакан в печь.
Как нельзя поступать ?
Нельзя включать пустую печь, без единого предмета, который поглощал бы микроволны. Не встречая на своём пути никаких препятствий, микроволны будут многократно отражаться от внутренних стенок полости печи, а сконцентрированная энергия излучения может вывести печь из строя. В качестве минимальной загрузки необходимо ставить в неё хотя бы стакан воды.
Опасны ли микроволны ?
Микроволны не оказывают никакого радиоактивного воздействия на биологические ткани и продукт питания.
Приготовление пищи при помощи микроволн требует очень небольшого количества жиров, поэтому приготовленная с помощью микроволн пища полезнее для здоровья и не представляет для человека никакой опасности.
Конструкцией печи предусмотрены жёсткие меры для предотвращения выхода излучения наружу. Хотя непосредственное воздействие микроволн может вызвать ожог, риск при правильном использовании исправной микроволновки полностью отсутствует.
Микроволны очень быстро затухают в атмосфере. И уже на расстоянии полуметра от микроволновки излучение становится в 100 раз слабее. Достаточно отойти от печи на расстояние вытянутой руки, и можно чувствовать себя в полной безопасности.
Всем приятного аппетита!
Журнал «Наука и жизнь»
class-fizika.ru
Принцип работы и внутреннее устройство микроволновой печи
Если вам пришел в голову вопрос, как работает микроволновка, то ответить на него будет не сложно, 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 микроволна, будет рассказано ниже.
Принцип действия
В основу работы устройств данного типа входит преобразование так называемых электромагнитных СВЧ полей. Подобное поле преобразуется в тепловую энергию и разогревает пищу, находящуюся в камере. Принцип действия микроволновой печи отличается от других устройств для приготовления пищи: духовых шкафов (как газовых, так и электрических, где нагрев происходит за счет элементарного разогрева поверхности соприкосновения и окружающего пространства в камере) и плит.
Устройство микроволновой печи
Принцип работы микроволновки позволяет нагревать только сам предмет, помещенный внутрь. Поэтому процесс разогревания пищи происходит довольно быстро.
В свое время именно это преимущество позволило микроволновке завоевать популярность и уверенно занять лидирующие позиции на рынке кухонной техники. Для размораживания или подогрева приготовленного блюда больше не требовалось затрачивать лишнюю энергию (на разогрев всей камеры). За несколько минут электроволновое воздействие повышало температуру до необходимой. К примеру, кусок замороженного мяса был готов к разделке и дальнейшему приготовлению без длительного ожидания.Традиционные виды термического воздействия действуют несколько иначе. Тепло подается на поверхность разогреваемого объекта, вследствие чего довольно часто можно наблюдать такую картину, когда внешняя сторона размораживаемого блюда уже покрылась корочкой и начала пригорать, а внутри оно остается замороженным. Это происходит оттого, что нагрев происходит неравномерно, тепло распределяется вертикально: от верхнего слоя к внутреннему. Этот способ является гораздо менее эффективным, чем работа СВЧ-печи, к тому же требует от владельца определенной сноровки и кулинарных навыков, тогда как для приготовления блюда в микроволновой печи достаточно
Электрическая схема микроволновой печи осталась неизменной с момента запуска устройства в массовое производство. В угоду актуальным требованиям поменялся внешний облик, аппараты сделались более эстетически привлекательными. Добавилось множество аппаратных функций, более комфортные методы управления, регулирования мощности воздействия, но сам принцип остался тем же, как и 50 лет назад. Связано это не только с известным высказыванием «зачем менять то, что и так хорошо работает», просто сам принцип не подразумевает каких-то радикальных изменений.
К слову, когда речь заходит о микроволновке и СВЧ-печи, следует помнить, что понятия эти тождественны, эти приборы не являются разными видами устройств, как кому-то может показаться на первый взгляд.
Пару десятилетий тому назад СВЧ-печь была элементом роскоши и скорее присутствовала на кухне как элемент декора, нежели являлась предметом для повседневного использования. Разумеется, со временем технологии производства стали более доступны для массового рынка, что привело к широкой доступности микроволновок и их повсеместной распространенности. Так, из предмета роскоши и редкой технологической диковинки микроволновая печь превратилась в незаменимого помощника на кухне, способного приготовить несложные блюда за считанные мгновения.
Несколько слов о нагреве
Устройство микроволновой печи включает в себя так называемый магнетрон. Это определение должно быть знакомо каждому, кто знает, как устроена и работает радиолокация.
Микроволновка, как механическое устройство, способна быстро нагревать продукты именно благодаря магнетрону.
Если рассмотреть электросхему СВЧ-печи (например, Самсунг) изнутри, то становится понятно, что разработки эти перекочевали в сегмент бытовой техники из тяжелой промышленности. Различные виды устройств различаются только внешне. Так, например, схема микроволновки LG будет мало чем отличаться от схемы микроволновки бренда Daewoo.
Принципиальная электросхема микроволновки
Вот как работает микроволновая печь: магнетрон в процессе работы начинает выделять энергию, которая преобразовывается в тепло и используется в качестве таргетированного нагрева. Данный тип устройства работает от анодно-накального трансформатора-стабилизатора. Поначалу именно эта деталь была самой дорогой в производстве микроволновки. Но со временем его стоимость снизилась до приемлемой, что сделало возможным массовое производство приборов.
Рассматривая внутреннее устройство микроволновки, стоит более подробно рассмотреть конструкцию шунтового магнитопровода. Этот агрегат позволяет изменять повышение напряжения в погрешности от 2% в пределах колебания электросети 10%. Главной особенностью трансформатора является высокая сила индуктивного рассеивания магнитопровода. Может быть, на словах описание принципа действия СВЧ-печи выглядит несколько сложно, на практике же устройство является довольно простым.
На момент начала проектировки инженеры-конструкторы столкнулись с повышенным уровнем шума во время работы микроволновки. Вообще, стоит упомянуть, что высокий уровень шума – это проблема многих устройств, имеющих в своей основе агрегат для отведения тепла или охлаждения. Впоследствии эту проблему, конечно, решили, причем довольно интересным способом. Для устранения повышенной вибрации некоторые части стали соединять с помощью сварки.
Устройство микроволновки начинается в первую очередь с корпуса. В большинстве случаев он представляет собой ящик прямоугольной формы. Сделано это не потому, что дизайнеры страдают недостатком фантазии, дело здесь в специфике эксплуатации.
Когда микроволновка включена, волны не просто направляются на нагреваемый объект, кроме этого они отражаются от внутренней отделки корпуса, что значительно увеличивает термический эффект.
Также оптимизировать процесс нагрева позволяет вращаемая часть – блюдце. По мере ее вращения волны распределяются равномерно по всей поверхности разогреваемого объекта. Волна, поступающая в резервуар с продуктами, всегда имеет различную форму – такова еще одна специфическая особенность СВЧ-печей. Некоторые волны бывает узловыми, другие формируются в виде пучков, поэтому воздействие является хаотичным по своей природе, но меры оптимизации позволяют уровнять этот процесс.
