Mikrovlnná trouba. Systém. Princip činnosti | Mistr Cog. Vše dělané ručně!

Mikrovlnná trouba, známá také jako mikrovlnná trouba, super vysokofrekvenční trouba nebo mikrovlnná trouba, je dnes jedním z nejoblíbenějších domácích elektrických spotřebičů.

Jeho účelem je rychlá příprava, ohřívání a rozmrazování potravin.

Trocha historie

8. října 1945 – Percy Spencer, obyvatel Massachusetts, patentoval svůj vynález a stal se jeho tvůrcem.

První mikrovlnné trouby, určené pro armádní jídelny a velké restaurace, byly skříně vysoké 175 cm a vážící 340 kg. Kompaktnější domácí kamna se začala vyrábět v roce 1955.

První sériově vyráběná mikrovlnná trouba pro domácnost byla vydána japonskou společností Sharp v roce 1962. Zpočátku byla poptávka po novém produktu nízká. V SSSR byly mikrovlnné trouby vyráběny závodem ZIL.

Princip činnosti

Princip činnosti mikrovlnné trouby je založen na zpracování produktu umístěného uvnitř zařízení mikrovlnami (mikrovlnné záření). Tyto vlny narážejí na přímou linku a odrážející se od stěn ohřívají jídlo.

Potravinářské výrobky obsahují mnoho látek: minerální soli, tuky, cukr, voda.

Mikrovlny vyžadují ke svému fungování dipólové molekuly. Jsou nabité jak kladně, tak záporně. V zelenině, ovoci a masných výrobcích je těchto molekul více než dost. Průměrná koncentrace například v kilogramu ryb je několik milionů částic. V normálním prostředí, bez elektrického pole, jsou molekuly v chaotickém stavu. Jakmile ale magnetron v mikrovlnné troubě začne pracovat, částice se seřadí v určitém pořadí. Kladně nabité jdou jedním směrem a záporně nabité jdou druhým směrem. V okamžiku změny polarity molekula změní svůj směr na opačný a otočí se o 180 stupňů.

Magnetron, který každá mikrovlnná trouba obsahuje, přeměňuje elektrickou energii na super-vysokofrekvenční elektrické pole o frekvenci 2450 megahertzů (MHz), které interaguje s molekulami vody v potravinách. Mikrovlny „bombardují“ molekuly vody v potravinách a způsobují, že se otáčejí milionykrát za sekundu a vytvářejí molekulární tření, které jídlo zahřívá. Každý hertz se rovná jedné oscilaci za sekundu. Pole se během jedné vlny změní dvakrát. Po zapnutí trouby se částice zrychlí a začnou se o sebe třít, čímž se zvýší teplota v komoře.

Toto tření způsobuje značné poškození molekul potravin, jejich lámání nebo deformaci. Jednoduše řečeno, mikrovlny způsobují rozklad a změny molekulární struktury potravin prostřednictvím procesu záření.

Mikrovlny pracují pouze v relativně malé povrchové vrstvě potravin, neproniknou hlouběji než 1-3 cm. K ohřevu produktů tedy dochází díky dvěma fyzikálním mechanismům – ohřevu povrchové vrstvy mikrovlnami a následnému pronikání tepla do hloubky produktu vlivem tepelné vodivosti. Rovnoměrného ohřevu je dosaženo také otáčením desky, na které je umístěn ohřívaný výrobek.

Hlavní součásti a části mikrovlnné trouby

Mikrovlnná trouba se skládá z několika základních částí:

• Kovové tělo s kovovými dvířky a izolovanou pokovenou komorou;
• Magnetron v mikrovlnné troubě je ve skutečnosti velmi vysokofrekvenční emitor;
• Vlnovod, kterým je záření přenášeno do izolované komory.
• Vysokonapěťový transformátor pro napájení magnetronu.
• Otočný talíř pro rovnoměrnější ohřev jídla;
• Ovládací deska pro různé režimy, časovač atd.;
• Fanoušek.

Nyní se blíže podíváme na hlavní prvky mikrovlnné trouby.

Magnetron

1. Kovová krytka je umístěna na keramickém izolátoru 2.
3. Vnější plášť magnetronu.
4. Příruba s otvory pro upevnění.
5 Prstencové magnety slouží k rozložení magnetického pole.
6. Keramický válec pro izolaci antény.
7. Chladič slouží k lepšímu chlazení.
8. Filtrační box.
9. Spojovací jednotka magnetronu s napájecím zdrojem obsahuje přechodové kondenzátory, které spolu s tlumivkami tvoří mikrovlnný filtr na ochranu před pronikáním mikrovlnného záření z magnetronu.
10. Napájecí svorky.

