Microonde: principio di funzionamento e dispositivo

Il forno a microonde è uno degli strumenti indispensabili in cucina, senza il quale le casalinghe oggi hanno difficoltà. Tutti sanno come usarlo: mettete il piatto, premete i tasti 1-2 e aspettate 2-3 minuti, dopodiché rimane per ottenere il cibo già riscaldato. Tuttavia, poche persone capiscono il principio di funzionamento di un forno a microonde, cioè come funzionano i suoi elementi principali. Proviamo a capire questo problema.

Principio della microonde

Tutti i forni a microonde funzionano secondo lo stesso principio e l'elemento principale è un magnetron, uno speciale dispositivo in grado di emettere lunghezze d'onda corte e una frequenza di 2450 MHz. Nei dispositivi moderni, la sua potenza è di 700-1000 watt. Notare che durante il funzionamento diventa molto caldo, quindi vicino ad esso viene installata una ventola, che svolge diverse funzioni contemporaneamente: innanzitutto rimuove il calore dal magnetron, in secondo luogo fornisce la circolazione dell'aria nella camera del forno a microonde. A sua volta, questo garantisce un riscaldamento uniforme dei prodotti.

In realtà, questa è la base dell'intero principio del microonde: il magnetron emette onde corte ad alta frequenza, che influenzano il cibo e lo riscaldano. Naturalmente, una tale spiegazione è primitiva, ma fornisce anche l'opportunità di comprendere l'essenza del processo.

Spiegazione più dettagliata

Le microonde emesse da un magnetron passano nella camera di un forno attraverso una speciale guida d'onda, un canale con pareti metalliche che riflettono la radiazione magnetica. Dopo che queste onde entrano nella camera, influenzano il cibo e, più specificamente, le molecole d'acqua contenute in qualsiasi prodotto alimentare. Di conseguenza, i dipoli (molecole) sotto l'azione delle microonde iniziano a muoversi rapidamente, sfregandosi l'uno contro l'altro, il che contribuisce al rilascio di energia termica. Questo è il modo in cui il cibo viene riscaldato.

La particolarità delle microonde è che possono penetrare fino a 3 centimetri. Il volume rimanente del prodotto viene riscaldato dallo strato superiore. Questo principio di funzionamento del magnetron nel microonde spiega perché, dopo il riscaldamento, il cibo può essere caldo dall'alto e allo stesso tempo freddo all'interno. Il calore penetra profondamente a causa della naturale conducibilità termica.

Se hai utilizzato un dispositivo simile in precedenza, non puoi fare a meno di notare che sta ruotando durante il riscaldamento. Questo è necessario affinché le microonde raggiungano tutte le aree dei prodotti riscaldati.

Protezione da microonde

Dato il principio del microonde, è logico pensare ai pericoli che esso comporta per la salute umana. Ovviamente, le microonde emesse dal magnetron sono dannose per l'uomo. Tuttavia, dopo l'apertura della porta, il magnetrone arresta il suo lavoro, quindi una persona non può sentire fisicamente la propria influenza. E in modo che non vadano oltre la camera per il riscaldamento, viene fornita una protezione speciale. Tutte le sue pareti sono in metallo, che riflette le onde e non possono lasciare il dispositivo. Per quanto riguarda la porta a vetri (deve semplicemente essere, in modo che l'utente possa vedere il processo di riscaldamento o cottura), è coperta da una rete speciale, che riflette le microonde. Se questa griglia viene rimossa, le onde possono lasciare lo spazio della fotocamera e questo può davvero danneggiare una persona. È inaccettabile utilizzare un forno a microonde se c'è un danno, ad esempio una guarnizione della porta o la sua griglia.

A proposito, dato che il metallo riflette le microonde, non si dovrebbero usare utensili di metallo.

Design del dispositivo

Tutti i forni a microonde funzionano allo stesso modo, quindi hanno la stessa composizione di parti. In particolare, si possono distinguere i seguenti elementi strutturali:

1. Magnetron - l'unità principale, che è una fonte di microonde.
2. Una fotocamera con una passerella girevole e pareti metalliche che riflettono le onde radio.
3. Trasformatore per aumentare la tensione.
4. Porta con rete di sicurezza e vetro trasparente.
5. Schema di comunicazione e controllo.
6. Guida d'onda.
7. Ventola per il raffreddamento del magnetron.

Tutti questi elementi partecipano all'operazione del forno.

Funzionamento del magnetron

Come già accennato, il magnetron è il cuore del forno a microonde. È un diodo elettrovuoto costituito da un grande anodo cilindrico. L'anodo stesso è di rame, combina 10 settori della parete di rame.

Al centro del dispositivo c'è un catodo a stelo, all'interno del canale di cui si trova il filo. È inteso per l'emissione di elettroni. Affinché il dispositivo generi microonde, è necessario creare un campo magnetico nella cavità. A tale scopo vengono utilizzati magneti ad anello ad alta potenza, posizionati alle estremità della parte. E per creare l'emissione all'anodo serve una tensione pari a quattromila volt. Per ottenere questa tensione, entra in gioco un trasformatore a microonde. Il principio di funzionamento di qualsiasi modello assume la sua presenza.

Inoltre all'interno del dispositivo ci sono dei fili metallici che si collegano al catodo e quello all'antenna radiante. È da questo elemento che le microonde entrano direttamente nella guida d'onda stessa, da dove escono ed entrano nella camera con il cibo.

Controllo di potenza

Se la cottura richiede meno energia, il magnetrone può accendersi o spegnersi. Nella scienza, questa tecnologia è chiamata modulazione della larghezza di impulso.

Affinché un dispositivo con una potenza di 400 W ne distribuisca la metà per 20 secondi, viene attivato per 10 secondi, dopodiché l'alimentazione viene disattivata per gli stessi 10 secondi. Certo, tutto questo sta accadendo in piena automazione.

Raffreddamento del magnetron

Si noti che durante il funzionamento il dispositivo emette un grande quantità di calore quindi, deve essere raffreddato. Per questo, il dispositivo stesso è installato in un radiatore a piastra e un dispositivo di raffreddamento è posizionato nelle vicinanze. Soffia un radiatore e rimuove il calore dal magnetron. Se la ventola non funziona, il dispositivo può semplicemente surriscaldarsi durante il funzionamento e fallire banalmente. Ma al fine di prevenire questo, è inoltre dotato di un fusibile termico speciale - un dispositivo di protezione.

Assegnazione dei fusibili

Affinché la griglia e il magnetron non si surriscaldino, in alcuni modelli sono installati speciali fusibili termici (interruttori termici). Possono essere diversi. In particolare, la differenza principale risiede nella quantità di calore che possono sopportare.

Questo dispositivo è abbastanza semplice in termini di lavoro. È realizzato in lega di alluminio, fissato mediante un attacco a flangia, che assicura un contatto affidabile con l'area in cui viene misurata la temperatura. All'interno del case c'è una piastra bimetallica in grado di resistere a una certa temperatura. E se il valore della temperatura supera un certo limite, la piastra viene compressa e attiva lo spintore e apre il circuito del gruppo di contatti. La fornitura di energia elettrica all'unità si interrompe, il magnetrone si spegne e gradualmente si raffredda, il piatto ritorna nella sua posizione originale mentre il magnetron si raffredda. Dopo un certo tempo, i contatti vengono nuovamente chiusi.

Ecco un semplice principio del microonde, in particolare il fusibile dal surriscaldamento. Si noti che nei modelli economici questo elemento può essere assente, poiché non è assolutamente necessario per il normale funzionamento del dispositivo. Questo è solo un elemento di protezione che aumenta l'affidabilità e la durata del forno, niente di più.

Il ruolo del refrigeratore

Parlando di come funziona il forno a microonde, il principio di funzionamento deve essere spiegato prendendo in considerazione tutti gli elementi strutturali che possono essere applicati in esso. Il dispositivo di raffreddamento è uno di questi. Ovviamente, questo è un componente importante del sistema, senza il quale il dispositivo e il funzionamento del microonde non saranno completi.

I suoi compiti:

1. Raffreddamento del magnetron. Questo è il compito più importante, senza il quale il magnetron brucerebbe il primo giorno di utilizzo del forno.
2. Raffreddamento di altri componenti che generano calore durante il funzionamento. In particolare, stiamo parlando di chip.
3. Nei modelli in cui è presente una griglia, il dispositivo di raffreddamento produce un termostato di raffreddamento.
4. Creare una pressione eccessiva nella camera in cui si trova il cibo. Per questo motivo, i vapori e l'aria vengono scaricati attraverso i percorsi di ventilazione.

Molto spesso per le prestazioni di tutte queste funzioni è sufficiente una sola ventola. A causa delle aperture del condotto dell'aria nella camera, l'aria stessa si diffonde in modo uniforme.

Dispositivo della fotocamera

In linea di principio, la fisica del microonde non è difficile, perché sin da scuola si sa che forti radiazioni elettromagnetiche sono pericolose per l'uomo. Viene dal magnetron ed entra nella camera con il cibo, quindi in questo dispositivo è necessario un forte sistema di protezione multi-livello.

L'intera camera di lavoro è coperta di smalto all'interno che blocca la radiazione elettromagnetica. Sopra è un involucro metallico che impedisce la penetrazione delle onde nella stanza. E per proteggere la porta di vetro fornisce maglia d'acciaio con piccole celle: blocca le radiazioni con una frequenza fino a 2450 Hz e una lunghezza d'onda fino a 12 cm.

Si noti che la porta è il punto più debole attraverso cui le microonde possono perdere, quindi dovrebbe essere il più aderente possibile al corpo e non avere spazi vuoti. Se c'è una lacuna, il funzionamento del dispositivo è vietato. In questo caso, è necessario fissare le cerniere della porta e riportarla nella posizione originale.

Inoltre, l'algoritmo di funzionamento a microonde prevede l'uso di uno speciale dispositivo di protezione contro l'accensione a porta aperta. Un tale sistema può essere implementato in diversi modi, i microinterruttori più comunemente usati che controllano la posizione della porta. Questi interruttori possono disattivare il magnetron, trasmettere informazioni sulla posizione della porta all'unità di controllo.

Pannello di controllo

È su qualsiasi modello Nei dispositivi più vecchi, il pannello di controllo è rappresentato come solo due (o anche uno) interruttori meccanici. Uno imposta la modalità di funzionamento (riscaldamento, scongelamento, ecc.), Un'altra volta. Lo schema è primitivo, ma funzionante e semplice.

Tuttavia, i modelli moderni sono dotati di un ampio pannello a sfioramento. Tali pannelli di controllo forniscono all'utente una grande funzionalità e anche la possibilità di programmare la modalità. Ad esempio, è possibile impostare un tempo specifico per iniziare a riscaldare il cibo, la durata del processo, è possibile anche specificare cibo o piatti che verranno riscaldati. E anche se sembra che tali dispositivi siano più sofisticati, ci sono alcune differenze tecniche. Il pannello di controllo elettronico non cambia il modo in cui funziona il forno a microonde.

Unità di controllo

C'è un dispositivo di comando in ogni dispositivo (non solo nei forni a microonde), dove in un determinato momento deve essere eseguita questa o quella azione. Grazie ad esso sono fornite varie funzioni. In particolare, il dispositivo con il suo aiuto può mantenere la temperatura impostata, accendere o spegnere il forno dopo l'operazione impostata.

Nei vecchi forni a microonde, questo dispositivo è rappresentato come due interruttori elettromeccanici: sono responsabili delle funzioni sopra descritte e svolgono un ruolo importante nel dispositivo generale del forno a microonde. Naturalmente, nel tempo, l'elettronica si è evoluta e, come risultato, sono comparse unità di controllo completamente elettroniche. Ora nei forni a microonde (e non solo in essi) vengono utilizzati microprocessori e programmi speciali, secondo i quali il dispositivo può eseguire una o l'altra funzione:

1. Orologio incorporato
2. Scongelamento del cibo
3. Bip circa il completamento del processo di scongelamento, cottura o riscaldamento degli alimenti.

conclusione

Ora capisci più precisamente come funziona il microonde. Il principio di funzionamento di questo dispositivo è relativamente semplice. È basato sulle leggi elementari della fisica.

Risolviamo ciò che abbiamo imparato: un magnetron (l'elemento principale di un forno a microonde) emette onde radio molto corte ad alta frequenza. Agiscono sulle molecole d'acqua, a causa delle quali iniziano a muoversi attivamente. Questo processo è accompagnato dal rilascio di calore. Tenendo conto del fatto che le onde penetrano superficialmente nel cibo, solo la superficie dei prodotti viene riscaldata e quindi, a causa della naturale conduttività termica, il calore passa nelle profondità.

Questo è il principio base del microonde. Il dispositivo e gli elementi principali che abbiamo discusso in questo articolo. Tutti loro sono classici e sono utilizzati in tutti i modelli di qualsiasi produttore. Al momento, lo schema di lavoro sopra descritto è l'unico, sebbene diversi produttori possano utilizzare moduli diversi in qualsiasi parametro. Ad esempio, in un modello è possibile utilizzare un magnetron più potente, che può riscaldare il cibo molto più velocemente. In altri modelli compatti, questo elemento potrebbe avere una bassa potenza, che consente di creare un dispositivo di piccole dimensioni. Ci sono centinaia di differenze simili, ma il principio di funzionamento non cambia completamente da questo. Naturalmente, un magnetron più forte determina quanto un forno a microonde funziona in tempo per riscaldare alimenti dello stesso volume. Pertanto, se non ti piace aspettare, è meglio scegliere un modello più potente.

Questo è tutto. Abbiamo completamente smontato il dispositivo di questo articolo domestico tecnologia e ha risposto alla maggior parte delle domande ad esso associate.