За всю историю существования данного вида устройств процесс их изготовления, термического воздействия и его оптимизации были отточены производителями до идеального состояния. На сегодняшний день микроволновая печь представляет собой целостный прибор, полностью готовый к эксплуатации, надежный и безопасный, что подтверждается множеством сертификатов интернациональных наблюдательных консорциумов, регулирующих вредное воздействие техники на организм человека.
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.
Блок управления СВЧ-печью
За всю историю существования прибора эта часть микроволновки не претерпела сколько-нибудь сильных изменений. В целом, это всегда две рукоятки, одна из которых отвечает за температуру, а другая – за время приготовления пищи. Разумеется, сегодня можно встретить множество различий модификаций: от простых «колесиков» до блоков управления, на которых будет множество различных функций. Вот только суть их, зачастую сводится к старому и проверенному принципу, ничего нового в устройстве микроволновых СВЧ-печей за все время их существования не придумано. Принципиальная разница может заключаться разве что в концепции управления прибором.
Сейчас многие производители (например, Samsung) делают ставку на инновационную составляющую и интегрируют в свои микроволновки сенсорные панели управления.
Немного о вреде микроволновок
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. Устройство микроволновки, как было рассмотрено выше, осталось неизменным: магнитрон, в/в трансформатор, в/в конденсатор, кулер и камера для приготовления пищи. Надежность этой техники подтверждена на практике в течение нескольких десятилетий.
tehnika.expert
Устройство микроволновой печи: изучаем конструкцию
Микроволновая печь работает, пользуясь простым фактом: излучение 2,4 ГГц ударно поглощается водой. Пищевой продукт (даже печенье) содержит влагу. Мясо, овощи фрукты процентов на 60-90 образованы живительной влагой. Понятно, пропуская излучение частотой 2,4 ГГц через пищу, можно подогреть содержащуюся воду до приличного уровня. Устройство микроволновой печи позволит сделать. Близкую частоту занял WiFi, пользователи персональных компьютеров не поджариваются: излучение дозировано. Некоторые передатчики требуют получить разрешение перед использованием. Иначе ждите последствий, самым безобидным считаем повышение температуры тела. Страдают репродуктивная функция, иммунная система.
Внутри микроволновой печи
Сердцем микроволновой печи работает магнетрон. Испускает волны, нагревающие продукт. С какой мощность работает прибор. Как большинство электрических экземпляров бытовой техники, потребление мало зависит от того, что происходит с объектом труда. Температура магнетроном не отслеживается. Не так очевидно бросившим первый взгляд. Мощность газовой горелки падает по двум причинам:
- Потери кастрюли растут синхронно температуре.
- Эффективность нагрева падает с повышением жара.
Мощность отбирается от источника, преобразуется, вручается по месту назначения. Какой бы горячести ни было блюдо, получает фиксированное количество ватт каждый промежуток времени. Микроволновая печь управляется механическим программатором. Новое поколение приборов оснащено инфракрасным датчиком, измеряющим температуру пищи, гибко регулирующим скважность пачек питающих магнетрон импульсов. Условия готовки выдерживаются точно, стабильно, мощность микроволновой печи меняется, определяясь потребностями рецепта. Разумеется, потребление розетки не остается прежним.
Рассмотрим устройство магнетрона. Вакуумная камера изощренной формы, стенки которой образуют резонаторы выбранной длине волны (2,4 ГГц). Начальные колебания образованы пустотой. Вселенная неидеальна, микромир полон флуктуаций, порождающих процессы разной частоты. Благодаря резонаторам рост получают колебания, укладывающиеся в нужную длину волны. Прочие затухают. Чтобы электроны легче покидали катод, элемент накаляется переменным напряжением 6,3 В (примерное значение), подается разность потенциалов в единицы киловольт относительно положительного электрода. Получается демонстрируемая громадная мощность.
Приходилось слышать доводы за существование некоего напряжения: колебания образуются, не достигая анода. Получается якобы вечный двигатель, может греть, давать энергию. Господам теоретикам уместно напомнить: если петлей перестанет отбираться энергия, выходной ток станет нулевым. На анод не упадут электроны, нагрев отсутствует. Следовательно, домыслы хороши, когда требуется найти идеальный режим прибора, экономя энергию. Смысл глубок, идея витающих по спирали электронов, не достигающих анода, смотрится любопытно: отбор энергии Вселенной в произвольной точке пространства.
Принцип работы микроволновой печи целиком эксплуатирует ток розетки, уходящий питать магнетрон, греющий пищу. Волны снимаются петлей, находящейся в резонаторе. Передаются волноводу, создающему условия распространения волны 2,4 ГГц с минимальными потерями. Один открытый торец волновода касается рабочей камеры, прикрыт слюдяной пластиной, второй — закупорен. Штырь петли связи торчит ровно посередине, на расстоянии от ограничительной стенки, избегая мешать волнам отражаться в сторону рабочей камеры. Важный аспект, можно найти положение штырька, когда суммарное излученное поля равно нулю. Энергия сложится в канале противофазно, нагрев пищи отсутствует.
Высокочастотные колебания, образуя интерференционную картину, складываются, учитывая разницу фаз, количественно равна 180 градусов (противофаза) — получается полный нуль. Визуально наблюдаем, правильно сложив излучение двух лазеров (необходимо когерентное излучение). На уроках физики средних школ, ВУЗов часто демонстрируется подобное. Происходит с микроволновой печью. Картина поля изменчива. Внутри волновода излучение боле менее постоянно выходит в рабочую камеру, место дислокации тарелки изменяет процесс суперпозиции. Интерференционная картина определена размерами посуды, типом пищи. Мощность, преподносимая техническими характеристиками микроволновых печей, частично достигает съестного.
Много энергии гасится неправильным сложением фаз, фиксированное число улетучивается через дверцу. Суммарно КПД определяют, выставляя чаши, наполненные водой, греют от одной температуры до другой, пытаясь понять, оценить результат. Практически условия даже близко не стояли с опытом. Нацеливаем внимание читателей: микроволновая печь несовершенное устройство. КПД ниже 100%, вред может выйти немалый, будь экран поломан. Проверка – вопрос отдельный.
Практика показывает: металлическая сетка дверцы пропускает микроволновое излучение сотового телефона. Частота немного иная… Попробуем ноутбук и вайфай.
- Выключите прибор, вилку из сети повремените вынимать.
- Положите внутрь ноутбук с работающей сетью.
- Закройте дверцу.
- Наблюдайте уровень сигнала.
Ловит? Защита недостаточно эффективна. Держитесь от работающей микроволновой печи на почтительном расстоянии. Корпус прибора заземлен штатно, согласно общепринятым нормам. Полагаем, читатели потрудились выполнить предписания:
- Параметры микроволновых печей оценивали в лаборатории.
- Поле измерялось при работающем, загруженном приборе.
- Уровень не должен превышать норм.
