Из чего состоит и как работает микроволновка. Микроволновая (СВЧ) печь

Микроволновая печь.
Микроволно́вая печь или СВЧ-печь - электронное устройство, предназначенное для подогрева или быстрого приготовления пищи, размораживания продуктов с использованием электромагнитных волн дециметрового диапазона (как правило с частотой 2450 МГц).
В промышленности эти печи используются для разморозки, сушки, плавления пластмасс, обжига керамики, разогрева клеев и т. д. В некоторых промышленных печах частота излучения может изменяться (так называемые англ. variable frequency microwave, VFM).
В отличие от классических печей (например, духовки), разогрев продуктов в микроволновой печи происходит не только с поверхности, но и по объёму продукта, содержащему полярные молекулы (например, воды), так как радиоволны данной частоты проникают и поглощаются пищевыми продуктами на глубине примерно 2,5 см. Это значительно сокращает время разогрева продукта.

Устройство
Источником микроволнового излучения является высоковольтный вакуумный прибор - магнетрон. Для того, чтобы антенна магнетрона излучала микроволны, к нити накала магнетрона необходимо подать высокое напряжение (порядка 3-4 кВ). Поэтому сетевого напряжения питания (220 В) магнетрону недостаточно и питается он через специальный высоковольтный трансформатор. Мощность магнетрона современных микроволновых печей составляет 600-900 Вт. Вырабатываемые магнетроном микроволны поступают в полость печи по волноводу - каналу с металлическими стенками, отражающими СВЧ-излучение. В одних микроволновках волны входят в полость только через одно отверстие (как правило, в верхней части полости), в других - через два отверстия: у «потолка» и у «дна». Если заглянуть в полость печи, то можно увидеть слюдяные пластинки, которые закрывают отверстия для ввода микроволн. Пластинки не позволяют попадать в волновод брызгам жира с разогреваемой пищи, а проходу микроволн они совершенно не мешают, поскольку слюда прозрачна для излучения. Слюдяные пластинки (обтюраторы) со временем пропитываются жиром, становятся рыхлыми, и их нужно менять на новые.

Полость микроволновки изготавливается из металла, который может иметь различное покрытие. В самых дешевых моделях СВЧ-печей внутренняя поверхность стенок полости покрыта краской «под эмаль». Такое покрытие не отличается особой стойкостью к воздействию высоких температур, поэтому не применяется в моделях, где дополнительно к микроволнам используется гриль.

Более стойким является покрытие стенок полости эмалью или специальной керамикой. Специальное покрытие (биокерамическое - Moulinex, антибактериальное - LG) представляет собой специальное соединение, которое спекается при высокой температуре, благодаря чему покрытие камеры представляет собой абсолютно гладкую поверхность. Стенки с таким покрытием легко моются и выдерживают высокие температуры. Недостатком эмали и керамики является их хрупкость по отношению к ударам. Ставя посуду во внутрь микроволновки, нетрудно случайно задеть стенку, а это может повредить нанесенное на неё покрытие. Поэтому, если вы приобрели СВЧ-печь с эмалевым или керамическим покрытием стенок, обращайтесь с ней осторожно.
Наиболее прочными и стойкими в отношении ударов являются стенки из нержавеющей стали. Положительное свойство этого материала - прекрасное отражение микроволн. Минус - то, что если хозяйка уделяет не слишком много внимания очистке внутренней поверхности СВЧ-печи, то не удаленные вовремя брызги жира и пищи могут оставить следы на нержавеющей поверхности.

Основные компоненты магнетронной микроволновой печи:
- металлическая камера, в которой концентрируется высокочастотное излучение и куда помещаются разогреваемые продукты;
- трансформатор - источник высоковольтного питания магнетрона;
- СВЧ-излучатель - магнетрон;
- волновод для передачи излучения от магнетрона к камере;
- цепи управления и коммутации;
- вращающийся столик (стеклянная тарелка) - 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.

Очень важным элементом микроволновой печи является дверца. Она должна дать возможность видеть, что происходит внутри, и при этом исключить выход микроволн наружу. Дверца представляет собой многослойный пирог из стеклянных или пластмассовых пластин.

Кроме того, между пластинами обязательно есть сетка из перфорированного металлического листа. Металл отражает микроволны назад, в камеру печи, а отверстия перфорации, которые делают его прозрачным для обзора, имеют диаметр не более 3 мм. Вспомнив, что длина волны СВЧ-излучения равна 12,25 см, становится ясно, что через трехмиллиметровые отверстия такой волне не пройти.
Чтобы излучение не нашло лазейки там, где дверца прилегает к срезу полости, по периметру дверцы находится уплотнитель из диэлектрического материала. Он плотно прилегает к переднему торцу корпуса СВЧ-печи при закрытии дверцы. Толщина уплотнителя составляет около четверти длины волны СВЧ-излучения. Здесь используется расчет, основанный на физике волн: волны в противофазе гасят друг друга. Благодаря точно подобранной толщине уплотнителя обеспечивается так называемая отрицательная интерференция волны, проникшей внутрь материала уплотнителя, и отраженной волны, выходящей из уплотнителя наружу. Благодаря этому уплотнитель служит ловушкой, которая надежно гасит излучение.
Чтобы полностью исключить возможность генерации микроволн при открытой дверце камеры, используется набор нескольких дублирующих друг друга независимых выключателей. Эти выключатели замыкаются контактными направляющими на дверце печи и разрывают цепь питания магнетрона даже при небольшой неплотности закрытия дверцы.

ПРИНЦИП РАБОТЫ.
Существует распространённое мнение о том, что микроволновая печь разогревает пищу «изнутри наружу». На самом же деле микроволны идут снаружи внутрь, задерживаются в наружных слоях пищи, потому разогрев равномерно влажного продукта происходит приблизительно так же, как и в духовой печи (чтобы убедиться в этом - достаточно подогреть варёный картофель «в мундире», где тонкая кожура достаточно защищает продукт от высыхания). Неверное представление вызвано тем, что микроволны не воздействуют на сухие материалы, которые обычно бывают на поверхности продуктов, и поэтому их нагревание в некоторых случаях начинается глубже, нежели при других способах нагрева (хлебные изделия, к примеру, разогреваются именно «изнутри», и именно по этой причине - хлеб и булочки снаружи имеют подсохшую корочку, а большинство влаги сосредоточено внутри).
Практически все бытовые печи позволяют пользователю регулировать уровень излучаемой мощности. Для этого нагреватель (магнетрон) периодически включается и выключается, согласно установке регулятора мощности (т. е. сам магнетрон имеет только два состояния - вкл./выкл., но чем больше длительность включённого состояния, по отношению к выключенному - тем больше излучённая мощность печи в единицу времени - метод так называемой широтно-импульсной модуляции). Эти периоды включения/выключения можно наблюдать во время работы печи (слышать изменения шума, производимого работающей печью, а также - по изменению внешнего вида некоторых продуктов (надувания некоторых воздушных продуктов, в том числе - пакетов) и т. п.) во время включения и выключения магнетрона.
Микроволновое излучение не может проникать внутрь металлических предметов, поэтому невозможно приготовить еду в металлической посуде. Металлическая посуда и металлические приборы (ложки, вилки), находящиеся в СВЧ-печи в процессе нагревания, могут вывести её из строя.
Нежелательно помещать в микроволновую печь посуду с металлическим напылением («золотой каёмочкой») - даже этот тонкий слой металла сильно нагревается вихревыми токами и это может разрушить посуду в области металлического напыления.
Нельзя нагревать в микроволновке жидкость в герметично закрытых ёмкостях и целые птичьи яйца - из-за сильного испарения воды внутри них создаётся высокое давление и, вследствие этого, они могут взорваться. Из этих же соображений не рекомендуется сильно разогревать сосисочные изделия, обтянутые полиэтиленовой плёнкой (либо перед разогревом необходимо проткнуть каждую сосиску вилкой).
Разогревая в микроволновке воду, также следует соблюдать осторожность - вода способна к перегреванию, то есть, к нагреванию выше температуры кипения. Перегретая жидкость способна почти мгновенно вскипеть от неосторожного движения. Это относится не только к дистиллированной воде, но и к любой воде, в которой содержится мало взвешенных частиц.

Микроволновые печи настолько тесно вошли в нашу повседневную жизнь, что сегодня сложно представить квартиру или дом, на кухне которого не было бы этого полезного прибора. Функционал СВЧ печей позволяет выполнять широкий спектр работ, связанных с термической обработкой пищи: размораживание, подогрев и даже подготовка. Возможно, вы этого не знали, но с помощью них также можно производить дезинфекцию тряпок и губок, не содержащих в составе металла. В статье мы рассмотрим, как микроволновые печи устроены и, каков принцип их работы.

Как это нередко бывает с полезными и гениальными изобретениями человечества, польза СВЧ волн для бытового применения была обнаружена совершенно случайно. Это произошло в 1942 году в компании «Райтеон», где физик Перси Спенсер изучал свойства устройств со сверхвысокочастотным излучением.

Согласно одной из версий, ученый случайно положил бутерброд на установку и обнаружил спустя пару минут, что тот прогрелся по всей толщине. Другая версия говорит, что у Спенсера в кармане растаяла плитка шоколада и он, осчастливленный своим открытием, тут же побежал в магазин– спустя некоторое время ученый наблюдал, как СВЧ волны за пару секунд превращают купленную им свежую кукурузу в попкорн.

