Mikrovlnná trouba: princip činnosti a zařízení

Mikrovlnná trouba je jedním z nepostradatelných spotřebičů v kuchyni, bez níž mají dnes ženy v domácnosti těžký čas. Všichni dokáží používat: umístit misku, stisknout 1-2 tlačítka a počkat 2-3 minuty, po níž zbývá vyhřáté jídlo. Nicméně, málo lidí rozumí principu fungování mikrovlnné trouby, tedy jak fungují její hlavní prvky. Pokusme se pochopit tento problém.

Mikrovlnný princip

Všechny mikrovlnné trouby pracují na stejném principu a hlavním prvkem je magnetron - speciální zařízení schopné vyzařování krátkých vlnových délek a frekvenci 2450 MHz. V moderních zařízeních má výkon 700-1000 wattů. Vezměte prosím na vědomí, že během provozu se stává velmi horko, takže v blízkosti je instalován ventilátor, který provádí několik funkcí najednou: nejprve odstraňuje teplo z magnetronu, za druhé zajišťuje cirkulaci vzduchu v komoře mikrovlnné trouby. To zase zajišťuje rovnoměrné zahřívání produktů.

Ve skutečnosti je to základ celého principu mikrovlnné trouby: magnetron dává krátké vlny s vysokou frekvencí, které ovlivňují potraviny a ohřívají je. Samozřejmě, takové vysvětlení je primitivní, ale také poskytuje příležitost porozumět podstatě procesu.

Podrobnější vysvětlení

Mikrovlnné záření vyzařované magnetronem prochází do komory pece prostřednictvím speciálního vlnovodu, kanálu s kovovými stěnami, které odrážejí magnetické záření. Poté, co tyto vlny vstupují do komory, ovlivňují jídlo a konkrétněji molekuly vody obsažené v jakémkoli potravinářském produktu. Výsledkem je, že dipoly (molekuly) působící mikrovlnami se začnou rychle pohybovat, vzájemně se protínají, což přispívá k uvolňování tepelné energie. Takto se jídlo zahřívá.

Zvláštností mikrovlny je, že mohou proniknout až do 3 centimetrů. Zbývající objem produktu se zahřeje z horní vrstvy. Tento princip fungování magnetronu v mikrovlnné troubě vysvětluje, proč po zahřátí může být jídlo horké shora a současně uvnitř. Teplo proniká hluboko kvůli přirozenému tepelnému vodivosti.

Pokud jste dříve používali podobné zařízení, nemohli byste si všimnout, že se během ohřevu otáčí. To je nezbytné, aby se mikrovlnné trouby dostaly do všech oblastí vyhřívaných výrobků.

Ochrana mikrovln

Vzhledem k principu mikrovlnné trouby je logické přemýšlet o jeho nebezpečích pro lidské zdraví. Samozřejmě, mikrovlny vyzařované magnetronem jsou škodlivé pro lidi. Po otevření dveří však magnetron zastaví svou práci, takže člověk nemůže fyzicky cítit jejich vliv. A tak, aby nepřekročily komoru pro vytápění, je zajištěna speciální ochrana. Všechny stěny jsou vyrobeny z kovu, který odráží vlny a nemohou opustit zařízení. Co se týče skleněných dveří (stačí, aby uživatel viděl proces ohřevu nebo vaření), je pokryt speciální sítí, odrážející mikrovlny. Pokud je tato mřížka odstraněna, vlny mohou opustit prostor fotoaparátu a to může opravdu poškodit člověka. Je nepřípustné používat mikrovlnnou troubu, pokud je poškozena, například těsnění dveří nebo její mřížka.

Mimochodem, vzhledem k tomu, že kov odráží mikrovlny, nesmí se používat kovové nádobí.

Návrh zařízení

Všechny mikrovlnné trouby pracují stejným způsobem, proto mají stejné složení součástí. Konkrétně lze rozlišit následující strukturní prvky:

1. Magnetron - hlavní jednotka, která je zdrojem mikrovln.
2. Fotoaparát s rotujícím molo a kovovými stěnami odrážejícími rádiové vlny.
3. Transformátor zvyšuje napětí.
4. Dveře s bezpečnostní sítí a čirým sklem.
5. Schéma komunikace a řízení.
6. Vlnovod.
7. Ventilátor pro chlazení magnetronu.

Všechny tyto prvky se účastní provozu pece.

Provoz magnetronu

Jak již bylo zmíněno, magnetron je srdcem mikrovlnné trouby. Je to elektrovakuová dioda vyrobená z velké válcové anody. Anoda samotná je měď, kombinuje 10 sektorů měděné stěny.

Ve středu zařízení je tyčová katoda, uvnitř kanálu, ze kterého je vlákno umístěno. Je určen pro emise elektronů. Aby přístroj generoval mikrovlny, musíte vytvořit v dutině magnetické pole. Za tímto účelem se používají vysoce výkonné kroužkové magnety - jsou umístěny na koncích části. A vytváření emisí do anody slouží napětí rovnajícímu se 4000 voltům. K dosažení tohoto napětí přichází do hry mikrovlnný transformátor. Zásada fungování jakéhokoli modelu předpokládá její přítomnost.

Také uvnitř přístroje jsou smyčky, které se připojují k katodě a ke sálavé anténě. Z tohoto prvku se mikrovlny dostanou přímo do samotného vlnovodu, odkud vystupují a vstupují do komory s jídlem.

Řízení výkonu

Pokud má vaření méně energie, může magnetron zapnout nebo vypnout. Ve vědě se tato technologie nazývá modulace šíře impulzů.

Aby zařízení s výkonem 400 W vydalo polovinu z něj po dobu 20 sekund, bude aktivováno po dobu 10 sekund, poté se vypne napájení po dobu 10 sekund. Samozřejmě, všechno se děje při plné automatizaci.

Chladicí systém Magnetron

Upozorňujeme, že během provozu zařízení vydává velké množství tepla proto musí být chlazeno. Za tímto účelem je samotné zařízení instalováno v deskovém radiátoru a chladič je umístěn v blízkosti. Fouká radiátor a odstraňuje teplo z magnetronu. Pokud ventilátor nefunguje, zařízení se během provozu může jednoduše přehřívat a triviálně selhat. Abychom tomu zabránili, je navíc vybaven speciální tepelnou pojistkou - ochranným zařízením.

Přiřazení pojistek

Aby nedošlo k přehřátí grilu a magnetronu, v některých modelech jsou instalovány speciální tepelné pojistky (tepelné spínače). Mohou se lišit. Zejména hlavní rozdíl spočívá v množství tepla, které mohou odolat.

Toto zařízení je z hlediska své práce poměrně jednoduché. Je vyrobena z hliníkové slitiny, upevněná pomocí přírubového spojení, které zajišťuje spolehlivý kontakt s oblastí, kde je měřena teplota. Uvnitř je bimetalová deska, která dokáže odolat určité teplotě. A pokud hodnota teploty přesáhne určitou hranici, je deska stlačena a aktivuje tlačný ovladač a otevře okruh kontaktní skupiny. Přívod elektřiny do jednotky se pak zastaví, magnetron se vypne a postupně se ochladí, deska se vrátí do své původní polohy, jakmile se magnetron ochladí. Po uplynutí určité doby se kontakty opět uzavřou.

Zde je jednoduchý princip mikrovlnné trouby, zejména pojistky z přehřátí. Všimněte si, že v levných modelech může být tento prvek nepřítomen, protože je zcela zbytečný pro normální fungování zařízení. Je to jen ochranný prvek, který zvyšuje spolehlivost a životnost pece, nic víc.

Úloha chladiče

Když mluvíme o tom, jak mikrovlnná trouba funguje, je třeba vysvětlit princip fungování s přihlédnutím ke všem konstrukčním prvkům, které lze v ní použít. Chladič je jedním z nich. Samozřejmě je to důležitá součást systému, bez níž nebude zařízení a provoz mikrovlnné trouby kompletní.

Jeho úkoly:

1. Chlazení magnetronu. To je nejdůležitější úkol, bez něhož by magnetron spálil už v první den použití pece.
2. Chlazení jiných součástí, které generují teplo během provozu. Zejména mluvíme o žetonech.
3. U modelů, kde je k dispozici gril, vzniká chladicí termostat.
4. Vytvoření nadměrného tlaku v komoře, kde je potravina umístěna. Z tohoto důvodu se výpary a vzduch vypouštějí ventilačními cestami.

Nejčastěji pro výkon všech těchto funkcí stačí jen jeden ventilátor. Vzhledem k otevřením vzduchových kanálků v komoře se vzduch rovnoměrně rozšiřuje.

Kamerové zařízení

V podstatě není fyzikální mikrovlnná trouba obtížná, protože od školy je známo, že silné elektromagnetické záření je pro člověka nebezpečné. Pochází z magnetronu a vstupuje do komory s jídlem, takže v tomto zařízení je zapotřebí silný víceúrovňový ochranný systém.