Проблема проста: вопрос излучений, дозировки плохо изучен, измерениям доверять можно с натяжкой. Люди, работающие на предприятиях с излучениями, получают надбавку за вредность. Вопрос щекотливый, прибор пришел из США. Купите лучше мультиварку…
Микроволновая печь хороша разогреть быстро. Детские бутылочки с молоком ставят в камеру. Не стали бы использовать принцип действия микроволновой печи в этих целях. Решайте сами, как поступить. В Швейцарии провели опыты, обосновывающие нашу точку зрения. Противоположная поддерживается рекламой, силой лобби промышленников, недостаточной изученностью вопроса.
Работа микроволновой печи
Много хорошего узнали о микроволновых печах, интересно знать, как работают агрегаты. Внутри обычный сетевой фильтр, с которого в конечном итоге питается трансформатор. Выходных обмоток две. Одна достаточно символическая, представлена парой витков изолированного провода. Отсюда получается 6 вольт питания накала катода магнетрона микроволновой печи. Прочие обмотки намотаны проводом с лаковой изоляцией, выглядят повнушительнее. Напряжение вторичной части составляет 1-2 кВ. Затем следует выпрямитель, сформированный высоковольтным диодом, впечатляющего размера конденсатором. Диод заперт, идет процесс заряда, на другой полуволне катод окажется под удвоенным напряжением. Потенциал составит 2-4 кВ.
Импульсы питают магнетрон, выдающий энергию рабочей камере. Работа контролируется механическим программатором. Аналогичный, посложнее, стоит в стиральных машинах. Устройство микроволновой печи не требует сложных операций. Внутри набор кулачков, задающих режим работы гриля, факт включения магнетрона, мощность микроволн регулируется периодами работы/бездействия. Внутри стоит таймер, включаемый-выключаемый трансформатором. Процесс сопровождается обычным замыканием-размыканием цепи. Чтобы исключить искру, цепь дополняют реле, которое в начальный период времени не пускает ток на трансформатор, ждет, пока поднимется напряжение управляющего затвора. Элемент забирает удар, от качественного исполнения зависит многое.
В результате трансформатор включается в цепь, выключается. Синхронно функционирует магнетрон. Вот как работает микроволновая печь. Современные модели в режиме измерения температуры используют инверторную схему, трансформатор питается формируемыми импульсами с нужными параметрами. Датчик отключается, прибор возвращается в исходное состояние.
В рассказе о том, как устроена микроволновая печь, нельзя умолчать об обилии внутренних микропереключателей, которые контролируют, закрыта ли дверца. От пустого включения (без пищи) защиты нет! Микроволновая печь требует контроля.
Это интересно! Высоковольтные линии порождают ионизацию воздуха. Обычно атмосфера заполняется избытком положительных частиц, вредных для здоровья. Главными врагами были кинескопы. Сегодняшние плазменные, жидкокристаллические дисплеи ведут себя поскромнее.
vashtehnik.ru
Защитные устройства микроволновых печей — RadioRadar
Бытовая техника
Главная Ремонт электроники Бытовая техника
Микроволновая печь представляет собой бытовой электрический прибор, который встречается на кухне почти так же часто, как и холодильник. Однако микроволновое излучение, используемое в таких печах для приготовления пищи, представляет значительную опасность для здоровья человека. Поэтому в микроволновых печах используются особые конструктивные и схемотехнические решения для обеспечения безопасности работающего с ними человека. В этой статье рассматривается устройство запорного механизма дверцы микроволновой печи разных фирм-производителей и некоторые его неисправности.
Приготовление пищи происходит в рабочей камера микроволновой (СВЧ) печи под действием излучения частотой 2450 МГц. Рабочая камера представляет собой металлическую емкость, с одной стороны которой в нее вводится СВЧ излучение мощностью 500…1000 Вт, вырабатываемое магнетроном. Камера печи представляет собой идеальное место для образования стоячих волн (можно провести аналогию с акустическим резонатором), а значит, в ней будут ряд минимумов и максимумов электромагнитных колебаний, возникающих вследствие многократного отражения электромагнитных волн от металличе
ских стенок камеры. Причем, размещение в камере пищи приводит к образованию колебаний в области частот выше 2450 МГц. Спектр резонансных частот камеры СВЧ печи с пищей и без нее приведен на рис. 1.
Рис. 1. Резонансные частоты камеры СВЧ печи без загрузки и с загрузкой камеры
Из рисунка видно, что увеличение загрузки камеры приготавливаемым продуктом приводит к усложнению распределения электромагнитных полей в камере.
В камере появляется, кроме основных, ряд комбинированных колебаний, что способствует более равномерному распределению электромагнитной энергии в камере и, как следствие, улучшению равномерности прогрева продукта. В то же время значительное обогащение спектра электромагнитных колебаний усложняет задачу по недопущению их выхода за пределы микроволновой печи.
Воздействие СВЧ излучения на человека
Токи высокой частоты в диапазоне 900 МГц…300 ГГц (УВЧ и СВЧ) создают в воздухе излучение, имеющее ту же электромагнитную природу, что и рентгеновское и гамма-излучение. Но если более высокочастотное излучение (видимый свет) почти полностью поглощается кожей и не проникает внутрь организма, то излучение в диапазоне 900.3000 МГц (рабо
чий диапазон мобильных телефонов и СВЧ печей) проникает внутрь человеческого организма на 3.10 см. При этом возникает опасность внутренних ожогов, которые гораздо более опасны, чем внешние ожоги [1, 2].
Для бытовых микроволновых печей существует два стандарта уровней безопасного излучения:
— российский стандарт, который, как и европейский, предполагает, что уровень плотности излучения от печи не должен превышать 0,01 мВт/см2на расстоянии 0,5 м от печи;
— американский стандарт ANSI, который предлагает считать безопасным излучение с плотностью мощности 10 мВт/см2;
При этом для СВЧ печей этим стандартом устанавливается допустимой плотность мощности 5 мВт/см2 на расстоянии 5 см от печи. Расхождение между цифрами в 500 раз вызвано тем, что российский стандарт разрабатывали медики с точки зрения защиты здоровья людей, а американский — производители микроволновых печей с точки зрения удешевления своей продукции.
Клинические данные свидетельствуют, что уже при плотности мощности 60 мкВт/см2 — наблюдаются изменения в половых железах, в составе крови. Происходит помутнение хрусталика.
При дальнейшем увеличении интенсивности облучения происходят изменения в сворачиваемости крови, условно-рефлекторной деятельности, воздействие на клетки печени, изменения в коре головного мозга.
Микроволновая печь при выходной СВЧ мощности 800.900 Вт и открытой дверце создает интенсивность излучения до 5000 мкВт/см2, что крайне опасно.
Именно поэтому в СВЧ печах используется многоуровневая защита которая должна обеспечить отключение генерации микроволнового излучения при открытии дверцы печи.