В 1945 году Перси Спенсер запатентовал технологию использования сверхвысокочастотных волн в пищевой отрасли и через два года первые устройства, аналогичные современным микроволновкам, появились в американских военных госпиталях и столовых. Стоит отдельно сказать, что эти агрегаты, в отличие от современных, действительно напоминали печи, поскольку весили около 340 кг.

В дальнейшем разработку и вывод СВЧ печей на рынок бытовой техники взяла на себя компания Sharp, именно ей принадлежат основные революционные достижения в этой отрасли:

• в 1962 году они выпустили в серийное производство первую бытовую микроволновку;
• в 1966 – стали оснащать печи вращающейся подставкой-столом;
• в 1979 – выпустили первое устройство с микропроцессорным управлением;
• в 1999 – создали первую модель микроволновой печи с возможностью выхода в Интернет.

Сегодня на рынке бытовой техники представлено огромное множество микроволновок с самым разным функционалом, однако все они просты, экономичны и безопасны для здоровья.

Как это работает?

Наверняка многих из нас хотя бы раз в жизни интересовало, на чем основан принцип работы микроволновой печи и как так получается, что продукты, помещенные в неё, довольно быстро прогреваются.

Дело в том, что продукты, используемые нами для приготовления еды, в различных пропорциях содержат воду, жир, минеральные компоненты, сахар. Все эти вещества содержат в своей структуре диполярные молекулы – это означает, что один из их концов положительно заряжен, а другой – отрицательно. В мясе, злаках, овощах и вообще любых продуктах питания содержится огромное количество таких молекул.

Вспомним физику – при отсутствии электрического поля диполярные молекулы находятся в беспорядочном положении. Как только вещество оказывается под воздействием электрического поля молекулы перестраиваются, и «укладываются» согласно направлению силовых линий: положительно заряженные концы – в сторону «плюсового» полюса, а отрицательные – к «минусовому». Соответственно, при изменении полярности электрического поля, молекулы начнут «разворачиваться» на 180˚. На данном явлении и основывается принцип работы микроволновой печи.

Итак, в среднем, рабочая частота микроволновой печи составляет 2,45 гигагерц. Это значит, что за одну секунду совершается 1 000 000 колебаний (переключений). За одно такое переключение полярность электрического поля внутри микроволновки меняется дважды – с «плюса» на «минус» и обратно. Простой математический расчет говорит нам, что за одну секунду электрическое поле, в которое мы помещаем еду, 4,9 миллиона раз меняет полярность. Именно поэтому эти устройства называют СВЧ печами – расшифровка аббревиатуры открывает слово «сверхвысокочастотные». Фактически мы заставляем молекулы вращаться с очень большой скоростью, в результате трения которых друг от друга и выделяется тепло. Под воздействие электрического поля попадают верхние 1-3 см вещества, от которых тепло распространяется вглубь. Именно поэтому для приготовления некоторых продуктов в микроволновой печи рекомендуется не включать ее «на полную», а выбрать среднюю мощность и увеличить продолжительность обработки.

Как устроена СВЧ печь?

Бытовая микроволновка состоит из следующих функциональных частей:

• металлическая камера с металлической дверцей, в которую помещаются продукты для разогрева;
• магнетрон – устройство, излучающее СВЧ волны;
• трансформатор для питания магнетрона;
• управляющие и коммутационные цепи;
• волновод, передающий излучение, созданное на магнетроне в камеру.

Кроме того, в конструкцию печи входят следующие компоненты, не влияющие на сам процесс разогрева, но служащие для улучшения работы устройства:

• вращающаяся подставка для равномерного воздействия волн;
• схема, обеспечивающая работу таймера;
• схема безопасности, блокирующая работу устройства в различных ситуациях (например, при открытии дверцы);
• вентилятор, необходимый для проветривания камены и охлаждения магнетрона.

Как работает магнетрон?

Магнетрон – это основное устройство микроволновой печи, который и излучает необходимые для разогрева СВЧ волны. Фактически он представляет собой высокочастотный электровакуумный диод с цилиндрическим анодом из меди. С внутренней стенки этот анод разделен на несколько секторов с медными стенками.

Катод, выполненный в виде стержня, составляет центр этой конструкции (ознакомьтесь с рисунком) Благодаря нити накала, размещенной внутри него, осуществляется эмиссия электронов. С торцевых сторон устройства располагаются мощные магниты кольцевой формы. С помощью магнитного поля, создаваемого ими внутри магнетрона, происходит генерация сверхвысокочастотного излучения.

Во время работы на анод подается напряжение величиной в 4 кВ, на нить – всего 3 В. Это провоцирует эмиссию электронов, подхватываемых высоконапряженным электрическим полем. Частота генерации магнетрона определяется величиной напряжения анода и геометрией резонаторных камер.

Для съема энергии используется специальная проволочная петля, идущая от катода на излучатель в виде антенны. От нее через волноотвод СВЧ волны попадают в основную камеру. Выходная мощность магнетронов, устанавливаемых в бытовых микроволновых печах, составляет, как правило, 800 ватт.

Для уменьшения интенсивности работы магнетрона схема управления включает его на небольшие временные промежутки, с паузами между ними. Так, например, для того, чтобы выходная мощность магнетрона составила 50% (400 Вт), необходимо осуществлять его поочередное включение и отключение через каждые 5 секунд. Такой принцип контроля называют широтно-импульсной модуляцией.

Работа магнетрона сопровождается выделением большого количества тепла, поэтому для предотвращения перегрева его оснащают пластинчатым радиатором, на который постоянно подается воздух от вентилятора.

Термопредохранитель

Температурная перегрузка (перегрев) является самой распространенной причиной выхода магнетронов из строя, поэтому на них устанавливают термопредохранители или термореле. Особую важность он имеет для СВЧ печей с функциями, предусматривающими длительную работу магнетрона, например, гриль.

Конкретное устройство подбирается исходя из номинальных температурных показателей, которые нанесены на их корпус.

Принцип их работы довольно прост:

• Термореле имеет алюминиевый корпус и устанавливается на месте, температуру которого необходимо контролировать, с помощью фланцевого соединения, обеспечивая непосредственный тепловой контакт.
• Биметаллическая пластина, расположенная внутри предохранителя, заранее настроена на срабатывание по заданной температуре.
• Как только устройство нагревается до указанного предела, пластинка изгибается и с помощью толкателя разрывает соединение на пластинах контактной группы, в результате чего прекращается питание СВЧ печи.
• По мере остывания устройства биметаллическая пластина принимает свою прежнюю форму, толкатель возвращается в начальное положение и контактная группа снова замыкается, подавая питание.

Важность вентилятора

Одной из важнейших частей любой СВЧ печи является встроенный вентилятор. Благодаря ему охлаждается не только магнетрон, но и вся остальная схема.

Использование одного только термореле для предотвращения перегрева компонентов микроволновки недостаточно. Во-первых, это приведет к постоянному срабатыванию термопредохранителя и включению-отключению магнетрона, что негативно скажется не только на нем, но и на других устройствах. Во-вторых, в некоторых микроволновках термореле просто не сможет справиться с нагревом – в приборах с функцией гриля без вентилятора никак не обойтись.

Во время работы микроволновой печи большое количество тепла выделяется не только компонентами, входящими в её конструкцию, но и разогреваемыми продуктами. А поскольку основной «целью» СВЧ волн является вода, разогрев сопровождается также выделением пара. Вентилятор позволяет избавиться от лишнего влажного воздуха, нагнетая в камеру свежий. Благодаря этому выделяющийся пар выходит через вентиляционные отверстия наружу.

В СВЧ печах с одним вентилятором, расположенным в задней части прибора, от него идут специальные воздуховоды, несущие свежий воздух сначала на магнетрон, а затем – внутрь камеры.

Система защиты

Мощное высокочастотное излучение магнетрона может нанести непоправимый урон человеческому (и не только) здоровью, поэтому особое внимание в современных моделях микроволновых печей уделяется предотвращению данной опасности.

Для защиты пользователя и других живых существ от вредного излучения камеры микроволновок изготавливают из экранированного металла. А поскольку сама камера также помещена в металлический корпус, фактически осуществляется двухуровневая изоляция СВЧ излучения.

Вы можете задать вполне резонный вопрос: а представляет ли опасность стеклянная дверца, через которую мы наблюдаем за готовностью блюда? Не является ли она «прорехой» в этой обороне? Будьте спокойны – стекло покрывается специальной мелкоячеистой металлической сеткой, отражающей испускаемое магнетроном излучение с частотой до 2,45 ГГц (с длиной волны до 122 мм) обратно в камеру.

Немаловажное значение имеет то, как плотно дверца закрывается и прилегает к корпусу. Зазор между её пазом и корпусом специально замеряется на заводе (он равен ¼ длины волны, например, 122/4=30,5мм) и должен сохраняться на протяжении всего срока эксплуатации. Это расстояние способствует образованию стоячей электромагнитной волны, которая не выходит за пределы устройства по той причине, что амплитудное значение в месте соприкосновения корпуса и дверцы равно нулю. Такая простая и эффективная схема организации защиты от излучения известна как СВЧ-дроссель.

Что происходит при открывании дверцы?

Бытует мнение, что при открывании дверцы микроволновки в момент работы на пользователя обрушивается опасное высокочастотно излучение, оказывающее большой вред на организм. В действительности это лишь миф – схема управления магнетроном включает в себя несколько переключателей, реагирующих на состояние дверцы. Их количество зависит от конкретной модели, но обычно их как минимум три. Один отвечает за отключение магнетрона в момент открывания дверцы, второй – за подсветку, а третий передает в микропроцессор информацию о том, в каком положении находится дверца. Работа этих переключателей организована так, что магнетрон может работать только при плотно закрытой дверце микроволновки.

Блок управления

Самую важную роль в работе любой микроволновки играет блок управления. Фактически он является мозгом печи, осуществляющим две базовые функции:

• поддерживает значение мощности на заданном уровне;
• завершает работу прибора по истечению заданного отрезка времени.

Схема блока управления старых моделей представляла собой конструкцию из двух переключателей, один из которых служил для установки таймера, а другой – для выбора интенсивности обработки. По мере развития технологий усовершенствовалась и «начинка» микроволновок – на смену электромеханическим блокам управления пришли электронные, которые на сегодняшний день уже вытеснены микропроцессорными. Их преимущество заключается не только в компактности, но и в более широком функционале, включающем:

• настройка мощности с помощью сенсорной или кнопочной клавиатуры;
• отображение текущей мощности на дисплее;
• встроенные часы;
• многочисленные предустановки для приготовления различных блюд и выполнения специфических задач (несколько режимов разморозки для продуктов разного типа);
• автоматические расчеты – к примеру, вы вводите лишь вес размораживаемого куска мяса, а печь сама подбирает для него мощность;
• большой выбор звуковых сигналов завершения рабочего цикла.

Для питания управляющей схемы используется отдельный блок питания. Для передачи сигналов и команд между блоком, клавиатурой, магнетроном, грилем, лампой и вентилятором служит релейный блок. Для подключения к схеме других компонентов (индикация, клавиатура), используются шлейфы.

Инверторная технология

Многие потребители при выборе микроволновой печи стараются найти модель с большим объемом камеры, чтобы обеспечить максимальную универсальность. К сожалению, функциональные элементы часто занимают большую часть всего объема устройства, соответственно, размер печи большой, но её полезный объем маленький. Эта проблема была одной из основных до появления инверторных печей.

Данная технология позволяет существенно уменьшить занимаемое магнетроном место за счет использования компонентов меньшего размера. Это позволяет создавать камеры большего размера, сохраняя габариты всей микроволновки в пределах принятых стандартов.

Инверторная технология кардинально выделяется тем, что в таких СВЧ печах излучатель не должен постоянно работать на предельной мощности, в отличие от классических магнетронов. Интенсивность обработки регулируется импульсным путем, благодаря чему на пищу не попадают мощные скачки СВЧ энергии, что влияет на ее качество. Исследованиями подтверждено, что капуста, обработанная в инверторной микроволновке, удерживает на треть больше витамина C, а свинина сохраняет на 41% больше витамина B1.

Помимо компактности и полезности инверторные СВЧ печи являются и более экономичными устройствами, благодаря использованию только того количества электроэнергии, которое необходимо для поддержания выбранной мощности. Тонкая импульсная настройка режима работы служит и ускорению размораживания продуктов.

На сегодняшний день флагманов в применении данной технологии является компания Panasonic, которая как раз и выпустила первую инверторную СВЧ печь.

Мифы о микроволновом излучении

Существует несколько прочно устоявшихся заблуждений по поводу вредности и опасности использования СВЧ-печей. В действительности, большинство (как правило, все) ошибочны. Ниже перечислены типичные мифы о микроволновках, которые на самом деле не стоят вашего беспокойства.

1. Микроволновка способна вывести из строя электрически приборы, расположенные в нескольких метрах от неё, если будет оставаться включенной продолжительное время. На самом деле, современные СВЧ-печи полностью защищены от выхода излучения за пределы камеры. Минимальное излучение, которое и может быть в непосредственной близости у прибора, не превышает излучение компьютерного системного блока.
2. СВЧ-печи могут стать причиной возникновения у пользователя аллергии на электромагнитные волны. Это просто невозможно. В мире есть лишь несколько человек с таким редким заболеванием и его причины никак не связаны с использованием микроволновки. Вообще, ни один бытовой прибор не создает настолько опасное излучение, поскольку все модели проходят сертификацию безопасности.
3. Продукты становятся радиоактивными под воздействием СВЧ-волн. Это тоже неверно. Сверхвысокочастотное излучение микроволновки является неионизирующим, поэтому не изменяет свойства еды. Также неверно и утверждение о канцерогенности продуктов, подверженных СВЧ-обработке – микроволны имеют абсолютно другой принцип действия, нежели рентгеновские лучи и, еще раз, никак не могут влиять на свойства продуктов.
4. Микроволны представляют высокую опасность для здоровья. Об этом уже было частично сказано – непосредственное воздействие сверхвысокочастотного излучения действительно губительно для тканей, однако при соблюдении правил эксплуатации микроволновки вы никогда не будете подвержены такому воздействию. Фактически, излучение от СВЧ-печи представляет лишь малую долю в общее электромагнитное поле, в котором мы находимся, пользуясь многочисленными другими бытовыми приборами.

Просто помните, что дверца печи должна плотно закрываться, а корпус — быть целым, а также не касайтесь работающей микроволновки руками и другими частями тела и можете быть спокойны – на расстоянии полуметра от прибора вы подвергаетесь не большему электромагнитному облучению, чем при просмотре телевизора.

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.

Микроволны с магнетрона поступают в печь по волноводу - каналу с металлическими стенками, отражающими СВЧ-излучение.

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"

Сервисное обслуживание бытовых СВЧ-печей (микроволновок) – яркий пример идеологии потребительского общества в действии: гарантийный срок назначается сравнительно долгий, но по его истечении ремонт зачастую оказывается дороже покупки нового изделия. Как сказывается на экологии с экономикой то, что промышленность «молотит на свалку», вполне понимает узкий круг вышколенных экспертов, кандидаты в который тщательнейше отфильтровываются. Поэтому для рядового гражданина вопрос: как произвести ремонт микроволновки своими руками очевидно важен экономически, т.к. технически в домашних условиях вполне осуществим.

Однако микроволновка не менее четкая иллюстрация еще одной потребительски-идеологической проблемы, когда качества товара, способствующие спросу на него, всячески выпираются, действительно полезные, но не столь эффектные упоминаются вскользь, а потенциальная опасность затушевывается обтекаемыми выражениями. Последняя от микроволновки достаточно велика и коварна, поэтому ремонт микроволновой печи нужно производить, четко представляя себе, что и как можно делать, чего нельзя, чего следует избегать и опасаться. Целью настоящей публикации как раз и является дать читателям такое представление.

Что видно снаружи

Приглядимся еще раз к своей «микрухе», см. рис. Сразу же обращаем внимание на то, что усы защелок разной конфигурации: они не просто запоры, но и части системы электромеханической блокировки (ЭМБ, см. далее). Запоминаем также выходное окно волновода, которое обычно не бросается в глаза. Ремонт СВЧ печи чаще всего будет связан с отмеченными буквами узлами; для программатора и регулятора мощности отмечены внешние органы управления ими. В «цифровых» микроволновках с полностью сенсорным управлением электромеханический программатор и регулятор мощности заменены электронными. Их ремонт требует специальных познаний, но все остальное в «цифромикрухах» действует так же.

Примечание: программатор часто, даже в фирменных руководствах, называют таймером. На самом деле таймер лишь один из функциональных узлов программатора.

Что внутри

Если снять наружный кожух микроволновки, картина ее устройства показывается детальнее, см. рис. В печах поновее (справа на рис.) критически важные для надежности узлы (высоковольтный блок, ЭМБ и программатор) закрыты защитными кожухами и обязательно добавлен высоковольтный предохранитель; в первых микроволновках его не было.

На 2-х пред. рис. не видны лампы подсветки, гриль и механизм поворота стола. Это неспроста: добраться до них, не снимая рабочую камеру или без полной разборки печи, возможно в большинстве современных моделей (желтая стрелка справа на рис.), и в отдельных старых. Это осложняет самостоятельный ремонт, т.к., чтобы исправить в общем несложную неполадку, чаще всего приходится снимать магнетрон, что плохо, см. далее.

Что это значит?

Вся эта начинка нужна, чтобы прогреть сразу по всей массе загрузку пищевых продуктов сверхвысокочастотным (СВЧ) излучением. Дает его мощный компактный генератор СВЧ – магнетрон. Что такое магнетрон, как он устроен и работает, см. видео:

Видео: об устройстве магнетрона микроволновой печи

В частично электропроводящие среды СВЧ проникает на глубину прим. равную длине его волны и поглощается средой, выделяя тепловую энергию. Длина волны СВЧ стандартной для микроволновок частоты 2,45 ГГц (иногда – 2,85 ГГц) как раз обеспечивает полное поглощение СВЧ загрузкой продуктов. Тут проявляется полезнейшее свойство СВЧ-нагрева: благодаря прогреву в массе температура продукта не повышается до значений, при которых начинается гидролиз жиров, дающий токсины и канцерогены. Это особенно важно для разогрева пищи, т.к., если он производится на пламени или от ТЭНа, то гидролиз оставшихся в пище жиров продолжается, а уже имеющиеся его продукты разлагаются глубже, до еще более вредных веществ.

Примечание: в металлы СВЧ почти не проникает, т.к. их проводимость вызвана не отдельными носителями заряда, а т. наз. вырожденным электронным газом. Он же дает металлический блеск и ковкость. Поэтому помещать металлические предметы в камеру микроволновки категорически нельзя – вся энергия СВЧ сконцентрируется на их поверхности, отчего пойдет чрезмерный нагрев, дуговые разряды и пр., после чего печку останется только выбросить. Разве что трансформатор питания магнетрона сгодится на .

Однако по той же причине физиологическое действие СВЧ на живые организмы сильно, вредно и на первых порах может быть незаметным. Это требует применения особых мер безопасности при конструировании, производстве, текущей эксплуатации и ремонте СВЧ печей, см. далее.

Функциональная схема микроволновки дана на рис. Конфигурация волновода и потока СВЧ показаны условно; более-менее соответствующая реальной схема дана на врезке справа внизу.

1а – импульсы сетевого тока напряжением 220 В. Мощность излучения магнетрона плавно не регулируема, поэтому для управления ею приходится использовать широтно-импульсную модуляцию (ШИМ, см. далее). 4а и 5а – внутренние сигналы управления. 6а – высокое постоянное напряжение питания катода (эмиттера) магнетрона –4000В; 6б – питание цепи накала магнетрона 6,3В 50/60Гц.

Современные микроволновки строятся по т. наз. схеме с укороченным СВЧ трактом, повышающим КПД печи. При этом камера делается настроенной в резонанс, отчего, во-первых, без поглощающей энергию СВЧ загрузки печка своим излучением сожжет сама себя. Что и указывается и инструкции к ней.

Во-вторых, магнетрон дает когерентное излучение, поэтому вследствие интерференции отраженных волн в камере продукт засвечивается СВЧ неравномерно. Чтобы загрузка пропекалась как следует, ее и помещают на поворотный стол. Как следствие – неисправность его механизма может повлечь за собой неполадки более серьезные, см. далее. Точно так же, как неисправность системы внутренней конвекции в камере, которой снабжаются современные микроволновки для совершенно равномерного прогрева продуктов.

Правила безопасности

Уже по функциональной схеме бытовую СВЧ печь можно условно разделить на узлы и модули, требующие при ремонте соблюдения соотв. мер техники безопасности:

• Внешние цепи электропитания 220В и модуль управления – общие меры безопасности для электроустановок I класса по степени создаваемой опасности поражения электротоком.
• Источник питания (ИП или блок питания БП) магнетрона – меры безопасности для электроустановок свыше 1000В, способных в режиме короткого замыкания (КЗ) по выходу отдавать мощность более 60Вт в течение свыше 1с.
• Магнетрон и СВЧ тракт – особые меры безопасности для СВЧ установок большой мощности.

I класс

Посмотрите на свою микроволновку сзади. Увидите там внизу контактную площадку с металлическим резьбовым штырем и гайкой на нем – если кто-то уже не свинтил ее. Это значит, что СВЧ печь относится к электроустановкам I класса опасности, которые обязательно должны подключаться к отдельному контуру защитного заземления с сопротивлением растекания тока до 4 Ом наглухо, т.е. неразъемным соединением. Разъемное подключение к заземлителю через евророзетку заземлением наглухо не считается. Обусловлены такие требования к микроволновке совпадением в ней, формально говоря, более 2-х факторов опасности:

1. Наличием электрического напряжения свыше 1000В;
2. Наличием источника СВЧ излучения;
3. Температурой воздуха свыше 30 градусов Цельсия, его относительной влажности более 85% и наличием в воздухе летучих веществ в виде испарений подогреваемой пищи.

О заземлении

В странах с экономной по расходу металла системой электроснабжения с глухозаземленной нейтралью TN-C, в т.ч. в РФ, снабдить все жилые дома контурами защитного заземления технически не представляется возможным и в обозримом будущем глобального решения этой проблемы не предвидится. Руководства по ТБ посылают читателя с параграфа на параграф и с пункта на пункт, не давая общих указаний, пригодных для каждого конкретного случая. Общий смысл: спасение утопающих дело рук самих утопающих. Изыскивайте любую возможность устроить контур защитного заземления, хотя бы индивидуальный упрощенной конструкции. Нет таковой – регулярно проверяйте микроволновку на качество экранирования и «сифон» СВЧ, см. далее. Хотя формально это будет грубым нарушением ПТБ с ПУЭ и судиться хоть с беспомощным бомжом за ущерб от микроволновки будет бесполезно. Правда, и штрафа за нарушение опасаться не приходится; ввиду широкого распространения микроволновок это уже юридически нереально.

Высокое напряжение

Степень воздействия электротока на человека зависит от состояния его организма, силы тока, времени его воздействия и количества выделившейся в организме электрической энергии. Поэтому, к примеру, телевизор с кинескопом и электрошокер (до 25 кВ на 3-м аноде кинескопа и 35 кВ на выходе соотв.) к I классу не относятся: высоковольтный выпрямитель первого не способен дать опасный ток и в штатном режиме работы, а порция энергии на выходе второго точно дозирована. Хотя, если влезть рукой в строчную развертку телевизора, ощущения будут мерзейшие. Определяющие параметры воздействия электротока на человека таковы:

• Электрическое сопротивление здорового тела 100 кОм; в состоянии опьянения, больного, распаренного, усталого – 1 кОм.
• Опасный с точки зрения возможных отдаленных последствий ток – 1 мА.
• Неотпускающий ток, вызывающий судорогу мышц – 10 мА.
• Мгновенно (в течение 1с) убивающий ток – 100 мА.
• Максимально допустимое энерговыделение в организме в течение 1с – 60 Дж, т.е. мощность – 60 Вт.

Отсюда следует деление электротехнических установок на 2 обширные категории: до 1000В и свыше 1000В. Первые еще могут быть безопасными; последние опасны безусловно. Кстати, телевизор и электрошокер тоже опасны, просто степень их опасности не наивысшая, т.к. обусловлена одним фактором.

Нужно учесть еще один момент: индивидуальная восприимчивость человека к электротоку колеблется в очень широких пределах. Особенно это касается допустимой мощности разряда, она, откровенно говоря, «отфонарная». Взята из расчета, что человек в нормальных условиях выделяет ок. 60 Вт тепла, а надежного физиологического обоснования нет. 60-ваттными импульсами иногда лечат тяжелых и опасных психически больных, но лучше вообще избегать импульсных разрядов тока через себя, т.к. именно они чаще всего дают отдаленные последствия. Микроволновка в этом отношении особенно опасна, т.к. питание на магнетрон подается импульсами. Поэтому перед ее ремонтом нужно неукоснительно выполнить следующие подготовительные процедуры:

1. Полностью отключить от сети электропитания, вынув вилку из розетки;
2. Выждать нормативное время разряда высоковольтных конденсаторов через штатный резистор – 20 мин;
3. Отсоединить заземляющий проводник (если он есть);
4. Выждать еще 3 времени разряда, т.е. 1 час;
5. Только теперь можно снимать внешний кожух и приступать к работе;
6. Все работы производить только на полностью отключенной СВЧ печи (с вынутой из розетки вилкой и отсоединенным заземляющим проводом);
7. В процессе самостоятельного ремонта – никаких пробных включений! Если замена подозрительного элемента толку не дала – оставляем все как есть и обращаемся к сертифицированному специалисту. Или изыскиваем средства на новую печку, узнав стоимость ремонта.

Примечание: производить принудительный разряд высоковольтных конденсаторов любыми способами (напр., замыкая выводы отверткой) вне специальной лаборатории чрезвычайно опасно! Помните – накопленная в конденсаторе энергия пропорциональна квадрату напряжения на нем!

Высокое напряжение особо опасно и для электроустановки – если работать с ней неправильно. Напр., взяться пальцами за высоковольтный провод. Совершенно безопасный, обесточенный и разряженный. В работе под воздействием электрического поля жиропот довольно быстро диффундирует (как сейчас говорят – мигрирует) в изоляцию, что вскоре приведет к ее пробою. Поэтому работать с высоковольтными компонентами нужно в чистых латексных перчатках, детали брать по возможности только инструментом, а по завершении работы протирать 96% техническим этиловым спиртом. Не медицинским перегоночным! Технический спирт оставляет небольшие потеки солей, т.к. в его производстве используется сульфатирование. Потеки, когда деталь полностью просохнет, удаляют чистой сухой простиранной фланелевой ветошью или, лучше, микрофибровой салфеткой для чистки очков.

СВЧ

Действие СВЧ на человеческий организм во многом сходно с таковым проникающей радиации:

• Однократное облучение большой дозой может немедленно вызвать необратимые расстройства здоровья, из которых потеря репродуктивных способностей не самое тяжелое.
• Существует некий порог величины плотности потока энергии (ППЭ) СВЧ, ниже которого его действие на организм не сказывается ни сразу, ни в долговременной перспективе.
• В пределах величины ППЭ от порога восприимчивости до ощутимого физиологического воздействия облучение СВЧ обладает кумулятивным эффектом – сразу может быть совершенно неощутимо, но впоследствии проявит себя самым опасным образом. Типичные постэффекты – нарушение генома, лейкоз и рак кожи.

От ионизирующих излучений СВЧ отличается тоже в плохую сторону: оно легко просачивается из отведенного ему объема и через щели, и по выступающим наружу электропроводникам. Специалисты говорят – СВЧ очень хорошо сифонит. Поэтому за ремонт СВЧ тракта микроволновки, от ввода питания в магнетрон до выходного окна волновода, самому без глубоких специальных познаний и оборудования лучше не браться: если по результатам теста (см. ниже) не сифонит после ремонта сразу, засифонит потом.

Дело осложняется еще и тем, что пределы индивидуальной восприимчивости к СВЧ излучению еще шире, чем к электротоку. Порог восприятия до того размыт, что, напр., в США приняли за предельно допустимую чудовищную величину ППЭ – 1 (Вт*с)/кв. м. Человек непосредственно ощущает такое облучение и должен немедленно покинуть опасную зону, т.к. ППЭ СВЧ данной величины вызывает плазмолиз клеток организма. Отдаленные последствия – у вас медстраховка за счет фирмы. Медицина в вашем случае бессильна? Простите, вы сразу были предупреждены о возможных последствиях.

В СССР ударились в другую крайность, приняв допустимый ППЭ в миллион раз меньше – 1 (мкВт*с)/кв. м; это примерно в 5 раз ниже естественного фона СВЧ в районах средних широт с нечастыми и несильными грозами. Все бы хорошо, но технически обеспечить экранирование нужной степени СВЧ установок оказалось невозможно. Хотя, между прочим, частота профзаболеваний работающего с СВЧ персонала в СССР была примерно втрое ниже, чем в Америке.

Новую или сразу после ремонта СВЧ печь нужно проверить, во-первых, на качество экранирования; во-вторых, не сифонит ли из нее СВЧ в работе. Именно в таком порядке: если экранирование хорошее, то доза СВЧ, которую вы получите в течение часа на расстоянии более 1 м от печки, не превысит однократно допустимой для самого чувствительного человека.

Экранирование

Для проверки микроволновки на качество экранирования, во-первых, нужно полностью обесточить квартиру/дом, выключив главный автомат на вводном щите или вывернув пробки на счетчике электричества. УЗО, если они есть, оставляем включенными. Так нужно, чтобы убедиться – не просифонит ли СВЧ по сетевым и заземляющему проводам.

Далее в микроволновку кладем включенный мобильный телефон, закрываем дверцу и пытаемся позвонить на него с другого. Откуда – все равно, хоть из Антарктиды. Нам важно убедиться, что ближайшая сота не поймает маркерный сигнал того, что в печке лежит. Как известно, сотовые телефоны, даже выключенные, раз в минуту отзываются вроде «я в сети», а импульс передатчика телефона довольно мощный.

Итак, если вызов не прошел и пришло сообщение наподобие «Телефон вызываемого абонента вне зоны действия сети или выключен», то все типа ОК, экранировка печи в порядке и ее можно тестировать глубже. Если же сообщение было «Абонент недоступен» или «Сбой вызова», то, значит, маркер контрольного телефона на соту пробился, но речевой канал наладить не удалось, экранировка печи плохая. Что делать дальше с такой печкой – на ваше усмотрение по-американски: «Вы были предупреждены о возможных последствиях».

Сифон

Мобильные телефоны работают в диапазоне частот 900 или 1800 МГц, и передатчик телефона много слабее магнетрона. Поэтому нужно также проверить – достаточно ли надежно экранирование микроволновки от собственного излучения. Для этого понадобятся 2 одноразовых пластиковых стаканчика с водой, алюминиевая кастрюля с крышкой и загрузка не очень влажного продукта, который не жалко перепечь, напр., вареной картошки в мундирах. Вода в стаканчиках должна быть одинаковой температуры, равной комнатной. Поэтому, если опыт задуман заранее, воды из-под крана нужно где-то за сутки налить в любую чистую посуду и в стаканы наливать уже находящуюся в термодинамическом равновесии с окружающей средой: чтобы к нему пришла наполненная 200-мл посудина, понадобится не менее 2-3 часов.

Для опыта в печь загружают продукт и ее дверцу закрывают, не запуская пока таймер. Стаканы с водой ставят в 10-40 см перед дверцей печи: один «голый», другой в накрытой крышкой кастрюле. Воду в стаканы отмеряют мензуркой поровну в количестве 100-500 мл с точностью не хуже 0,5 мл. Регулятор мощности печи ставим на максимум без гриля. Подсветку камеры, если есть возможность, лучше отключить. В комнате должно быть как можно темнее и уж точно не должно быть никакого прямого света, в т.ч. и от лампочек. Теперь поворачиваем ручку таймера на максимальное время (обычно – 30 мин) и уходим от греха подальше. Величина ППЭ убывает по квадрату расстояния от источника, так что уйти в другую комнату будет совершенно безопасно.

Как только звонок микроволновки звякнет, возвращаемся, включаем свет (уже можно), снимаем крышку с кастрюли и, не касаясь стаканчиков руками (!), меряем температуру воды в них, осторожно помешивая термощупом. Если разница температур в емкостях менее 1 градуса (это удвоенная собственная погрешность термощупа, хотя тестер показывает температуру с градацией 0,1 градуса), то все ОК – в течение часа-полутора в день этой микроволновкой можно пользоваться и по советским стандартам. Если больше – все опять на ваше усмотрение по-американски.

Проверка дверцы

Если вроде бы исправная микроволновка сифонит, то, скорее всего, зазор между закрытой дверцей и корпусом печи более 0,15 мм. В рунете правильно пишут, что проверить его можно листом писчей бумаги плотностью 90-110 г/куб. дм, он как раз нужной толщины, вот только методику проверки дают неверную. Правильно будет отрезать полоску бумаги шириной 5-7 см и подкладывать ее под дверцу перед закрыванием 6 раз: вверху и внизу у петель, затем так же посередине и у защелок. Каждый раз бумага не должна вытаскиваться из-под зарытой дверцы. Таким образом дверца будет проверена на перекос и по горизонтали, и по вертикали, а устранить его можно будет за счет люфта крепежных болтов петель в установочных отверстиях.

Как устроена микроволновка

Что ж, теперь вы знаете об СВЧ и микроволновках достаточно, чтобы решить – стоит ли браться за ремонт самому. Если такое желание осталось, то, чтобы окончательно уяснить себе, как работает СВЧ печь, где в ней что может поломаться и где какую степень осторожности нужно проявлять при ее ремонте, придется обратиться уже к принципиальной электрической схеме микроволновки. Типичное ее построение, используемое во многих моделях фирмы Самсунг и других производителей, дано слева на рис. Зеленым выделен сетевой фильтр, предназначенный для того, чтобы не выпустить на провода питания СВЧ (см. далее). Голубым – модуль управления с системой ЭМБ. Горчичным – устройство формирования импульсов электропитания на магнетрон (УФИ). Формально УФИ входит в модуль управления; их компоненты располагаются на одной печатной плате. Но неисправности УФИ специфичны, поэтому функционально его следует рассматривать отдельно. Розовым обозначен блок питания магнетрона БПМ.

Что там происходит

В сетевом фильтре находится общий плавкий предохранитель F1, который может перегорать во многих случаях, см. далее. Если вызвавшая его перегорание неисправность устранена, новый F1 нужно ставить того же номинала (на тот же ток, время и температуру срабатывания), что и «родной». F1 осуществляет общую защиту печи от перегрузок по току, поэтому, если у вас мелькнула мысль о «жучке», лучше сразу переключить ее на новую микроволновку.

Термопредохранитель (термичка) устанавливается на корпусе наиболее греющегося компонента – магнетрона – и срабатывает многократно: по остывании восстанавливается. Отключение СВЧ печи по перегреву до того, как ее выключит программатор – признак того, что засорился вытяжной вентилятор охлаждения магнетрона, его выходная решетка или входной патрубок. Если мотор вентилятора при этом работает со стуком, скрипом, большим шумом – вероятен его механический износ, что требует замены мотора.

ЭМБ

Микропереключатели (микрики) SWA, SWB и SWC составляют систему электромеханической блокировки. SWA и SWB задействуются верхним усом защелки дверцы, SWC нижним. Поскольку микроволновка устройство I класса опасности и часто эксплуатируется нештатно (без заземления), используется сложная система ЭМБ: двойная на размыкание с контрольной на короткое замыкание. Тут реализован один из принципов ТБ: если невидимой опасности 100% избежать невозможно, нужно хотя бы сделать ее видимой. Невидимая опасность в данном случае – излучение СВЧ через неплотно прикрытую дверцу, а видимая – сгорание F1.

Ввиду важности ЭМБ для безопасности печи и ее подверженности поломкам вследствие оседания чада (см. далее), нужно схему ЭМБ рассмотреть подробнее отдельно от общей уже в состоянии при закрытой дверце, (см. рис. справа). Как видим, если SWA залипнет при открытой дверце, то SWC замкнет общую цепь питания накоротко, отчего сгорит F1. Чтобы не было ложных срабатываний ЭМБ, нужно, чтобы SWC переключался немного медленнее SWA. Поэтому, во-первых, заменять неисправные SWA и SWC нужно только на однотипные.

Во-вторых, возможна ситуация, когда все микрики ЭМБ звонятся нормально и при открытой, и при закрытой дверце, но F1 сгорает сразу при ее открывании. Это значит, что чад от продуктов проник в микрики, времена их срабатывания «поплыли» и ЭМБ разбалансировалась по времени. Выход один – менять сразу SWA, SWB и SWC, т.к. они неразборные и ремонту не подлежат.

Примечание: те же микропереключатели электромеханической блокировки дверцы нужно в первую очередь проверить, если печь не включается при закрытой дверце. Очень часто их контакты просто не замыкаются/переключаются от налипшего на них чада.

Жир и чад

С ролью жира и чада от него в возникновении неисправностей микроволновки мы столкнулись сразу же, а дальше неприятностей от него будет еще больше. Жир в продуктах в микроволновке не кипит, как на сковороде, но испаряется, а его пары оседают где угодно, образуя пленку чада. Она нарушает работу механики, вызывая комплексные неполадки (см. далее). Чуть влажная чадная пленка обладает заметной проводимостью, «сбивая с толку» автоматику управления, а сухая пробивается напряжением менее 500В, что опасно для высоковольтной части. Особенно нежелательно попадание чада в СВЧ тракт – ремонт СВЧ печи в таком случае оказывается наиболее сложным и дорогим.

Чтобы убедиться в вездесущности паров жира, можно проделать опыт, для которого понадобится совершенно новая сковорода с крышкой. Крышку пока убирают подальше, а на сковородке растопляют до растекания любой кулинарный жир. Затем дают ему полностью застыть на сковородке, закрывают ее крышкой и держат так при комнатной температуре сутки или более. После этого крышка изнури оказывается липкой на ощупь – на ней осел жировой чад. Что будет от жира в камере печи при температуре 100 и более градусов – вопрос риторический. Жировой чад в микроволновке не темный пригоревший, как кухонный, а почти прозрачный и потому плохо заметный, но ничуть не менее вредный.

Автоматика управления

Допустим, наша печка пока исправна. Продукт загружен, дверца закрыта. Регулятор мощности (см. ниже) выставлен правильно. Поворачиваем ручку таймера на нужное время – сразу замкнется SW1, включит подсветку, вращение стола, обдув магнетрона и конвектор. Когда они «разгонятся», сработает SW2 и включит устройство формирования импульсов питания магнетрона (УФИ), печь начнет греть. Когда таймер вернется на ноль, SW1 и SW2 разомкнутся, все выключив, и звякнет звонок. В простых микроволновках его пружина взводится механически при закрывании дверцы, а освобождается рычагом, который толкает кулачок таймера.

Таймер

Таймер микроволновки это электромеханический кулачковый программатор, приводимый в действие собственно таймером: ленточной спиральной пружиной с часовым механизмом или микромотором с редуктором. На валу таймера насажены несколько дисков с кулачками, замыкающими и размыкающими контактные группы.

Неисправности таймера (будем так его называть для краткости) вызываются чаще всего жировым чадом. Реже – поломкой механических частей. Еще реже, если таймер полностью механический – ослаблением пружины. Характерные признаки поломок таймера таковы:

• После поворота ручки управления печь не работает совсем, ручка не вращается обратно – полностью засорилась механика или вышел из строя микромотор либо его редуктор. Ремонт в первом случае переборка и чистка, во втором – замена.
• Не работают конечные функции. Напр., подсветка, стол, обдув магнетрона и конвектор включаются, но печь не греет. Либо засорились контакты (в данном случае SW2), либо отломался его кулачок. Ремонт – как в пред. случае.
• Ручка вращается обратно, уходит на ноль за положенное время, звонок звякает, но электрически ничего не включается. То же, только с SW1.
• Все работает как надо, но медленно – реальное время возврата ручки на ноль больше заданного. Редко бывает, и только у таймеров с часовым механизмом – ослабла его пружина. Ремонт – ее подзавод на 0,5-2 оборота; в таймерах с часами есть такая возможность. В некоторых и без разборки: под задней крышкой обнаруживается шлиц под отвертку для подзавода.

Ох, эти «лыжи»…

В некоторых старых микроволновках LG из-за чада в таймере случается изредка и вовсе экзотическая поломка: печка самопроизвольно включается и «молотит», пока не уйдет в останов по теплу. Когда FU остынет, снова включается. Опасная поломка, т.к. при пустой камере скоро выходит из строя магнетрон, а замена оказывается дороже новой печи. Наблюдается чаще всего в межсезонье перед включением отопления, но только при закрытой дверце. Причина, как оказывается – в залипшем из-за чада SW1 и, одновременно – в комке чада между контактами SW2. Его сопротивление в сыром воздухе оказалось соизмеримо с таковым времязадающих резисторов УФИ (см. ниже), накопительный конденсатор потихоньку заряжался и запускал реле, подающее питание на магнетрон.

Механика камеры

Осаждение чада в механизме вращения стола и конвекторе действует враскачку: от неравномерного нагрева загрузки выделение паров жира из перегретых мест усиливается. В конце концов прогорает крышка выходного окна волновода, что означает сложный и дорогой ремонт СВЧ тракта. Поэтому, если замечено неравномерное вращение стола или затягивание чадом решеток конвектора нужно, не дожидаясь худшего, разобрать печь и почистить механику. С условием: не трогать магнетрон и СВЧ тракт, если конструкция печи это позволяет. В противном случае лучше обратиться в сервисный центр, цены на такой ремонт приемлемые.

УФИ и мощность

Действует устройство формирования импульсов питания магнетрона таким образом: через выпрямительный маломощный диод D1 и резисторы R2/R3 заряжается электролитический конденсатор большой емкости C4. Стабилитрон D2 предназначен для защиты низковольтных C4 и реле RY от перенапряжения. Когда напряжение на C4 достигнет величины напряжения срабатывания RY, оно подаст 220В 50/60Гц на первичную обмотку трансформатора питания магнетрона, который выдаст в камеру импульс СВЧ. Спустя короткое время C4 разрядится через обмотку RY, оно отпустит, затем цикл будет повторяться, пока таймер не разомкнет SW2 или не сработает FU. Таким образом, СВЧ в камеру подается импульсами (врезка внизу в центре на рис. со схемой).

Регулировка мощности в простейшем случае осуществляется переключением R2/R3. При этом меняется время заряда C4, а время его разряда остается неизменным. Соотв., меняется отношение периода следования импульсов к длительности импульса, т. наз. скважность последовательности импульсов. Это и есть широтно-импульсная модуляция (ШИМ), которая, как видим, отнюдь не является прерогативой «цифровых» микроволновок. От скважности импульсов зависит средняя отдаваемая магнетроном мощность, которую загрузка продуктов благодаря своей тепловой инерции воспринимает как постоянную.

Чтобы при резком отключении питания магнетрон из-за накопленной в обмотках трансформатора энергии не давал большого всплеска СВЧ, способного просифонить через любой экран, первичная обмотка трансформатора не отключается от нуля 220В полностью, но остается соединенной с ним через резисторы большого сопротивления R4. Если их удалить, в остальном исправная печка будет упрямо сифонить с любым заземлением. Если же пайки R4 на плате затянет чадом, магнетрон будет отрабатывать каждый импульс дольше, чем следует, перегреваться, а печка отключаться по теплу. Так что запомните хорошенько эти «резики».

В ряде моделей СВЧ печей используется двойная ШИМ, что обеспечивает большую стабильность средней мощности магнетрона. Для этого на валу таймера устанавливаются дополнительные диски с разным количеством кулачков и своими контактными группами. Регулировка мощности осуществляется переключением питания УФИ с группы на группу. При этом серия импульсов питания идет пакетами, следующими друг за другом реже или чаще (поз. a и b на рис.), а скважность импульсов в пределах пакета остается неизменной.

В УФИ чаще всего выходит из строя реле (см. рис. справа) – его контактам нужно коммутировать большой ток. Магнетрон при этом не включается и печь не греет, хотя остальное все исправно. Для проверки выводы обмотки RY подключают к регулируемому источнику питания, а к выводам замыкающихся контактов – мультиметр, включенный в режим омметра. Если при повышении напряжения на обмотке от 3 до 24В тестер не показал короткого замыкания, RY нужно менять, независимо, был слышен щелчок сработавших контактов или нет.

Другая характерная неисправность – печка греет слабее, чем задано ручкой регулятора. Развивается постепенно: для получения того же нагрева ручку нужно крутить все дальше и дальше. Возможная причина – потеря емкости C4, его меняют на заведомо исправный такой же.

Примечание: другая возможная причина падения мощности микроволновки – выработка магнетроном своего ресурса. Характерные признаки – печи более 5 лет, пользовались ею интенсивно, и падение мощности развивается гораздо медленнее, не за дни и недели, как при потере емкости времязадающим конденсатором, а в течение месяцев. Точная диагностика – в сервисном центре или производственной лаборатории, располагающей соотв. оборудованием.

Наконец, изредка внезапно раздается хлопок, и печь перестает греть. При вскрытии оказывается, что корпус C4 вспух и треснул. Причина – пробит D1 или вышел из строя D2. Кроме замены их обоих сразу и C4, нужно обязательно проверить RY, как описано выше – его обмотка очень даже могла перегореть.

Высоковольтный стенд

В ходе ремонта высоковольтной части (ИП магнетрона) нужно будет прозванивать ее компоненты. Обычный тестер их «не берет», не хватает напряжения его батарейки. В рунете советуют проверять высоковольтные (ВВ) компоненты с помощью контрольной лампочки накаливания на 15-25 Вт 220В. «Звонить» цепи с помощью «контрольки», во-первых, прямо запрещено ПТБ. Во-вторых, метод это очень грубый и 100% достоверного результата не дает.

Самодельный стенд для прозвонки ВВ компонент (см. рис. справа) прежде всего совершенно безопасен: входное сопротивление мультитестера на пределе измерения 750V AC несколько мегом. Если случайно прикоснуться с синему, по схеме, концу провода, ощущений будет не больше, чем при пользовании индикатором-фазоуказателем. Нужно только пометить на корпусе розетки, где фаза (определяется тем же фазоуказателем), на вилке – к какому штырьку подходит красный по схеме провод, и вставлять вилку в розетку так, чтобы отметки совпадали.

Кроме того, данный стенд намного чувствительнее и позволяет находит даже потенциально неисправные элементы, вызывающие перемежающиеся сбои в работе печи:

• Тестер показывает почти полное напряжение сети – компонент пробит накоротко.
• Напряжение неполное, но достаточно высокое (десятки вольт) – пробой под рабочим напряжением; контролька «ловит» его неуверенно.
• Напряжение малое, несколько вольт – утечка под рабочим напряжением. Компонент еще полужив, но скоро пробьется. Контролька на такой отреагирует как на исправный.

Примечание: тем не менее, помните – любые манипуляции с проверяемым компонентом (подключение, отключение, переключение) можно производить, только вынув вилку из розетки!

Питание магнетрона

ВВ ИП магнетрона благодаря импульсному режиму его работы делают по однополупериодной схеме с удвоением напряжения. Не пытайтесь соорудить подобный для своих нужд – его трансформатор должен быть рассчитан на работу в режиме КЗ вторичной обмотки в течение 5 мин.

Положительная полуволна с вторичной обмотки трансформатора, замыкаясь через высоковольтный диод D, заряжает высоковольтный конденсатор C до своего амплитудного напряжения 2000 В. Отрицательная полуволна через тот же диод дозаряжает его до 4 кВ, как в вольтодобавке старых телевизоров. Магнетрон под таким эмиттерным напряжением (отрицательным относительно общего провода) начинает генерировать СВЧ, C разряжается и все повторяется сначала.

Высоковольтный предохранитель F и разрядный резистор R – защитные. Первый отключает магнетрон при его мгновенной перегрузке до перегрева (напр. при пустой либо перегруженной камере, нахождении в ней металлических предметов или неподходящих продуктов, при пробое высоковольтного диода). Через R конденсатор быстро разряжается, что спасает от «выплескивания» СВЧ наружу при внезапном открывании дверцы на ходу печи.

В данной схеме при перегорании F возможен выплеск СВЧ наружу в случае некачественного экранирования и/или заземления, т.к. в перегорающем предохранителе несколько мс горит электрическая дуга. Поэтому в ряде моделей микроволновок применяется схема питания магнетрона с защитным диодом (см. рис. справа). В ней всплески СВЧ исключены, но плохо то, что защитный диод такой же одноразовый, как предохранитель, пробивается чаще, а стоит столько же, как высоковольтный конденсатор. Проверяется защитный диод на описанном выше стенде, как и высоковольтный: при включении его и в прямом, и в обратном направлении тестер должен показать прим. половину напряжения сети. При разности более чем в 20% – неисправен, хотя «прокрутка» индукционным мегомметром и тест контролькой пройдут нормально.

Любая неисправность ВВ ИП приводит к тому, что печь не греет, хотя все остальные ее функции действуют. При этом обязательно сгорает F. Это в общем тот же плавкий предохранитель, только с подпружиненной нитью для быстрейшего размыкания. Прозванивается обычным тестером. Высоковольтный конденсатор проверяется на описанном выше стенде; тестер в обе стороны должен показать 10-70 В, смотря по емкости данного образца (обозначается на корпусе).

Трансформатор

После проверки аж 4-х ВВ компонент нужно проверить трансформатор питания магнетрона. Микроволновка может не греть из-за межвиткового короткого замыкания в его обмотках (виткового КЗ). Прозвонкой тестером оно не определяется, т.к. почти не влияет на активное сопротивление обмоток. Лучше всего отдать подозрительный трансформатор на проверку в фирму, специализирующуюся на электроизмерениях (не на электромонтажных работах!) или в электроизмерительную лабораторию РЭС либо потребнадзора. Цены на такую услугу везде божеские.

Если же добраться до лаборатории нет возможности, то с большой долей уверенности проверить трансформатор можно и дома. Методика основана на том, что при наличии виткового КЗ ток холостого хода трансформатора возрастает в несколько раз. Тут уж придется пойти на нарушение, воспользовавшись той самой лампочкой-контролькой на 220В 15-25 Вт. На стенде не определишь: ток через тестер в режиме вольтметра слишком мал, а мерять в режиме амперметра очень опасно.

Контрольку включают последовательно с высоковольтной обмоткой. Именно с высоковольтной, с другой – крайне опасно! Найти высоковольтную обмотку несложно, она усиленно изолирована и вместе с обмоткой накала обернута дополнительной изоляцией, см. рис. справа. Собранную цепь кратковременно, не более чем на 5-10 с, включают в сеть. Если трансформатор исправен, лампочка или вовсе не засветится, или ее нить разогреется до тускло-красного. Если же есть заметное свечение, есть и витковое КЗ.

Без опыта бывает трудно определить: а что значит «тускло-красное» и «заметное свечение»? Для уверенности устроим искусственное витковое. Отключим цепь от сети (!!!), замкнем накоротко накальную обмотку и снова кратковременно включим в сеть. Лампочка должна вспыхнуть гораздо ярче, чем в первом случае. Если же свечение не изменилось или изменилось ненамного – трансформатор «виткует» и негоден.

Магнетрон

Если все ВВ компоненты проверены, а генерации СВЧ все равно нет, то, вероятно, дело в магнетроне. Не снимая его и не разбирая СВЧ тракт, обычным тестером можно проверить магнетрон на внутреннее КЗ. Возникает оно вследствие отслоения покрытия катода, замыкающего промежуток между ним и анодом.

Почти так же часто, как и внутреннее КЗ, в магнетроне случается пробой катодного фильтра (показан красной стрелкой слева на рис.). Это не просто разъем, а пара высоковольтных проходных конденсаторов. Расковыривать заливку конденсаторов (в центре на рис.) нельзя, это, во-первых, вряд ли что покажет; во-вторых, ее крошки и, особенно, пыль, токсичны. Прежде всего нужно замерить обычным тестером сопротивление между выводами. Оно должно быть близким к нулю: выводы подключены к нити накала, а его ток ок. 10А при напряжении 6,3В.

Нужно аккуратно отвинтить обойму с проходными конденсаторами; во многих случаях это можно сделать, не снимая магнетрон и не трогая СВЧ тракт. Скорее всего, пробой будет виден сразу (справа на рис.); если нет – обойму аккуратно откусываем от индуктивностей фильтра и на стенде прозваниваем каждый вывод на фланец. Если «проходники» исправны, тестер покажет ноль в каждом случае. Если есть хоть пара вольт – есть скрытый пробой или утечка под напряжением. Если же все вроде в порядке, но печь все равно не греет – катод внезапно полностью потерял эмиссию и магнетрон не годен. С магнетронами, мощными генераторными клистронами и лампами бегущей волны (ЛБВ) это бывает; причина – разгерметизация корпуса, в котором должен быть глубокий вакуум. Что еще возможно именно с магнетроном – от перегрева размагнитились магниты. В таком случае при включении будет сразу сгорать высоковольтный предохранитель.

Камера

Камера микроволновки по логике изложения последняя, но поломок из-за нее и в ней бывает больше всего. Катастрофа вроде той, что на поз. 1 рис., может оказаться не такой страшной, как глаза видят: покрытие камеры в общем-то рассчитано на такие случаи. Если только в микроволновке не пытались варить яйца – вскипевший денатурированный белок намертво въедается в покрытие, что означает новую печку. Из камеры нужно аккуратно удалить мусор, вымыть ее рекомендованным изготовителем моющим и осмотреть, нет ли там царапин глубже, на-глаз, 0,1 мм. После этого проверяем от руки плавность вращения стола и делаем тест на экранирование и «сифон». Вероятность того, что печь окажется пригодной для дальнейшего использования, не мала. Если же покрытие прогорело насквозь (поз. 2), дело швах – нужна новая печка. Как ни ремонтируй, сифонить будет «прямой наводкой навылет».

Самая, пожалуй, частая неисправность бытовых СВЧ печей – все работает как надо, загружено тоже что положено и что раньше грелось без проблем, но в камере искрит. Тогда чистыми руками в чистом сухом помещении осторожно снимаем защитную крышку выходного окна волновода – если она снимается извне, без разборки СВЧ тракта. Крышка делается из слюды-мусковита или слюдяной ткани и довольно хрупка. Внешняя сторона крышки может быть на вид чистой или с малозаметными повреждениями, но со стороны волновода обнаруживается совсем другая картина, поз. 3 и 4. Это поработали испарения жира и жировой чад.

Крышку нужно менять на точно такую же. Домашние кулибины наперебой предлагают: вырезаю из материала 1,5 мм! Ресурс вчетверо больше – фирменная 0,4 мм! На самом деле слюда не идеально прозрачна для СВЧ, толстая крышка будет греться, сильно поглощать пары жира и прослужит меньше оригинальной. Но главное – печь собьется с режима и пойдет сифонить «аж бегом».

Если микроволновка с коротким трактом, то под крышкой будет видна внутренность волновода (точнее – выходного резонатора) и антенна (излучатель) магнетрона. Резонатор, если его покрытие не вздулось, не потрескалось и не пошло цветами побежалости, можно почистить спиртом, как описано выше. Потемневший излучатель нужно заменить на новый фирменный, он просто вынимается из магнетрона. Старый прикипевший в гнезде излучатель для этого очень осторожно раскачивают маленькими пассатижами, а новый нужно ставить рукой в латексной перчатке, чтобы не испачкать и не поцарапать.

Здесь есть три тонкости. Первое, никогда не снимайте сами магнетрон. Второе, не пытайтесь продлить жизнь пробитого (прогоревшего) излучателя, перевернув его. В том и другом случае печь сбивается с режима и от «сифона» не избавиться. Третье, после любого ремонта, в ходе которого вы хоть пальцем касались СВЧ тракта, обязательно проверяйте микроволновку на экранирование и утечку СВЧ, как описано выше.

В заключение

Вполне законный по прочтении вопрос: а стоит ли держать дома устройство, столь опасное? Абсолютного зла не бывает, как и абсолютного добра. В темпе современной жизни без микроволновой печи иногда очень трудно обойтись, а отсутствие гидролиза жиров – весомый аргумент в ее пользу.

Автор много лет профессионально работал с СВЧ. Последствий для здоровья никаких: всегда был предельно осторожен, а индивидуальная чувствительность оказалась низкой. Микроволновка на хозяйстве есть, недорогая. Стоит в основном с вынутой вилкой; включается очень редко и нерегулярно, когда без нее никак невозможно.

Вот так и следует относиться к бытовым СВЧ печам: как к неизбежному, но иногда полезному злу. Вроде баллончика с дихлофосом или пропановой горелки – бывает, нужны и замены нет, но это не вещи для баловства и дилетантских экспериментов. И главное – не реже раза в полгода проверять микроволновку на качество экранирования и утечку СВЧ.

Микроволновые печи вошли в наш быт достаточно давно, но споры об их полезности и безопасности ведутся до сих пор. Любопытно, что, решая подобные вопросы на всевозможных форумах и при личных встречах, подавляющее большинство даже приблизительно не представляет себе принцип работы микроволновки.

Именно поэтому прежде чем задаваться вопросом: друг она вам или враг, имеет смысл выяснить, что собой представляет этот удивительный агрегат, способный вскипятить стакан воды или приготовить курочку без использования видимого источника тепла. Практически каждый видел микроволновку в работе, но мало кто представляет, как она это делает.

Действие и принцип работы

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. В процессе вращения эти молекулы в буквальном смысле трутся друг о друга, а что при этом происходит - знает всякий. Попробуйте быстро потереть ладони одна о другую - чувствуете тепло?

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

Итак, пора сформулировать главные отличия СВЧ подогрева от классического:

Единственным, казалось бы, недостатком, присущим микроволновкам, является невозможность обжаривания, но и этот вопрос конструкторы решили, оснастив устройство обычными термоэлектронагревателями, как у электродуховки. С их помощью вы можете легко обжарить продукт. Кроме того, существуют так называемые тарелки Крусти, выполненные из специального материала, который безопасно разогревается токами СВЧ. Положите на такую тарелку отбивную и печка не только быстро ее приготовит, но и зажарит, поскольку этот поддон накаляется до 200 градусов.

Устройство СВЧ печи

Теперь пришло время разобраться, как устроена микроволновка. Сердцем любой подобной печки является специальный генератор, создающий высокочастотное электромагнитное поле большой интенсивности. Называется он магнетроном. Далее, поле, им созданное, при помощи волноводов специальной конструкции направляется в камеру для продуктов. Делает он это таким образом, что весь внутренний объем камеры «заполняется» полем равномерно, обеспечивая качественный прогрев продуктов любого объема. Дополнительно этому способствует и вращающийся поддон, которым оснащают большинство микроволновок.

Магнетрон занимает самое почетное место под крышкой прибора.

Контролирует работу ВЧ генератора электронный блок, собранный на микропроцессоре. Встроенные в блок микропрограммы позволяют устанавливать желаемый режим приготовления продуктов, контролируют температуру в камере, влажность, время приготовления. Они же следят и за безопасностью использования печки - закрыта ли защитная дверца, нет ли пробоя изоляции, не поднялась ли температура внутри камеры выше критической и пр. Управление контроллером осуществляется с пультов того или иного типа - кнопочных, сенсорных и пр. Ну и, естественно, имеется в печи и блок питания, обеспечивающий энергией всю электронику и сам магнетрон.

Опасность и вред микроволновки

А теперь самый главный вопрос, который беспокоит едва ли не каждого владельца микроволновки: представляет ли прибор какую-либо опасность для окружающих? Существует множество мифов об опасности использования СВЧ технологий в быту . Основные из них:

1. Радиационная опасность.
2. Опасность электромагнитного излучения.
3. Плохое влияние СВЧ на качество приготовляемых продуктов.
4. Возможность физического поражения полем СВЧ.
5. Повышенная опасность поражения электрическим током высокого напряжения.

Радиационное поражение

Согласно этому мифу, все, кто находятся рядом с СВЧ печью, получают радиационное облучение. Более того, даже выключенная печка «лучит» не хуже чернобыльского трактора. Но если верить основам ядерной физики (все проходили ее в школе), радиацией, которую все так боятся и которая действительно представляет опасность, является ионизирующее излучение.

Взгляните на список, в котором перечислены виды электромагнитного излучения, расположенные в порядке убывания их длины волны:

1. радиоволны - 10 км - 0.1 мм;
2. инфракрасное излучение - 1 мм - 780 нм;
3. видимое излучение (свет) - 780 - 380 нм;
4. ультрафиолетовое излучение - 380 - 10 нм;
5. рентгеновское излучение - 10 - 5 пм;
6. жесткое (гамма) излучение - менее 5 пм.

Из всего списка только два последних пункта являются полноценным ионизирующим и частично ионизирующим - третий снизу (УФ свет). А оставлять после себя наведенную радиацию может только гамма-излучение. Длина волны электромагнитного поля микроволновой печи - 12 см. Гораздо логичнее бояться видимого света, излучаемого лампочкой Ильича, ионизирующая способность которой на 3 порядка выше излучения микроволновки. Но, несмотря на очевидное, лампочек не боится никто, микроволновых печей - почти все.

Меняет ли высокочастотное излучение свойства продуктов.

Бытует мнение, что, побывав в микроволновке, продукты меняют свою физическую структуру. Одни связи якобы разрушаются, другие появляются, меняется заряд, полюс, градус, память - все что угодно. После всего этого безобразия полезные продукты питания превращаются в яд.

Микроволновое излучение, как было сказано выше, воздействует на полярные молекулы, которыми являются молекулы воды. На сегодня науке достоверно известно, что вода - аморфное тело и вообще не имеет структуры, если не находится в замерзшем состоянии. Как может эта самая структура измениться, если у аморфного тела ее нет вовсе?

Рождение подобного мифа связано, скорее всего, с понятием «структурированная вода», которое появилось благодаря всевозможным лженаукам типа гомеопатии и «бизнесменам», продающим «заряжающие» подносы для воды и прочие чудеса техники параллельных миров.

Электрическим током

Насколько прибор электробезопасен .

Опасения, будто бы микроволновая печка опасна в плане поражения электрическим током, в принципе, понятны. Для работы магнетрона требуется источник высокого напряжения - порядка 4 кВ. Если добавить к этому еще и мощность современной микроволновки, которая может достигать киловатта, то весь ужас человека, далекого от электрики, становится понятным. Тем не менее этот же человек совершенно спокойно пользуется полуторакиловаттным пылесосом и двухкиловаттной электроплитой.

Вспомните обычный кинескопный телевизор, который служил нам не одно десятилетие и продолжает служить по сей день. Напряжение на ускоряющем аноде его кинескопа достигает 30 кВ. Это почти на порядок выше напряжения на магнетроне. Если вскрыть микроволновку, то можно и под напряжение попасть. Но и в телевизоре ведь задняя крышка всего на четырех винтах! А теперь подумайте: много у вас знакомых, убитых током злого телевизора? Таким образом микроволновая духовка в плане электробезопасности ничем не отличается от любого другого бытового прибора.

Вредно ли излучение микроволновки для организма .

Да, СВЧ вредны для человека. Но ведь масса современных устройств работает на той же частоте: Wi-Fi модем, мобильник, смартфон. Работа с ними считается безопасной. Так вредно микроволновое излучение или невредно? Вредно, но лишь при превышении определенного уровня. Ваш мобильник излучает, но мощность его передатчика невелика. Хоть вы и держите его у самого виска, периодические разговоры по телефону особого вреда здоровью не нанесут. Другое дело - микроволновая печка. Мощность ее «передатчика» достигает тысячи ватт.

Но, во-первых, в отличие от мобильника, излучение магнетрона направлено не во все стороны, а в рабочую камеру. Во-вторых, и это главное, камера, как и ее дверца, имеют специальное покрытие, предотвращающее выход излучения за пределы рабочей области. Конечно, покрытие не задерживает СВЧ на 100%, но этого и не нужно. Вы не держите микроволновку у виска, как телефон, и не пользуетесь ею, часами уткнувшись носом в дверцу. Кроме того, интенсивность СВЧ убывает пропорционально квадрату расстояния.

Что по этому поводу говорят цифры? Открываем медицинские документы, нормирующие максимально допустимое безопасное для человека СВЧ излучение и читаем: не более 10 мкВт/см.кв. Много это или мало? Самое время посмотреть на рисунок ниже:

У самой дверцы микроволновой печи напряженность электромагнитного поля достаточно высока - 5 мВт/см.кв. Но уже на дистанции в полметра оно ослабевает на два порядка, а на расстоянии в полтора метра ниже максимально допустимого уровня вдвое. Таким образом, если вы не сидите со включенной микроволновкой буквально в обнимку, а пользуетесь ею не круглые сутки, то за свое здоровье можете не опасаться. Но ведь дверцу можно открыть? Можно, только магнетрон сразу же отключится, поскольку имеет защиту "от дурака". Эта же защита не даст сунуть руку (а кое-кому и голову) в работающий прибор, дабы проверить его исправность «на ощупь».

Как только вы откроете дверцу, автоматика снимет питание с магнетрона.

Таким образом исправная микроволновая печь при соблюдении элементарных правил эксплуатации, подробно описанных в прилагаемой инструкции, абсолютно безопасна для человека.