Celá pracovní komora je pokryta smaltem uvnitř, která blokuje elektromagnetické záření. Nahoře je kovové pouzdro, které brání pronikání vln do místnosti. K ochraně skleněných dveří je zajištěna ocelová síťka s malými články - blokuje záření s frekvencí až 2450 Hz a vlnovou délkou až 12 cm.

Všimněte si, že dveře jsou nejslabším místem, kde mohou mikrovlny unikat, a proto by měly být co nejtěsnější k tělu a neměly by mít mezery. Pokud je mezera, je zakázáno fungování zařízení. V takovém případě musíte upevnit závěsy dveří a vrátit je do původní polohy.

Kromě toho algoritmus mikrovlnné operace umožňuje použití speciálního ochranného zařízení proti zapnutí s otevřenými dveřmi. Takový systém může být implementován různými způsoby, nejčastěji používanými mikrospínači, které ovládají polohu dveří. Tyto spínače mohou vypnout magnetron, vysílat informace o poloze dveří do řídící jednotky.

Ovládací panel

Je na jakémkoli modelu. U starších zařízení je ovládací panel znázorněn pouze jako dva (nebo dokonce jeden) mechanické spínače. Jeden režim nastavuje režim (zahřívání, rozmrazování apod.), Jiný čas. Schéma je primitivní, ale pracuje a jednoduché.

Moderní modely jsou však vybaveny velkým dotykovým panelem. Takové ovládací panely poskytují uživateli velkou funkčnost a dokonce i možnost programovat režim. Například můžete nastavit konkrétní čas zahájení ohřevu jídla, trvání procesu, můžete dokonce určit jídla nebo nádobí, které budou ohřívány. A i když se zdá, že tato zařízení jsou sofistikovanější, existuje jen málo technických rozdílů. Elektronický ovládací panel nemění způsob fungování mikrovlnné trouby.

Řídící jednotka

V každém zařízení (nikoliv v mikrovlnné troubě) je příkazové zařízení, kde je třeba v určitém okamžiku provádět tuto činnost. Díky tomu jsou k dispozici různé funkce. Zejména přístroj s jeho pomocí může udržovat nastavenou teplotu, zapnout nebo vypnout pec po nastavené operaci.

Ve starších mikrovlnných troubách je toto zařízení znázorněno jako dva elektromechanické spínače - jsou odpovědné za výše popsané funkce a hrají důležitou roli v obecném zařízení mikrovlnné trouby. Samozřejmě, v průběhu času se vyvinula elektronika a v důsledku toho se objevily zcela elektronické řídící jednotky. Nyní se v mikrovlnných troubách (a nejen v nich) používají mikroprocesory a speciální programy, podle kterých zařízení může provádět jednu nebo jinou funkci:

1. Vestavěné hodiny.
2. Rozmrazování jídla.
3. Pípne na dokončení procesu odmrazování, vaření nebo ohřevu jídla.

Závěr

Nyní přesně víte, jak mikrovlnná trouba funguje. Princip fungování tohoto zařízení je poměrně jednoduchý. Je založen na základních fyzikálních zákonitostech.

Opravujeme to, co jsme se naučili: magnetron (hlavní prvek mikrovlnné trouby) vydává velmi krátké rádiové vlny s vysokou frekvencí. Jedná se o molekuly vody, kvůli které se začnou aktivně pohybovat. Tento proces je doprovázen uvolněním tepla. Vzhledem k tomu, že vlny pronikají do potravy, je pouze povrch výrobků ohříván a teplo se díky přírodní tepelné vodivosti hluboce zhoršuje.

To je základní princip mikrovlnné trouby. Zařízení a hlavní prvky, které jsme také diskutovali v tomto článku. Všechny jsou klasické a používají se v absolutně všem modelech od jakéhokoli výrobce. V současné době je výše popsaná pracovní schéma jediná, i když různí výrobci mohou používat moduly, které se liší v jakýchkoli parametrech. Například v jednom modelu může být použit výkonnější magnetron, který může ohřát potravu mnohem rychleji. V jiných kompaktních modelech může mít tento prvek malý výkon, což vám umožní vytvořit zařízení s malou velikostí. Existují stovky podobných rozdílů, ale princip fungování se z toho zcela nezměnil. Samozřejmě, silnější magnetron určuje, kolik mikrovlnné energie pracuje včas, aby ohříval jídlo stejného objemu. Pokud tedy nechcete počkat, je lepší vybrat silnější model.

To je všechno. Tento přístroj jsme zcela rozložili položka pro domácnost technologie a odpověděl na většinu otázek spojených s touto technologií.