Утечка энергии из камеры СВЧ печи и защита от нее
В камере бытовой печи имеются отверстия, предназначенные для ее вентиляции, освещения и т.д. Все эти отверстия можно считать источниками утечки СВЧ излучения. Поскольку толщина стенок камеры невелика, то можно условно принять ее равной нулю (по сравнению с длиной волны СВЧ колебаний, составляющих около 12 см) и рассматривать любое отверстие в камере не как волновод, а как диафрагму. Диафрагма может пропускать СВЧ излучение, если ее геометрические размеры больше, чем длина волны в камере печи. В противном случае имеет место эффективная экранировка электромагнитного излучения. В диапазоне частот излучения бытовых СВЧ печей заметная утечка происходит при превышении диаметра отверстия круглой формы в стенке печи величиной 10.15 мм. Сложнее обстоит дело с узкими щелями в камере печи, ширина которых значительно меньше длины волны излучения. Щель не излучает СВЧ энергию (независимо от ее длины), когда она расположена вдоль линий протекания тока в камере. Напротив, такие щели эффективно излучают, если они расположены поперек линий тока на поверхности камеры. Причем, замена одного большого отверстия на несколько маленьких, но имеющих такую же площадь, заметно уменьшает уровень излучения за пределами камеры печи. Значительное увеличение излучения происходит, если через диафрагму, даже небольшого диаметра, проходит провод, либо любой другой металлический предмет
Основным источником утечки СВЧ энергии из камеры печи служит дверца печи. Ситуация усугубляется тем, что именно со стороны дверцы находится пользователь. Таким образом, к конструкции дверцы печи предъявляются взаимопротиворечащие требования:
1. Легкость доступа к пище, находящейся внутри печи и обеспечение при этом защиты пользова
теля от облучения, даже если дверца открылась в процессе приготовления пищи.
2. Удобство наблюдения за процессом приготовления пищи.
3. Тщательная экранировка СВЧ излучения и недопущение его утечки из камеры.
Первое требование решается особой конструкцией запорной системы дверцы печи и применением трех, а в хороших печах — четырех выключателей защиты и блокировки.
Для выполнения второго и третьего требований используется специальная многорамочная конструкция дверцы.
Рис. 2. Конструкция дверцы печи, где А01 — рамка дверцы; А02 — пластина из акрила; А03 — держатель; А04 — петля дверцы со стопором; А05 — сварная рамка; А06 — пластина из полиэстера; А07 — уплотнитель; А08 — рычаг; А09 — пружина рычага
Конструкция дверцы СВЧ печи «Daewoo KOG-37050S» приведена на рис. 2.
В дополнение на рис. 3 приведена конструкция дверцы печи «Samsung CE101KR» в разобранном виде.
Рис. 3. Конструкция дверцы печи «Samsung CE101KR», где 1 — рамка дверцы; 2 — стекло дверцы; 3 — сборка дверцы; 4 — уплотнитель; 5 — толкатель выключателей; 6 — пружина; 7 — фиксирующие штыри; 8 — двухсторонние держатели
Как видно из рис. 2 и 3, смотровое окно дверцы печи перекрывается перфорированным металлическим листом. Все отверстия в этом листе играют роль запредельных диафрагм и должны минимизировать утечку СВЧ. При этом размеры отверстий либо пазов в дверце печи не превышают 2.3 мм.
Более сложно обеспечивается отсутствие утечки СВЧ по контуру дверцы. Между шасси печи и ее дверцей всегда имеются щели,
размер которых неизбежно увеличивается в процессе ее эксплуатации. То есть здесь создаются более чем благоприятные условия для значительной утечки радиации.
Чтобы решить эту проблему, используется метод так называемого «полуволнового шунтирования». Смысл его сводится к тому, чтобы из двух четвертьволновых отрезков создать короткозамкнутую полуволновую линию, в которой поле может существовать только в виде стоячей волны (см. рис. 4).
Рис. 4. Принцип полуволнового шунтирования
Для этого в дверце печи изготавливается специальный четвертьволновый паз. Как следует из рис. 4, вдоль паза и зазора будет находиться «ноль» электромагнитной волны, что исключает излучение СВЧ энергии за пределы камеры печи. Ослаблению просачивания СВЧ энергии наружу будет дополнительно способствовать также значительная разница в геометрических размерах — четверть длины основной рабочей волны печи составляет около
30 мм, а размер зазора — обычно около 0,1…0,2 мм. Это позволяет отказаться от непосредственного электрического контакта между дверцей и камерой печи. Для того, чтобы ситуация не ухудшилась от внезапно возникшего электрического контакта между дверцей и камерой печи (и вызванного им искрения), дверцу тщательно изолируют несколькими слоями лака. Однако метод полуволнового шунтирования хорошо работает только на определенной рабочей частоте. Как уже отмечалось, в камере СВЧ печи присутствует широкий спектр электромагнитных колебаний. В связи с этим, добиться указанным методом полного отсутствия утечки СВЧ радиации из микроволновой печи невозможно.
Рис. 5. Проверка зазора дверцы печи
При проведении ремонтных работ важно после снятия-установки дверцы печи убедиться в параллельности дверцы и шасси печи (см. рис. 5). Размеры «а» должны быть одинаковы и составлять 0,1…0,2 мм. При необходимости производят регулировку дверцы. Устанавливают дверцу так, чтобы не было люфта между внутренней поверхностью дверцы и шасси печи. Люфт следует проверять также периодически в процессе эксплуатации печи.
Если дверца установлена неверно, возможна опасная для здоровья человека утечка СВЧ радиации.
Измерение уровня утечки микроволновой энергии выполняют в следующей последовательности:
— устанавливают чашу объемом 600 мл, содержащую 275±15 мл холодной воды в центр поворотного стола печи;
— настраивают измеритель утечки (типа ПО-1, либо Holay h2-1500, либо Hi-1501 либо Nadra
8100/8200) на частоту 2450 МГц и калибруют его в соответствии с инструкцией изготовителя;
— измеряя утечку, всегда держат зонд прибора на расстоянии 50 мм от измеряемой поверхности;
— включают печь в режим работы с максимальной мощностью.
При измерении микроволнового излучения следует держать зонд перпендикулярно исследуемой поверхности (см. рис. 6).
Рис. 6. Измерение утечки СВЧ излучения из камеры печи
Следует передвигать зонд вдоль заштрихованной поверхности. Скорость перемещения зонда при этом не должна превышать 25 мм/с.
Работа СВЧ печи в разных режимах
Для защиты потребителя от микроволнового излучения в СВЧ печи используется специальный запорный механизм с тремя или четырьмя выключателями:
• PRIMARY SWITCH — первичный выключатель;
• SECONDARY SWITCH — вторичный выключатель;
• DOOR SWITCH — дверной выключатель;
• MONITOR SWITCH — защитный выключатель.
При работе печи подача сетевого напряжения на высоковольтный трансформатор питания магнетрона происходит только при замыкании контактов первичного и вторичного выключателей (при закрывании дверцы).
Дверной выключатель преимущественно используется в печах с электронным управлением и служит для блокирования работы реле
регулирования мощности печи. Контакты реле размыкаются и обесточивают высоковольтный трансформатор.
Защитный выключатель при закрывании дверцы печи переключается первым. При открытой дверце печи его контакты шунтируют первичную обмотку высоковольтного трансформатора.
Если дверца печи закрыта, то защитный выключатель печи разомкнут. Этот выключатель создает короткое замыкание питающего сетевого напряжения, чтобы сжечь сетевой плавкий предохранитель номиналом 10.16 А при опасной для человека работе печи с открытой дверцей, когда продолжается генерация СВЧ излучения (например, если контакты первичного и вторичного выключателя по какой-то причине не разомкнулись и не обесточили цепь).
Во всех фирменных инструкциях по обслуживанию СВЧ печей имеется следующее предупреждение:
«Для обеспечения постоянной, надежной защиты от микроволновой радиации, производите замену частей запорного механизма в соответствии с принципиальной электрической схемой печи. Используйте только указанные производителем типы выключателей.
В первую очередь это касается первичного, дверного (или вторичного в других типах печей) и защитного выключателей. Если возникла необходимость заменить хотя бы один из этих выключателей, следует заменять их все одновременно. После чего следует произвести настройку положения переключателей».
Работа защитной системы печи с электронным управлением
Рассмотрим работу систем защиты на примере модели «LG MC-804A». В обычном режиме в печи с электронным управлением после нажатия кнопки «Старт»(время приготовления пищи и выходная мощность печи заданы, дверца печи закрыта) контакты первичного и вторичного выключателей замыкают цепь и питающее напряжение 220 В поступает на высоковольтный трансформатор питания магнетрона (см. рис. 7).
Рис. 7. Работа печи с электронным управлением в обычном режиме
В этом режиме:
— двигатель поворотного подноса печи и циркуляционный двигатель включены;
— вентилятор включен и охлаждает магнетрон потоком воздуха, который поступает через отверстия в задней стенке;
— поток воздуха также направляется внутрь печи через основную и заднюю решетки, чтобы выпустить образующиеся при работе печи пары.
Если дверца печи открылась во время приготовления пищи, то при этом размыкаются первичный и вторичный выключатели. Они прерывают подачу напряжения на высоковольтный трансформатор, что приводит к прекращению СВЧ генерации.
В случае, если дверца открыта и контакты первичного выключателя и реле 2 и/или вторичного выключателя замкнуты, произойдет срабатывание защиты. При открывании дверцы контакты защитного выключателя замкнутся. При этом сетевой предохранитель печи окажется под действием большого тока, вызванного замыканием первичной обмотки высоковольтного трансформатора защитным выключателем, фактически к нему будет приложено питающее сетевое напряжение (см. рис. 8). Предохранитель перегорает, прекращается генерация СВЧ магнетроном.
Рис. 8. Работа печи с электронным управлением при открытии дверцы печи
Работа защитной системы печи с электромеханическим управлением
Рассмотрим работу защиты на примере модели «LG МН-592А».
В обычном режиме работы печи задана выходная мощность и время приготовления пищи. Контакты таймера замыкаются, когда поворачивается его рукоятка (регулятор мощности установлен в положение «Полная мощность»). После закрывания дверцы печи контакты первичного и вторичного выключателей замыкают цепь.
Рис. 9. Работа печи с электромеханическим управлением в обычном режиме
Питающее напряжение 220 В поступает на повышающий трансформатор (как стрелками показано на рис. 9).
При открывании дверцы печи во время приготовления пищи размыкаются первичный и вторичный выключатели. Они прерывают подачу напряжения на высоковольтный трансформатор, что приводит к прекращению СВЧ генерации.
Рис. 10. Работа печи LG с электромеханическим управлением при открытии дверцы печи
Если при открытии дверцы контакты первичного и вторичного выключателя остались замкнуты, то замыкаются контакты защитного выключателя и перегорает предохранитель печи. После этого прекратится генерация микроволнового излучения магнетроном (рис. 10).
В печах фирмы SAMSUNG с электромеханическим управлением используется несколько иная схема включения защитного выключателя (рис. 11).
Рис. 11. Работа печи SAMSUNG с электромеханическим управлением при открытии дверцы печи
В печах некоторых типов используются защитные выключатели с контактами не на замыкание, а на переключение (см. рис. 11, 12). В этом случае генерация СВЧ невозможна при неполном нажатии защитного выключателя. То есть в состоянии, когда при закрытой дверце его нормально замкнутые контакты разъединились, но нормально разомкнутые не замкнулись, предохранитель печи останется цел, однако магнетронный генератор работать не будет. На рис. 12 показана работа печей МН-592А и МН-593А фирмы LG с электронным управлением при открытии дверцы печи и оставшимся при этом замкнутым первичным выключателем.
Рис. 12. Работа печи фирмы LG с электронным управлением при открытии дверцы печи
Таким образом, микроволновая печь генерирует СВЧ излучение, если после закрытия ее дверцы оказались замкнуты:
— первичный выключатель;
— вторичный выключатель;
— дверной выключатель (для печей с электронным управлением).
При этом защитный выключатель должен быть разомкнут.
Методика уменьшения зазора между уплотнителем дверцы печи и камерой
Эта регулировка крайне важна, поскольку уменьшает утечку СВЧ из камеры печи. Регулировку следует производить при обнаружении неплотностей прилегания дверцы печи и также при обнаружении повышенной утечки СВЧ из печи. Рассмотрим методику регулировки защитных выключателей для печей фирм LG, Daewoo и Samsung.
Регулировка запорного механизма печей LG
Монтаж первичного, защитного и вторичного выключателей на щеколде печи с электронным управлением типа MC-804AR показан на рис. 13.
Рис. 13. Защитные выключатели печи MC-804AR
Стрелками указано направление перемещения переключателей для установки их в правильное положение.
При установке и настройке щеколды следует:
— установить щеколду в сборе на шасси печи;
— установить щеколду в такое положение (направления указаны стрелками на рис. 13), чтобы не было никакого люфта при закрытой дверце печи;
— затянуть монтажные винты;
— проверить ход дверцы при плавном, но не полном нажатии на кнопку открывания дверцы. Люфт дверцы должен быть менее 0,5 мм.
Примечание. Не нажимать на кнопку дверцы во время регулировки положения выключателей запорной системы.
Проследите за тем, чтобы щеколда после регулировки перемещалась плавно и ее крепежные винты были затянуты. Обратите внимание на то, чтобы первичный, защитный и вторичный выключатели работали исправно: при открывании дверцы вначале должны размыкаться первичный и вторичный выключатели, а только затем замыкаться контакты защитного выключателя.
Рис. 14. Регулировочные зоны для печей DAEWOO
Регулировка запорного механизма печей DAEWOO
Рассмотрим регулировку на примере печи с электронным управлением типа KOC-995T0S. Регулировка производится отдельно для четырех условных зон печи, которые обозначены на рис. 14 буквами A, B, C, D.
Уменьшение зазора в зоне А
1. Ослабляют два винта крепления верхней петли дверцы.
2. Нажимают на верхнюю часть дверцы так, чтобы уплотнитель дверцы плотно прилегал к поверхности камеры печи.
3. Закручивают два винта верхней петли дверцы.
Уменьшение зазора в зоне В
1. Ослабляют два винта крепления нижней петли дверцы.
2. Нажимают на нижнюю часть дверцы так, чтобы уплотнитель дверцы плотно прилегал к поверхности камеры печи.
3. Закручивают два винта нижней петли дверцы.
Уменьшение зазора в зоне С
1. Ослабляют винт крепления сборки вторичного и защитного выключателей, который расположен в дне шасси печи (см. левую часть рис. 15).
Рис. 15. Регулировка зазора в зоне С
2. Задвиньте сборку из вторичного и защитного выключателя настолько глубоко внутрь печи, как только позволяет нижний крючок защелки дверцы печи.
3. Затяните винт крепления.
Уменьшение зазора в зоне D
1. Ослабляют винт крепления первичного выключателя, расположенный в верхней части шасси печи. (см. правую часть рис. 15).
2. Задвигают первичный выключатель настолько глубоко внутрь печи, как только позволяет верхний крючок защелки дверцы печи.
3. Затягивают винт крепления.
Рис. 16. Конструкция запорного механизма фирмы DAEWOO
После окончания регулировки дверцы проверяют правильность последовательности переключения первичного, вторичного и защитного выключателей при открывании и закрывании дверцы печи, как указано выше. Допустим небольшой зазор между уплотнителем дверцы и камерой печи, если уровень СВЧ утечки не превышает 4 мВт/см2.
В печах DAEWOO применяется также конструкция запорного механизма,показанная на рис. 16. Ее регулировка производится аналогично описанному выше. Регулировка запорного механизма печей фирмы Samsung
В печах SAMSUNG вторичный выключатель называется «дверной выключатель». В печах с механическим управлением он коммутирует цепь подачи питающего напряжения на высоковольтный трансформатор, а в печах с электронным управлением его замкнутые контакты включают реле регулировки мощности печи. Типовая принципиальная электрическая схема печи SAMSUNG с электронным управлением приведена на рис. 17.
Рис. 17. Принципиальная электрическая схема печи SAMSUNG с электронным управлением
Рис. 18. Устройство запорной системы печей SAMSUNG (вариант 1)
В печах SAMSUNG используется несколько вариантов конструкции запорного механизма, различающихся также и расположением дверных выключателей. Варианты устройства запорной системы приведены на рис. 18-21.
Рис. 19. Устройство запорной системы печей SAMSUNG (вариант 2)
Рис. 20. Устройство запорной системы печей SAMSUNG (вариант 3)
Рис. 21. Устройство запорной системы печей SAMSUNG (вариант 4)
После замены дверных выключателей печи следует настроить их положение в соответствии с изложенной ниже процедурой. После подстройки положения переключа
телей проверяют правильность их срабатывания в соответствии с таблицей.
Процедура настройки положения выключателей
1. Выключатели следует установить так, как показано на рис. 1821. При этом специальная настройка не требуется.
2. При монтаже защелки на шасси печи следует передвинуть защелку в такое положение, чтобы дверца печи плотно запиралась без люфта. Перед окончательным закреплением дверцы проверяют ее на отсутствие люфта, подергав дверцу в разные стороны. После настройки положения защелки все выключатели должны легко включаться. Теперь можно окончательно затянуть крепежные винты.
3. Отсоединяют провода от защитного выключателя и проверяют его сопротивление, а также остальных выключателей при открытой и закрытой дверце на соответствие с приведенными в таблице.
Сопротивление между контактами выключателей
Сопротивление | ||
Выключатель | Дверца открыта | Дверца закрыта |
Первичный | ∞ | 0 Ом |
Защитный (COM-NC) | 0 Ом | ∞ |
Защитный (COM-NO) | ∞ | 0 Ом |
Дверной | ∞ | 0 Ом |
4. Убеждаются в том, что зазор между кнопкой выключателя и его толкателем не превышает 0,5 мм при закрытой дверце.
Устранение неисправностей запорной системы
Сетевой предохранитель печи бессистемно перегорает при открывании или закрывании дверцы. В остальном печь работает нормально. Причем после замены предохранителя печь может нормально работать продолжительное время, при очередном открывании дверцы предохранитель снова перегорает.
Это дефект связан с нарушением последовательности переключения контактов выключателей дверцы печи при открывании/закрывании дверцы. Защитный выключатель печи должен срабатывать первым при закрывании дверцы и последним — при ее открывании. Если этого не произойдет и переключатель сработает, когда еще не разомкнулись контакты первичного и вторичного выключателя, то через уже переключившиеся контакты защитного выключателя сетевое напряжение окажется приложенным к предохранителю печи и тот перегорит.
Установить причину можно, включив последовательно с сетевым шнуром печи лампу накаливания 60 Вт/220 В. Если при закрывании/открывании дверцы печи (это надо делать многократно и с разной скоростью) лампа вспыхнет, значит защитный выключатель срабатывает неправильно и «сжигает» предохранитель печи.
Сложность локализации подобного дефекта состоит в том, что при наличии в запорном механизме печи люфта он может проявляться с различной периодичностью. Поэтому недостаточно просто закрепить «болтающийся» на своем посадочном месте выключатель. Следует проверить крепление всех выключателей дверцы печи, устранить люфт в запорном механизме, а также проверить зазоры между дверцей печи и ее корпусом.
Частой причиной подобной неисправности бывают поломки пластиковых упоров выключателей. При этом выключатель болтается на своем месте. Устранить дефект можно не только заменой щеколды, но и фиксацией выключателя в пластиковой конструкции посредством вплавления паяльником отрезков одножильного провода нужной длины.
Иногда в запорном механизме используется механический демпфер, обеспечивающий задержку переключения защитного выключателя на 0,5.1 с после открытия дверцы печи. Поломка пружин демпфера или их отсутствие также приводит к указанной неисправности.
В заключение необходимо отметить, что неправильное срабатывание переключателей может быть вызвано их загрязнением.
В печи включается лампа подсветки, работает двигатель вращающегося подноса, но генерация СВЧ отсутствует. Причем периодически печь не включается вовсе, а иногда работает совершенно нормально
Возможно несколько причин подобной неисправности:
1. Периодически не срабатывают выключатели дверцы печи. Если не замыкаются контакты вторичного (дверного) выключателя, то двигатель и лампа печи будут включаться, а на высоковольтный трансформатор напряжение поступать не будет и, соответственно, будет отсутствовать генерация СВЧ. Поэтому вначале следует проверить исправность и правильность работы дверных выключателей.
2. Неправильное функционирование блока управления печи. Самая простая причина этого — заниженная величина питающего напряжения блока управления.
Литература
1. Ф. В. Соркин. Защита пользователя от электромагнитных полей. Киев, 1998 г
2. П. С. Довгаль. Защита от электромагнитных полей. Киев, 1998 г
3. Г.С. Сапунов. Ремонт микроволновых печей. М., «Солон-Р», 2000 г.
Автор: Александр Саулов (г. Киев, Украина)
Источник: Ремонт и сервис
Дата публикации: 10.01.2014
Мнения читателей
- Александр / 13.08.2016 — 13:38
Был скачок электричества и печь перестала работать, что могло сгореть? - Андрей / 17.02.2016 — 20:37
Василий, это слюдяная пластина. Сквозь неё и идёт излучение от магнетрона в рабочий объём камеры. - василий / 25.01.2016 — 14:42
что за пластина находится с правой стороны в рабочей камере микроволновки - Ольга / 05.11.2015 — 21:03
На дверце микроволновки со стороны петель есть небольшой зазор, Закрытая дверца при нажатии рукой смещается, дверца как бы закрывается плотнее,при отпускании руки — возвращается. При длительной работе (15мин) стол впереди дверцы (только со стороны петлей)сильно нагревается. Может ли это свидетельствовать, что через зазор дверцы со стороны петлей проходит свч излучение, если да, то что делать и как это проверить - борис / 27.07.2015 — 21:00
с этой информацией мне удалось отремонтировать микроволновку самсунг спасибо ваш ответ на свой вопрос понял при необходимости буду обращаться борис
Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:
www.radioradar.net
Устройство механической панели управления микроволновой печи
Механическая панель предназначена для управления функциями микроволновой печи, такими как: Микроволны или Гриль. Панель представляет собой электромеханическое устройство, объединяющее в своей конструкции таймер и регулятор мощности. На рисунке 1 и 2, приведен один из возможных вариантов исполнения механической панели управления. Как мы видим, панель имеет два механических, круговых регулятора. Вверху расположена ручка регулятор мощности, внизу регулятора времени – таймера. Каждый регулятор имеет свою шкалу с цифровой или условной градуировкой. Механическая панель может быть оснащена еще и третьим органом управления, как и в приведенном примере на панели есть клавиша открытия двери.
Рисунок 1
Рисунок 2
Все компоненты конструкции панели расположены на металлическом шасси, которое крепится к пластиковому корпусу, посредством трех винтов. Основой конструкции – является таймер – регулятор, выполненный моноблоком в пластиковом корпусе. Сверху моноблока установлен двигатель таймера, представляющий собой синхронный электродвигатель малой мощности, такой же, как двигатель поворотного стола, только без редуктора внутри. Этот двигатель приводит в движение все механизмы таймера – регулятора. Над двигателем располагается металлическая чашка звонка – сигнала окончания времени работы печи. При истечении времени, установленного на таймере, таймер выключается, и его механизмы приводят в движение пластиковый «молоточек», расположенный под чашкой. В результате, «молоточек» совершает одиночное движение, ударяя по стенке чашки изнутри, и создает при этом звук похожий на звон колокольчика, сигнализирующий об окончании работы печи. Скоба, на которой держится чашка звонка, кроме того, еще выполняет функцию крепления двигателя. Внутри регулятора имеются две группы контактов, соединенных между собой последовательно, и имеющих среднюю точку. Выводы этих контактов, так же выведены наружу в верхней части корпуса регулятора. В нижней части регулятора, располагаются органы управления: вал управления таймером и шестерня регулятора мощности. Ручка управления таймером, сидит непосредственно на валу таймера, а ручка управления мощностью – на отдельном валу, расположенном в верхней части шасси панели. Вращательное движение от вала к шестерне регулятора мощности, передается при помощи зубчатой рейки и зубчатого колеса, которым оснащен внутренний конец вала. Для предотвращения кругового вращения вала – на все 360 градусов, на зубчатом колесе имеются два стопора.
Рисунок 3
А, теперь о том, как все это работает. Схема включения регулятора, изображена на Рисунке 3. По схеме обе группы контактов включены последовательно в разрыв цепи нижней шины питания. Точки включения пронумерованы и помечены красными крестиками. Первая контактная группа (K-time) срабатывает — замыкается при повороте ручки регулятора времени по часовой стрелке, и размыкается только в момент выключения таймера, после автоматического возврата ручки регулировки в исходное положение. Через эту группу контактов подается напряжение питания на двигатель таймера и далее, на контактную группу регулятора мощности. Второй группой контактов (K-power) управляет регулятор мощности, через нее подается напряжение в нагрузку, в данном случае на первичную обмотку высоковольтного трансформатора. Эта группа, периодически замыкается и размыкается в течение всего времени заданного таймером. Продолжительность периодов времени, когда контакты замкнуты и трансформатор запитан, зависит от положения ручки регулятора мощности. Чем дальше ручка повернута по часовой стрелке, тем больше работает магнетрон за время установленное на таймере (читайте «Регулировка мощности в микроволновой печи»). Если ручка находится в крайнем – правом положении, которое соответствует 100 процентам мощности то, контакты будут замкнуты постоянно, и магнетрон будет работать на протяжении всего времени, не прерываясь, пока не разомкнуться контакты таймера.
Особое внимание следует уделить участку схемы, на Рисунке 3, обведенному красной линией. Это устройство – пусковое реле, предназначено для разгрузки – защиты контактов регулятора. Как правило, схема пускового реле выполняется в виде отдельного блока на печатной плате. Такими схемами оборудованы все «нормальные» печи с механической панелью управления. В дешевых моделях печей, пусковое реле может отсутствовать. В таких печах вся нагрузка ложится на контакты регулятора, что часто вызывает их подгорание, и приводит к не стабильной работе печи. При выходе из строя кокой либо контактной группы регулятора, заменить эту группу, на много сложнее и дороже, чем просто поменять реле на плате пускового устройства. Подробнее о работе и назначении этого узла микроволновой печи, поговорим в следующей статье.
yourmicrowell.ru
Типовые схемы микроволновых печей
Статьи
Типичная схема самой простой печи с механическими таймерами показана на рис. 10. Управление микроволновой печью производится через специальную схему в первичной цепи высоковольтного трансформатора «220 В». Именно там установлены:
• сетевой фильтр, не пропускающий СВЧ излучение в электросеть;
• механические таймер и регулятор мощности;
• блокирующие выключатели дверцы;
• термостат магнетрона, обесточивающее первичную обмотку трансформатора при достижении на магнетроне критической температуры 105… 135°С;
• лампа освещения рабочей камеры;
• вентилятор и электромотор вращения поддона печи.
При открывании дверцы зажигается лампа освещения. Запустить печь можно только при закрытой дверце, повороте механического регулятора мощности и механического таймера. При запуске печи включаются электромотор вращения поддона и вентилятор охлаждения магнетрона.
Применение в СВЧ печах механического таймера (рис.11) очень упрощает пользование печью: есть всего две ручки управления — регулятор мощности и таймер работы печи.
Типичная схема СВЧ печи с электронным управлением показана на рис. 12. Она составлена на основе микроволновой печи DAEWOO модели KOC-870TOS.
Такие печи дороже простых, но и возможности у них заметно больше. Эти модели имеют плату управления с процессором, на передней панели у них кнопки, посредством которых осуществляется выбор уровней мощности, времени приготовления пищи и производятся прочие операции по управлению печью. Эти печи имеют ЖК-дисплей и обилия функциональных возможностей, в них предусмотрено программируемое меню, где заложено определенное количество рецептов. В рабочей камере таких печей устанавливают один, а иногда и два нагревательных элемента, называемых ТЭНами (тепловыми электронагревателями). Они выполняются в виде металлической трубки диаметром 8… 10 мм, изогнутой особым образом или в виде кварцевой трубки диаметром 12… 15 мм, внутри которых находится нагревательная спираль. Взаимодействие элементов в СВЧ печах с электронным управлением сложнее, чем в простых печах, хотя общий принцип их взaимодействия для всех микроволновых печей похож и указан выше.
Назначение основных элементов СВЧ печи
Высоковольтный анодно-накальный трансформатор-стабилизатор ТР1
Его мощность, в зависимости от мощности применяемого магнетрона, колеблется в пределах 850… 1000 Вт (рис.5, 6, 10). Первичная обмотка рассчитана на напряжение -220 В.
Номинальное эффективное напряжение на его вторичных обмотках: высоковольтной ~2100…2300 В, накальной ~3…3,2 В.
Особенностью трансформатора является значительная индуктивность рассеивания его высоковольтной обмотки (4,..6 Гн) и специальная конструкция магнитопровода с магнитными шунтами, обеспечивающая стабильность высоковольтного напряжения 1 …2%, при колебаниях напряжения сети 10% [2]. Для обеспечения бесшумности работы трансформатора отдельные элементы его магнитопровода свариваются.
Высоковольтный конденсатор C1. Он участвует в удвоении высокого напряжения (рис.8). Его назначение — накапливать заряд от положительной полуволны высоковольтного трансформатора и отдавать его (разряжаться) в отрицательный полупериод. Он все время работает в режиме, заряд — разряд — заряд — разряд.
Емкость С1, в зависимости от мощности применяемого магнетрона, составляет 0,9… мкФ 10 кВ. Перед проведением измерений в цепях этого конденсатора, необходимо снять с него остаточный заряд, т.е. разрядить. Величину его емкости можно проверить измерителями емкости, например, UT-70. При измерении сопротивления изоляции высоковольтного конденсатора следует помнить, что внутри импортных конденсаторов установлен резистор величиной 1… 10 МОм. Стоимость нового конденсатора — 6…8 долл. США.
Высоковольтный выпрямительный диод. Вместе с конденсатором С1 (рис. 12) он участвует в удвоении высокого напряжения, поступающего от трансформатора, путем периодического заряда конденсатора (рис.5, 8). Диод VD1 работает при напряжении около 5 кВ и выдерживает напряжение до 10 кВ.
К началу статьиradiopolyus.ru
Волновод микроволновой печи | yourmicrowell.ru
Для того, что бы детально разобраться во всей сложности процессов происходящих в волноводе, этой статьи, конечно, будет мало. Но для первого знакомства с волноводом, я думаю, вполне достаточно.
Волновод микроволновой печи, по своей сути – является полой металлической трубой с прямоугольным сечением. Вход волновода расположен за пределами камеры печи и оснащен фланцем для крепления магнетрона (Рисунок 1). Второй конец волновода выходит внутрь камеры и закрыт специальной крышкой (Рисунок 2). Не смотря на внешнюю простоту, на самом деле, волновод представляет собой очень точно рассчитанный компонент микроволновой печи.
Рисунок 1
Рисунок 2
Любую систему, даже в той же микроволновке можно разделить на составные части, это: генератор – линия связи – потребитель. К примеру, возьмем двигатель вентилятора. В этом случае, в качестве генератора выступает питающая сеть. В качестве линии связи — провода, а в качестве потребителя – двигатель. В случае с СВЧ мы имеем: генератор – магнетрон, линия связи – волновод и потребитель – камера печи. Причины применения именно волновода в качестве линии связи, кроются в природе распространения токов высокой частоты. Токи низких частот прекрасно текут по всему сечению проводника, но с увеличением частоты картина меняется. В линиях связи начинают возникать потери энергии. Например, токи частот метрового диапазона, для снижения потерь, вместо проводов целесообразно передавать по коаксиальному кабелю в медной оплетке и с полиэтиленовым наполнителем. А, СВЧ токи, вообще протекают только по поверхности проводника, причем по очень тонкому слою, и здесь, довольно большая площадь волновода играет положительную роль, обеспечивая малые токовые потери. Кроме того, волновод, является резонансным устройством. Благодаря расчету его геометрических размеров, в нем могут возбуждаться волны только определенной частоты. Магнетрон, во время работы, помимо микроволн основной – нужной частоты, излучает целый спектр побочных частот – гармоник, в большинстве своем являющихся паразитными. Волновод, применяемый в микроволновых печах – является прямоугольным волноводом закороченным с одной стороны металлической стенкой. Расстояние от торца колпачка антенны магнетрона до этой стенки должно равняться приблизительно четверти длины основной волны (Рисунок 3). Это позволяет возбуждать в нем микроволны той частоты, которая необходима. Волны побочных — паразитных частот, благодаря многократному отражению от стенок волновода, или взаимоуничтожаются, или затухают, не доходя до выхода. Известно, что все резонансные устройства, в том числе и магнетрон, способны не только излучать волны, но и принимать их. Если заставить магнетрон излучать весь спектр колебаний прямо в камеру печи, минуя волновод, то благодаря не равномерности нагрузки в камере, какая то часть спектра после переотражения от ее стенок, обязательно вернется назад к магнетрону, что опять же приведет к потере мощности и перегреву магнетрона. Наличие волновода, позволяет согласовать генератор с нагрузкой и тем самым исключить это явление. Но, при включении микроволновки с пустой камерой, не спасет и наличие волновода. Микроволновая энергия, не поглощенная продуктами будет принята магнетроном, что отрицательно скажется на его здоровье.
Рисунок 3
На основании выше изложенного, можно сделать вывод, что волновод в микроволновой печи нужен для согласования магнетрона с рабочей камерой, а так же для селекции микроволн излучаемых магнетроном.
А, теперь пару слов о практической стороне этого вопроса.
При замене магнетрона будьте внимательны, следите за тем, чтобы длина антенны магнетрона – донора, была такой же, как у того, что был установлен ранее. Соблюдайте расстояние от колпачка магнетрона, до стенки волновода. В противном случае, в такой микроволновке вы ничего не разогреете, кроме того, можете загубить новый магнетрон.
Для нормальной работы печи, волновод должен быть электрически герметичен, кроме выхода конечно, иначе возникнут утечки высокочастотной энергии, что приведет к возрастанию потерь в волноводе и падению выходной мощности. Если в результате электрического пробоя стенки волновода прогорели до дыр, то такой волновод работать уже не будет.
Так как токи СВЧ распространяются по поверхности проводника, внутренняя поверхность волновода должна быть идеально гладкой, без царапин, кратеров и наростов. Дефекты поверхности волновода – являются серьезным препятствием для токов СВЧ. Для предотвращения попадания фрагментов продуктов на внутреннюю поверхность волновода во время работы печи, его выход в камере закрыт специальной крышкой. Крышка волновода, должна быть изготовлена из термостойкого и прозрачного для микроволн материала. Для этого, как правило, применяется слюда. В печах, не оснащенных грилем, может применяться специальный пластик.
Тому, у кого есть желание узнать больше, могу рекомендовать книгу С. Г. Сапунова «Ремонт микроволновых печей». Книгу можно скачать здесь. Формат DJVU, размер файла 4,1Мб.
yourmicrowell.ru