Rádiové vlny o frekvenci 2450 MHz generuje speciální zařízení – magnetron, což je elektrovakuová dioda. Právě toto zařízení generuje v komoře ultravysokofrekvenční vlny, které působí na molekuly v potravině, což má za následek zahřívání. Má masivní měděnou válcovou anodu, kulatého průřezu a rozdělenou na 10 sektorů, které mají stejné měděné stěny.

Uprostřed této struktury je tyčová katoda, uvnitř které je vlákno. Katoda slouží k vyzařování elektronů. Na koncích magnetronu jsou silné prstencové magnety, které uvnitř magnetronu vytvářejí magnetické pole, které je nezbytné pro generování mikrovlnného záření. Na anodu je přivedeno napětí 4000 voltů a na vlákno 3 volty. Dochází k intenzivní emisi elektronů, které jsou zachycovány elektrickým polem o vysoké intenzitě. Geometrie komor rezonátoru a anodové napětí určují generovanou frekvenci magnetronu.

Vlnovod

Energie je shromažďována pomocí drátěné smyčky připojené ke katodě a vyvedena do emitorové antény. Z antény vstupuje mikrovlnné záření do vlnovodu a odtud do mikrovlnné komory.

Dveře mikrovlnné trouby

Při výrobě pecí je věnována velká pozornost dvířkům. V mikrovlnných troubách nejsou dvířka pouze dekorativním prvkem, musí poskytovat dobrou ochranu před únikem mikrovln ven a také fungovat jako druh pojistky. Princip je velmi jednoduchý: pokud během provozu otevřete dvířka, aktivuje se zámek a proces generování mikrovln se zastaví. Přes zdánlivou jednoduchost je konstrukce dveří poměrně složitá, protože je spojena s bezpečným provozem celého zařízení.

Činnost dveřních spínačů je uvedena v tabulce níže:

Dvířka mikrovlnné trouby musí:

1. těsně přiléhají k tělu zařízení. Velké mezery brání použití zařízení. Důvod je jednoduchý: dvířka fungují jako jakýsi štít proti mikrovlnnému záření, a pokud je mezera dostatečně velká, může záření proniknout i za varnou komoru. Toto záření je zdraví nebezpečné.
2. Obvod dveří je vybaven vysokofrekvenčním škrtícím ventilem. Toto zařízení slouží ke snížení radiace na přijatelnou úroveň.
3. v době odlévání těleso dveří obsahuje mnoho přísad, pomocí kterých je dosaženo vysokého procenta absorpce záření. Samozřejmě si nelze být zcela jistý 100% absorpcí záření, ale není pochyb o tom, že zbytkové vlny nepředstavují nebezpečí nebo významnou újmu pro lidské zdraví.

Fan

Standardní výstupní výkon magnetronů používaných v domácích mikrovlnných troubách je 800 wattů.

Magnetron při provozu generuje velké množství tepla, proto je jeho tělo umístěno v deskovém radiátoru, který musí být při provozu vždy ofukován proudem vzduchu z vestavěného ventilátoru mikrovlnné trouby. Při přehřátí magnetron často selže, proto je vybaven ochranou – tepelná pojistka.

Vysokonapěťový transformátor

Magnetron se aktivuje, jakmile přijme dostatečné napětí. Na anodu je přivedeno napětí asi 4000 voltů a na vlákno 3 volty. Těchto hodnot je dosaženo dostatečným výkonem vysokonapěťového transformátoru, protože standardní výstupní výkon magnetronů používaných v domácích mikrovlnných troubách je 800 W.

Správní rada

Magnetron generuje na maximální výkon. Pokud je k vaření potřeba méně energie, dosáhne se toho zapnutím magnetronu na určitou dobu a následnou pauzou.

Ovládací deska prodlužuje nebo zkracuje intervaly zapnutí a vypnutí v závislosti na zvoleném režimu napájení.

Nejjednodušší ovládací deska se dvěma přepínači: provozní režim a výkon. Existují ovládací desky s běžnými tlačítky a dotykovými tlačítky. Kromě toho může mít řídicí deska displej s hodinami, časovačem a dalšími mikrovlnnými režimy. Některé modely mají režim dialogu, recepty, přístup k internetu atd.

Pro napájení řídicí desky je použit přídavný napájecí zdroj (transformátor, usměrňovač, kondenzátory atd.).

Elektrické schéma

Všechny modely mikrovlnné trouby pro domácnost jsou vyrobeny podle stejného designu a hlavní jednotky jsou umístěny na standardních místech. Předchozí generace techniky se liší pouze provedením ovládacího rozhraní.

Podívejme se na schéma hlavních jednotek mikrovlnné trouby

Napětí ~220 voltů je přiváděno do primárního vinutí přes speciální řídicí obvod. silový transformátor. Poté je pomocí výkonového transformátoru přiváděno vysoké napětí do obvodu pro zdvojení napětí sestaveného na vysokonapěťových prvcích. VD1, C1.

Odpor R1 má jmenovitou hodnotu 1 až 10 Mohm a je potřeba k zajištění vybití kondenzátoru C1 při vypnutí trouby. V importovaných kondenzátorech je odpor namontován uvnitř.

Bezpečnostní dioda VD2 slouží k ochraně transformátoru před přehřátím v případě zkratu v magnetronu nebo nadměrného zvýšení napětí na kondenzátoru C1.

Když dojde ke zkratu, prudce se zvýší proud v sekundárních vinutích, což vede ke zvýšení proudu v primárních vinutích a spálení pojistky. Mikrovlnné trouby jsou vybaveny síťovými (na vstupu 220V) a vysokonapěťovými (v sekundárním okruhu výkonového transformátoru) pojistkami.

Pokud změříte napětí na katodě magnetronu, bude se rovnat -4000 voltům (záporné), což znamená, že napětí na anodě vůči katodě se bude rovnat +4000 voltům.

Napájecí zdroj magnetronu zajišťuje generování napájecích napětí:
Anodové napětí Ua = 4000 voltů A = 300 mA.
Topné napětí U = 3,15 voltu A = 10 ampér.

Jednoduché schéma mikrovlnné trouby

Schéma mikrovlnné trouby s mechanickým spínačem

K prodeji jsou tři typy zařízení: klasické, s grilem, s konvekcí a grilem. V běžné troubě můžete jídlo ohřát, rozmrazit a to je vše. Zatímco přítomnost grilu a konvekce rozšiřuje možnosti zařízení. Přídavné prvky samozřejmě výrazně zvyšují náklady na troubu a zvyšují spotřebu energie.

Schéma mikrovlnné trouby s grilem a konvekčním ventilátorem

Grily s topnými tělesy jsou univerzální. Jejich údržba je poměrně snadná – čistit a vyměňovat. Trubky mohou být umístěny buď nahoře, nebo dole. Existují však modely se dvěma topnými tělesy a dokonce i s pohyblivým grilem, kde se topné těleso během vaření sníží a vrátí se na místo, když je zařízení vypnuto.

Konvekční modely jsou vybaveny ventilátorem, který vám umožní efektivně smažit jídlo. Jídlo se propeče rovnoměrně a ve výsledku je pokryto křupavou kůrkou. V troubách s grilem můžete smažit kuře, koláče a další pokrmy. To vše dohromady nahrazuje klasickou troubu. Ventilátor rozvádí teplo rovnoměrně po celé komoře.

Moderní zařízení jsou vybavena elektronickou jednotkou a výkonový transformátor je nahrazen účinnějším měničem.

Některé modely mikrovlnných trub mají interaktivní režim, kdy se doporučení zobrazují na displeji při vaření pokrmu.

Může být také mikrovlnná trouba s vestavěnými recepty na vaření. Chcete-li zahájit proces vaření, musíte zadat typ produktu, množství a recept. Připravené programy umožňují zvolit optimální režim a přesnou dobu vaření.

Některé modely jsou vybaveny komunikačním portem pro přístup k internetu. Díky tomu je možné stahovat nové recepty a získávat informace o obsahu kalorií.

BEZPEČNOSTNÍ OPATŘENÍ PŘI PRÁCI S MIKROVLNNÝMI TROUBAMI

1. Neprovozujte troubu s otevřenými dvířky nebo mřížkou.
2. Není dovoleno dělat díry do těla.
3. Nenechávejte ve vlnovodu zbytky instalace.
   Nečistoty naruší šíření mikrovln ve vlnovodu,
   a v důsledku toho bude mikrovlnná trouba vyzařovat záření.
4. Vždy vybijte kapacitu (kondenzátor) v napájecích obvodech magnetronu kouskem izolovaného drátu (protože rezistor, který vybíjí kondenzátor, někdy selže).

Pomocí níže uvedeného schématu můžete sestavit nejjednodušší detektor mikrovlnné energie: