Греется магнетрон в микроволновке: Почему сильно греется магнетрон в микроволновке

Микроволновка

il Capitano 03.07.2009 — 10:39

Доброго времени суток всем!
Вчера купил новую микроволновку, и удаляя упаковку, не разобравшись оторвал слюдяную заглушку на окошке волновода (заглушка при этом сломалась). В старой микроволновке такой хреновины не было, вот я и подумал что это часть защитной упаковки.
Подскажите насколько эта заглушка нужна, какую функцию выполняет? Как понимаю, она лишь защищает магнетрон от возможного попадания грязи, поэтому ее отсутствие не критично. Если она нужна ля чего-то еще — напишите, пожалуйста (возможно она металлизирована, но точно определить не могу).
И еще — скажите как сильно у вас греется корпус микроволновки. Старая у меня не сильно грелась, новая после 5-10 мин. обжигает руки в районе магнетрона (правда корпус — нержавейка).
Заранее спасибо за помошь!

прОст 03.07.2009 — 23:29

В старой микроволновке такой хреновины не было

странно, а чем окно волновода было закрыто?

Как понимаю, она лишь защищает магнетрон от возможного попадания грязи, поэтому ее отсутствие не критично.

работать без нее будет, но не долго, грязь попавшая в волновод будет гореть, вонять и прочее, потом начнет искрить и….
купить за 50руб пластинку слюды и вырезать по фозме старой нетрудно

после 5-10 мин. обжигает руки в районе магнетрона

ИМХО это не нормально, вентилятор работает?

Coolaz 04.07.2009 — 12:30

Наверное, стоит с ремонтниками пообщаться лично, показать.

FLEX19 04.07.2009 — 22:47

у меня тоже заглушка развалилась при мойке. печь работает как работала, просто грязь надо удалять вовремя и не допускать загрязнения отверствия 😊

il Capitano 06.07.2009 — 09:58

Всем спасибо за ответы.

прОстстранно, а чем окно волновода было закрыто?

Тоже заглушкой, но она ни чем не выделялась — материал твердый, возможно что-то типа пластика, закреплена намертво, цвет такой же как у стенок микроволновки, о ее наличии я даже не догадывался, обнаружил когда стал с новой сравнивать.

прОст
работать без нее будет, но не долго, грязь попавшая в волновод будет гореть, вонять и прочее, потом начнет искрить и….
купить за 50руб пластинку слюды и вырезать по фозме старой нетрудно

Мне не нравится сама идея какой-то слюдяной хреновины в микроволновке, смотрится уепищно, честно говоря. Да и ее долговечность вызывает сомнения. Если будет искрить, заглушку поставлю, конечно, пока посмотрим.

прОст
ИМХО это не нормально, вентилятор работает?

Вентилятор работает.

Alex_F 06.07.2009 — 10:23

прОст
купить за 50руб пластинку слюды

где?

V.G.life 06.07.2009 — 11:18

Купил специальный пластиковый колпак, размером под вращающуюся тарелку микроволновки. Исключает появление каких то ошмётков на внутренней поверхности камеры и дверце, только пар. Если гриля нет-очень гигиенично.

Freemason 06.07.2009 — 11:47

Слюду купить можно в сервисных центрах, ремонтирующих микроволновки (удобнее всего — у них размеры под определенную модель есть) либо в магазинах, торгующих радиодеталями (вроде московского «Чип и Дип»), но там слюда в здоровенных листах — придется вырезать.
А совсем без слюды плохо — искрит.

Pug 06.07.2009 — 19:15

В моей микроволновке окошко магнетрона закрыто плотным картоном. 15 лет — полёт нормальный.

13mm 07.07.2009 — 10:12

Электрокартон?!
В моей даёве пластмассовая заглушка — никогда не думал, что может быть как-то иначе.

il Capitano 07.07.2009 — 10:26

13mm
Электрокартон?!
В моей даёве пластмассовая заглушка — никогда не думал, что может быть как-то иначе.

Да я вот тоже не думал что частью современнго технологичного устройства может быть кусок слюды 😊 Флинтстоун печь, блин 😀

who 07. 07.2009 — 12:14

вчера в ашанчике пооткрывал все печки на стелаже, какие смог — за редким исключением, заглушек уже нет..
так что в ашане слюда есть, но мало… 😊
в 15-летнем самсунге без (!) гриля\конвекции стоит пластиковая заглушка

прОст 09.07.2009 — 02:51

прОст

купить за 50руб пластинку слюды

где?

в подходящую видел Питере на Юноне видел в 2х местах
-по 10р с надписью «слюда»
-по 50р с надписью «слюда для икроволновок» 🙂

Да я вот тоже не думал что частью современнго технологичного устройства может быть кусок слюды Флинтстоун печь, блин

а чем плоха слюда? дешева, инертна,теплостойка, небольшой tgδ,негорюча.
пластик может какой и пойдет, но только в печках без гриля, керамику ставить? — Дороже в несколько раз, а производитель экономит на всем

кстати

В моей микроволновке окошко магнетрона закрыто плотным картоном

прессованная сюда довольно похожа на картон

В микроволновой печи скрывается мощное и опасное СВЧ оружие / Хабр

Добрый день, уважаемые хабровчане.

Этот пост будет про недокументированные функции микроволновой печи. Я покажу, сколько полезных вещей можно сделать, если использовать слегка доработанную микроволновку нестандартным образом.

В микроволновке находится генератор СВЧ волн огромной мощности

Мощность волн, которые используются в микроволновке, уже давно будоражит моё сознание. Её магнетрон (генератор СВЧ) выдаёт электромагнитные волны мощностью около 800 Вт и частотой 2450 МГц. Только представьте, одна микроволновка вырабатывает столько излучения, как 10 000 wi-fi роутеров, 5 000 мобильных телефонов или 30 базовых вышек мобильной связи! Для того, что бы эта мощь не вырвалась наружу в микроволновке используется двойной защитный экран из стали.

Вскрываю корпус

Сразу хочу предупредить, электромагнитное излучение СВЧ диапазона может нанести вред вашему здоровью, а высокое напряжение вызвать летальный исход. Но меня это не остановит.
Сняв крышку с микроволновки, можно увидеть большой трансформатор: МОТ. Он повышает напряжение сети с 220 вольт до 2000 вольт, что бы питать магнетрон.

В этом видеоролике я хочу показать, на что способно такое напряжение:

Антенна для магнетрона

Сняв магнетрон с микроволновки я понял, что включать просто так его нельзя. Излучение распространится от него во все стороны, поражая всё вокруг. Не долго думая я решил смастерить направленную антенну из кофейной банки. Вот схема:

Теперь всё излучение направленно в нужную сторону. На всякий случай я решил проверить эффективность этой антенны. Взял много маленьких неоновых лампочек и выложил их на плоскости. Когда я поднёс антенну с включенным магнетроном, то увидел, что лампочки загораются как раз там где нужно:

Необычные опыты

Сразу хочу отметить, СВЧ значительно сильнее влияет на технику, чем на людей и животных. Даже в 10 метрах от магнетрона, техника давала сильные сбои: телевизор и муз-центр издавали страшный рычащий звук, мобильный телефон вначале терял сеть, а потом и вовсе завис.

Особо сильное влияние магнетрон оказывал на wi-fi. Когда я поднёс магнетрон близко к музыкальному центру, с него посыпались искры и к моему удивлению он взорвался! При детальном осмотре обнаружил, что в нём взорвался сетевой конденсатор. В этом видео я показываю процесс сборки антенны и влияние магнетрона на технику:

Используя не ионизирующее излучение магнетрона можно получить плазму. В лампе накаливания, поднесённой к магнетрону, зажигается ярко светящийся желтый шар, иногда с фиолетовым оттенком, как шаровая молния. Если вовремя не выключить магнетрон, то лампочка взорвётся. Даже обычная скрепка, под воздействием СВЧ превращается в антенну. На ней наводится ЭДС достаточной силы, что бы зажечь дугу и расплавить эту скрепку. Лампы дневного света и «экономки» зажигаются на достаточно большом расстоянии и светятся прямо в руках без проводов! А в неоновой лампе электромагнитные волны становятся видимыми:

Хочу вас успокоить, мои читатели, ни кто из моих соседей не пострадал от моих опытов. Все ближайшие соседи сбежали из города, как только в Луганске начались боевые действия.

Техника безопасности

Я настоятельно не рекомендую повторять описанные мною опыты потому, что при работе с СВЧ требуется соблюдать особые меры предосторожности. Все опыты выполнены исключительно с научной и ознакомительной целью. Вред СВЧ излучения для человека ещё не до конца изучен. Когда я близко подходил к рабочему магнетрону я чувствовал тепло, как от духовки. Только изнутри и как бы точечно, волнами. Больше ни какого вреда я не ощутил. Но всё же настоятельно не рекомендую направлять рабочий магнетрон на людей. Из-за термического воздействия может свернуться белок в глазах и образоваться тромб в крови. Так же ведутся споры о том, что такое излучение может вызвать онкологические и хронические заболевания.

Необычные применения магнетрона

1 — Выжигатель вредителей. СВЧ волны эффективно убивают вредителей, и в деревянных постройках, и на лужайке для загара. У жучков под твёрдым панцирем есть влагосодержащее нутро (какая мерзость!). Волны его в миг превращают в пар, при этом не причиняя вреда дереву. Я пробовал убивать вредителей на живом дереве (тлю, плодожорок), тоже эффективно, но важно не передержать потому, что дерево тоже нагревается, но не так сильно.
2 — Плавка металла. Мощности магнетрона вполне хватает для плавки цветных металлов. Только нужно использовать хорошую термоизоляцию.
3 — Сушка. Можно сушить крупы, зерно и т. п. Преимущество этого метода в стерилизации, убиваются вредители и бактерии.
4 — Зачистка от прослушки. Если обработать магнетроном комнату, то можно убить в ней всю нежелательную электронику: скрытые видеокамеры, электронные жучки, радиомикрофоны, GPS слежение, скрытые чипы и тому подобное.
5 — Глушилка. С помощью магнетрона легко можно успокоить даже самого шумного соседа! СВЧ пробивает до двух стен и «успокаивает» любую звуковую технику.

Это далеко не все возможные применения испытанные мной. Эксперименты продолжаются и вскоре я напишу ещё более необычный пост. Всё же хочу отметить, что использовать так микроволновку опасно! Поэтому лучше так делать в случаях крайней необходимости и при соблюдении правил безопасности при работе с СВЧ.

На этом у меня всё, соблюдайте осторожность при работе с высоким напряжением и микроволнами.

Pемонт микроволновки своими руками

Техники в наших домах становится все больше, что делает жизнь более комфортной. Но любая техника когда-то ломается. Чтобы не ждать мастера, можно попытаться устранить поломки самому. В этой статье будем говорить о микроволновых печах и способах устранения их неполадок. Ремонт микроволновки своими руками, в основном, сводится к определению пострадавшего блока и его замене на исправный.

Изредка необходимо заменить детали. 

Содержание статьи

Устройство микроволновой печи

Ремонт микроволновки своими руками пойдет проще, если вы будете хоть немного представлять себе ее строение и функции элементов. Зная алгоритм работы и какая деталь за что отвечает, проще определять причины поломки.

СВЧ или микроволновая печь, микроволновка — это все об одном устройстве

Питание магнетрона

Для начала рассмотрим алгоритм работы микроволновки. Основной рабочий элемент — магнетрон. Именно он вырабатывает волны, посредством которых греется пища. Но на него надо подавать высокое напряжение, потому питание (220 В) сначала подается на высоковольтный трансформатор, с выхода которого уже уходит 2000 Вт. После трансформатора стоят диод и конденсатор, которые поднимают напряжение еще в два раза. На магнетрон поступает уже порядка 4 кВт. Вот тут и начинается генерация микроволн. Для того чтобы во время проблем с питанием магнетрон не сгорел, в цепи питания установлен плавкий предохранитель.

При его перегорании печка в работу не включается.

Основные рабочие узлы микроволновки

Излучаемые магнетроном волны попадают в рабочую камеру, где, отражаясь от стенок, концентрируются в зоне установки посуды с пищей. Так как при работе магнетрон сильно греется, его обдувает вентилятор. Теплый воздух также поступает в камеру, что ускоряет обогрев.

Чтобы избежать перегрева магнетрона, который в этом случае может выйти из строя, в цепи его питания стоит термопредохранитель. При нарушениях режима работы (вентилятор не работает или не справляется с охлаждением) этот предохранитель перегорает. Тогда возникает ситуация, когда микроволновка работает но не греет. В этом случае крутится тарелка, горит лампочка, но пища не разогревается.

Блокировка дверок

Излучаемые магнетроном волны могут «разогреть» все, что попадается у них на пути. Потому микроволновая печь не должна работать при открытой двери. Все волны должны остаться внутри камеры. Потому в цепи питания трансформатора установлены блокировочные кнопки. Они замыкаются только когда дверка закрыта, дверные защелки замыкают контакты, питание подается на трансформатор.

Основные функциональные элементы

Иногда микроволновка не включается именно потому, что не работает блокировка дверок. Это может быть посторонний предмет, который попал в отверстия для дверных защелок, подгоревшие или разболтавшиеся контакты. В этом случае ремонт микроволновки своими руками состоит в замене контактной группы. С этим можно справиться самостоятельно.

Подвижный столик

Чтобы пища в микроволновке разогревалась равномерно, в ней установлен подвижный стеклянный столик. В нижней части камеры имеется направляющий ролик, на который устанавливается стеклянная столешница-тарелка. На днище столешницы имеются определенной формы выступы, которые цепляются за выступы направляющего ролика. Так как тарелка-столешница имеет большие размеры, чтобы она не перекашивалась, под нее устанавливается пластиковое кольцо с небольшими колесиками. Оно облегчает движение столика.

Микроволновка не греет. Одна из причин — не крутится столик

Ролик приводится в движение моторчиком, который получает питание при закрытии дверки. Иногда микроволновка работает, но греет пищу неравномерно потому что перестал вращаться столик. Это можно увидеть через закрытую дверку. Причина — выход из строя моторчика, поломка кольца с роликами. В этом случае ремонт микроволновки своими руками — заменить моторчик или направляющее кольцо.

Вид сзади при снятой крышке

Знать, как работает микроволновка для самостоятельного ремонта недостаточно. Надо еще иметь представление как выглядят детали, где они расположены. Начинать ремонт микроволновки своими руками придется со снятия кожуха. Все элементы находятся под ним.

Тыльная сторона микроволновки

Моделей микроволновых печей немало, но компоновка обычно одинаковая. Магнетрон и цепь его питания находится с правой стороны (если смотреть сзади). Тут же находится и вентилятор. Слева стоит блок управления, там же находятся замки и блокирующие устройства дверки. Вот, собственно, и все.

Самостоятельный ремонт микроволновой печи

Теперь, когда вы имеете представление об устройстве микроволновки, алгоритме ее работы, можно приступать к устранению неисправностей. При работе надо соблюдать несколько правил:

• Работы проводить только после того как вытащен шнур из розетки. После этого необходимо разрядить высоковольтный конденсатор. Разряд конденсатора — обязательная процедура после каждого включения в сеть. Даже если микроволновка не работает.
• Не включать магнетрон при открытой дверке, тем более если он вынут со своего места.

  Ремонт микроволновки своими руками требует соблюдения некоторых правил

• При ремонте заменять детали на аналогичные. Даже небольшие отклонения могут привести к серьезным изменениям в работе.
• После ремонта тщательно удалять все лишнее из камеры, волновода, с элементов.
• При включении микроволновой печи для проверки обязательно ставить что-то внутрь. Хоть стакан с водой или пустую тарелку. Запуск микроволновки без нагрузки приводит к выходу ее из строя.

Правила несложны, но выполнять их обязательно. Иначе или оборудование испортиться, или вашему здоровью будет нанесен серьезный вред.

И еще один совет. В процессе разборки, фотографируйте участок ДО начала работы. Потом будет проще восстанавливать.

Не включается совсем

Очень неприятно, если микроволновка не включается. Но обычно эта проблема устраняется просто. Сложных поломок не так и много. Итак, вот что может стать причиной:

• Проблемы с электропитанием. Магнетрон требователен к питанию. Если напряжение слишком низкое, он попросту может не включиться. Решение — установка стабилизатора напряжения.

  Первым делом проверяем цел ли шнур и качество контакта на клеммной колодке

• Проблемы с сетевым шнуром. Надо прозвонить его на целостность поводов, проверить подключение, при необходимости подтянуть контакты.
• Проверить наличие напряжения в розетке.
• Перегорел предохранитель в цепи питания. Его найти просто. Он обычно находится рядом с трансформатором.

Перегорел предохранитель

Плавкий предохранитель представляет собой стеклянную трубочку с металлическими колпачками. Между колпачками протянута подпружиненная проволока, которая одним концом подпаяна к колпачку. При проблемах с питанием проводок нагревается, припой размягчается. Если питание не приходит в норму слишком долго, проводок отпаивается.

Предохранитель — хрупкая вещь, которую легко повредить и его прячут в пластиковый чехол. Он может иметь разную форму и вид, но внутри находится стеклянная трубочка с проволокой внутри.

Проблема обычно видна визуально — проволока болтается. Но бывают случаи, что контакт нарушен, а визуально этого не видно. Потому лучше взять мультиметр и прозвонить предохранитель или проверить его на обрыв, измерив сопротивление.

Один из вариантов защитного чехла для предохранителя

Если микроволновка не включается именно из-за перегоревшего предохранителя, его нужно заменить или восстановить его работоспособность. С заменой все просто — он вынимается со своего места, затем вставляется аналогичный. Другое дело, что такой же еще найти. И должен он быть такого же номинала (точно) и размера. Потому в магазин надо будет взять перегоревший с собой. А купить лучше сразу несколько штук. Так как предохранители обычно горят при наличии какой-то причины. И пока вы ее не выявите и не устраните, они могут гореть часто.

Также предохранитель можно восстановить. Для этого аккуратно снимают металлический колпачок с той стороны, где проволока отпаялась. При помощи пинцета и паяльника ее припаивают на место, устанавливают колпачок обратно. Подобный ремонт микроволновки своими руками возможен, если вы умеете обращаться с паяльником. Если нет, проще купить предохранитель.

Свет горит, столик вращается, но пища не нагревается

Что делать если микроволновка работает, лампа горит, столик движется, но пища не греется? Причина может быть в цепи питания магнетрона, а может и сам излучатель вышел из строя. Но та же картина будет если повреждена слюдяная пластина, которая закрывает выход магнетрона, или есть сколы эмали в камере. Если обнажился металл, он может стать причиной выхода микроволновой печи из строя. Потому осматриваем камеру, закрашиваем белой эмалью все сколы, устраняем пятна. Если все это не помогло, а на пластине есть повреждения, то начинаем ремонт с нее.

Всю черноту надо убрать. Сначала наждачной бумагой, затем закрасить эмалью по металлу

Проблемы со слюдяной пластиной

Слюдяная пластина имеет серо-коричневый цвет и внешне очень похожа на металл. Она закрывает выход магнетрона и находится в камере справа. Берем фонарик и внимательно ее осматриваем. Она не должна иметь повреждений и сильных загрязнений.

Если повреждений нет, ее тщательно очищаем, используя моющие средства для посуды (неабразивные). После просушки можно попробовать еще раз включить микроволновку.

Слюдяную пластину можно заменить

Если повреждения есть, ее откручиваем. Она крепится на винтах или пластиковых защелках. Если дырка сквозная, желательно пластину заменить. Если есть только следы копоти и повреждения не настолько серьезны, сняв пластину, удаляем нагар, копоть, жирные пятна. По возможности восстанавливаем изначальное ее состояние. Ставим на место, пытаемся запустить.

Если в слюдяной пластине дырка, а новый кусок взять негде, для экстренного ремонта можно ее перевернуть. Разворачиваем ее вверх ногами, чтобы отверстие оказалось в другом месте. Подобный ремонт микроволновки своими руками — только временная мера. Но на некоторое время работоспособность восстанавливается.

Проблемы с магнетроном

Если со слюдяной пластиной камерой и все нормально, но микроволновка по-прежнему не работает, скорее всего проблема в магнетроне. Но в первую очередь надо проверить цепь питания. Она состоит из высоковольтного трансформатора, конденсатора, высоковольтного и предохранительного диода.

Схема питания магнетрона микроволновой печи

В первую очередь проверяем защитный диод. Именно он первым «вылетает». Он находится в пластиковом корпусе возле магнетрона. Если есть следы копоти, значит он перегорел. Заменять его надо на точно такой же.

Предохранительный диод легко снимается

Следующий шаг — прозвонка обмоток трансформатора. Сначала отключаем питание, разряжаем конденсатор, снимаем клеммы первичной обмотки с контактных пластин. Теперь можно измерять сопротивление обмоток трансформатора. Значения должны быть такими:

• первичная обмотка — 1,5 Ом;
• вторичная — 110-120 Ом;
• вторичная обмотка накала — 0,1 Ом или меньше.

Если есть отклонения, трансформатор меняем. Параметры подбираем точно такие же.

Если с трансформатором все нормально, ставим его на место, подключаем клеммы. Дальше проверяем сетевой фильтр. Для этого снимаем клеммы, при помощи которых магнетрон подключен к трансформатору. Поочередно измеряем сопротивление между снятыми клеммами и корпусом. Если сопротивление хотя-бы одной из них меньше 50 Ом, значит пробиты конденсаторы на сетевом фильтре. В этом случае ремонт микроволновки своими руками можно провести полностью заменив всю плату в сборе или заменить пробитые конденсаторы. Еще раз обращаем внимание, что номиналы должны быть такими же.

Если микроволновка все равно не включается, проверяем сам магнетрон. Его надо снять со своего места, осмотреть. Если прогорел колпачок антенны — надо менять. Но стоимость магнетрона сравнима со стоимостью новой микроволновки. Так что, если техника старая, проще разумнее купить новую.

Проверяем блокировку дверей

Если после всех манипуляций микроволновка все еще не работает, надо проверить блокираторы дверей. Для начала проверяем насколько плотно она прилегает. Берем лист бумаги и зажимаем между корпусом и дверкой чтобы ее край торчал. За этот край пытаемся вытянуть лист бумаги при закрытой дверке. При нормально работающих блокираторах это невозможно или очень сложно.

Если лист вытаскивается, регулируем прижим дверки. В районе петель есть регулировочные винты. Подкручивая их, добиваемся плотного и равномерного прижима.

Далее надо проверить электрическую часть работы блокираторов. Если смотреть сзади, они находятся слева. Берем мультиметр и проверяем их сопротивление в открытом и закрытом состоянии. Если хоть один из них неисправен, заменить лучше все. Они имеют практически одинаковую степень износа. Если заменить только вышедший из строя, через короткий промежуток времени вылетит» другой. Придется снова разбирать микроволновку и проходить все шаг за шагом.

Микроволновка искрит. В чем причины и что делать

Если во время работы в камере СВЧ печи часто проскакивают искры, скорее всего повредился слюдяной экран. На него во время эксплуатации попадает жир и частицы пищи, которые постепенно обугливаются. Между этими угольками и стенкой микроволновки из-за разности потенциалов появляются искры. Они сродни дуговому разряду при сварке. Возникают при определенных условиях, нанести могут существенный вред. Потому желательно проблему сразу решить.

Пример прогара слюдяной пластины

Первый способ — снять слюдяной экран и тщательно его очистить, убрав все следы нагара и копоти. Второй вариант — заменить его на новый. Купить подходящий кусок слюды можно в сервисном центре. Это прессованная слюда. Из нее вырезается кусок нужного размера и формы, при помощи отвертки в нем проделывают отверстие,края зашкуривают наждачной бумагой с мелким зерном.

Но если уж вы собрались его менять, лучше поставить из специального пластика. Такие экраны также есть в сервисных центрах, а служат они дольше, так как не впитывают жир, легко очищаются.

Такой нагар ведет к появлению искр при работе. Ремонт микроволновки своими руками — зачистить нагар, закрасить металл

Есть микроволновки, в которых стоит уже пластиковый экран. В них обгорает краска в месте выхода волн. Этот нагар точно также вызывает искрение. Пластиковый экран фиксируется на двух зажимах, снять его просто — поддеть отверткой и отжать. Чтобы отремонтировать микроволновку своими руками в этом случае, наждачной бумагой с мелким зерном счищаем нагар. Он снимается вместе с краской. Зачищаем хорошо, чтобы следов не осталось. Получившееся пятно закрашиваем белой краской (эмалью). Можно использовать лак для ногтей.

Ремонт микроволновки своими руками: замена колпачка магнетрона

Иногда искрение печи вызвано прогаром колпачка магнетрона. В этом случае снимаем магнетрон со своего места, осматриваем колпачок. Если есть повреждения, ремонт микроволновки своими руками состоит в замене этого колпачка.

Металл может быть прожжен и в другом месте

Аккуратно его снимаем, осматриваем антенну. Если металл целый, возможно устройство рабочее. Тогда находим колпачок подходящего размера, устанавливаем его на место. В продаже найти колпачок непросто -он стоит копейки, никто с таким не связывается. Но можно его сделать из конденсатора старого образца. Важно найти подходящий диаметр. Затем отрезают кусок нужной длины, по центру сверлят отверстие, обрабатывают наждачной бумагой с очень мелким зерном края и всю поверхность. Затем ее полируют до зеркального блеска. От того, насколько хорошо будет колпачок отражать волны зависит эффективность работы микроволновки.

Причины поломок

В большинстве случаев причиной поломок микроволновой печи является несоблюдение правил эксплуатации. Первое правило, которое надо запомнить — в камеру не должны попадать металлические предметы. Даже металлизированный ободок на тарелке — нарисованный краской с содержанием металла — может стать причиной того, что в микроволновке начинается бурное искрение. Искра часто «прошивает» магнетрон, который после этого выходит из строя. Кроме того, именно когда микроволновка искрит, повреждается защитная пластина, могут выйти из строя элементы цепи питания.

Вторая распространенная причина — использование посуды, не предназначенной для микроволновых печей. Если разогревать пищу в обычном закрытом контейнере, его может разорвать. При этом содержимое разлетается во все стороны, забивает волновод, микроволновка снова не работает. Включение ее в таком состоянии снова-таки приведет к прогоранию магнетрона.

Использование посуды, не предназначенной для СВЧ печи, может привести к поломке

Последний недопустимый режим — без нагрузки. Если включить микроволновку с пустой камерой, выход ее из строя почти гарантирован. И в этом случае также сгорит магнетрон.

Технических причин поломки СВЧ печей не так много. Во-первых, это перепады по питанию. Эту проблему можно устранить установив стабилизатор напряжения. Во-вторых, это физический износ деталей. Это справедливо для оборудования, которое проработало более 7 лет. В-третьих, использование некачественных деталей. Это — беда дешевой техники. И в-четвертых, производственный брак. И снова-таки, у марок, которые не один год на рынке, контроль качества поставлен лучше, чем у никому не известных. Хорошая новость в том, что производственный брак обычно «вылазит» на протяжении гарантийного срока.

Как заменить магнетрон в микроволновке?

 Особенности ремонта микроволновой печи своими руками. Замена магнетрона в микроволновке LG.

В СВЧ печах, производимых компанией LG, применяются магнетроны одного конструктивного типа. Данное обстоятельство упрощает ремонт микроволновки. Нет необходимости менять фланец с неисправного магнетрона. Далее, в статье рассмотрим типы магнетронов и особенности их установки.

Типы и характеристики магнетронов LG для микроволновок

LG магнетрон 2M213

Частота (при соответствующей загрузке) 2460 MHz
Пиковое анодное напряжение 3.95 kVp
Средняя выходная мощность (согласованная нагрузка) 700 W
Средняя выходная мощность (типовое значение для свч печей) 600 W

LG магнетрон 2M214

Частота (при соответствующей загрузке) 2460 MHz
Пиковое анодное напряжение 4.20 kVp
Средняя выходная мощность (согласованная нагрузка) 1000 W (требует уточнения, возможно 900W)
Средняя выходная мощность (типовое значение для свч печей) 850 W (требует уточнения, возможно 800W)

LG магнетрон 2M226

Частота (при соответствующей загрузке) 2460 MHz
Пиковое анодное напряжение 4.20 kVp
Средняя выходная мощность (согласованная нагрузка) 1000 W
Средняя выходная мощность (типовое значение для свч печей) 850 W

LG магнетрон 2M246

Частота (при соответствующей загрузке) 2460 MHz
Пиковое анодное напряжение 4.40 kVp
Средняя выходная мощность (согласованная нагрузка) 1150 W
Средняя выходная мощность (типовое значение для свч печей) 1000 W
Информации о поставках на рынок РФ по состоянию на 3/23/2012 магнетронов, параметры которых указаны ниже не имеется

LG магнетрон 2M286

Частота (при соответствующей загрузке) 2460 MHz
Пиковое анодное напряжение 4.4 kVp
Средняя выходная мощность (согласованная нагрузка) 1150 W
Средняя выходная мощность (типовое значение для свч печей) 1000 W

LG магнетрон 2M288

Частота (при соответствующей загрузке) 2460 MHz
Пиковое анодное напряжение 4.05 kVp
Средняя выходная мощность (согласованная нагрузка) 800 W
Средняя выходная мощность (типовое значение для свч печей) 700 W

Ошибки при покупке магнетрона микроволновой печи

Для того чтобы купить магнетрон для свч — необходимо знать его маркировку, которая состоит из 2 групп:

1 группа — тип магнетрона ( 2M213 ; 2M214 ; 2M226 ; 2M246 и т.д. )

2 группа — конструктивные особенности и модификацию в зависимости от года выпуска ( 39 ; 39F и т.д.)

Маркировка магнетрона указывается на задней крышке, К задней крышке — крышке фильтра помех по питанию приклеивается этикетка с указанием модели магнетрона. На этикетке также может быть указана страна-производитель, порядковый номер , дата изготовления. В маркировке магнетронов производимых компанией lg в последних выпусках присутствует штрих-код.

Обычному покупателю сложно определить по внешнему виду при разовой покупке оригинальность приобретаемого товара и как правило, он производит идентификацию по надписи на задней крышке. Магнетрон может быть установлен в различные печи, а не снимая магнетрон и без практических навыков установить маркировку на крышке затруднительно.

В более ранних моделях в фланце просверлено 8 отверстий в отличие от современных моделей, содержащих 4 отверстия под крепёж.

Устаревшая модель магнетрона

Покупатель ищет магнетрон для свч печи, которая была выпущена давно. Например, в микроволновой печи Gold Star могли стоять магнетроны Hitachi 2M214 38 или Gold Star 2M214 38F. За данный период времени изменились поставки на внутренний рынок и смена бренда производителя. Соответственно новый магнетрон с данной маркировкой найти трудно.

Производитель не присутствует на рынке

Смена бренда, переход бренда производителя или просто уход из данного сегмента рынка.

Совковая пересортица

Продажа одного вида товара выдаваемого за другой, близкий по параметрам и свойствам.

Ошибки при установке магнетрона

• купленный магнетрон подходит по совмещению крепёжных отверстий, но обдув радиатора не происходит из-за поворота кожуха магнетрона на 90 градусов; Охлаждающие рёбра магнетрона должны быть расположены по направлению потока воздуха от вентилятора, а не поперёк.
• не зачищены контакты токоподводящих проводов и не обжаты токоподводящие клеммы по цепи анодного накала.

Зотов А.В., Волгоградская обл.

ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ

П О П У Л Я Р Н О Е:

• Тарелка для микроволновки своими руками

Иногда бывает при переезде, транспортировки или при мытье микроволновой печи разбивается тарелка. Такая тарелка сейчас в магазинах стоит не дёшево, но её можно заменить своим вариантом.

Предлагаем два варианта замены заводской тарелки для СВЧ печи.

Подробнее…

• Принципы функционирования и основы ремонта блоков питания.

Блоки питания импортных телевизоров.

Необходимым условием для работы телевизионного приемника является наличие стабилизированных напряжений. Эту функцию выполняет блок питания.

На работу блока питания влияет много факторов, от которых зависит не только качество выдаваемых стабилизированных напряжений, но и работоспособность блока питания в целом. Подробнее…

• Какое напряжение в розетке разных стран?

Адаптация импортных приборов под «нашу» сеть

В ряде других стран, а также, например в США стандарт напряжения 100–127 В частотой 60 Гц. В нашей стране — 230 В частотой 50 Гц. Почему такая разница?

Как адаптировать импортную технику, предназначенную для другого стандарта узнаем  в статье, ниже.

Подробнее…

Популярность: 19 797 просм.

Ремонт магнетрона LG микроволновой печи Daewoo

У друга сломалась микроволновая печка Daewoo. Самая простая с двумя регуляторами — мощности и времени. Сказал, что при включении начала искрить у правой стенки.  Ну что ж, обесточиваем (ОБЯЗАТЕЛЬНО) СВЧ-печь и откручиваем саморезы верхней крышки. Саморезы у микроволновок обычно расположены по бокам и на задней панели, так что этот процесс описывать подробно не буду. Снимаем крышку и видим кучу радиоэлементов. Нам нужно обязательно сначала осмотреть все внимательно – нет ли где подгоревших или взорвавшихся запчастей. Основной источник искр в печке – это магнетрон.

Что такое магнетрон

Магнетрон – это мощный генератор электромагнитных волн на заданной частоте. В основном магнетроны для СВЧ-печей разных фирм-производителей работают на частоте 2,45 ГГц. Откручиваем саморезы, удерживающие магнетрон на корпусе СВЧ-печки и снимаем его. Видим такую картину. Видно, что колпачок магнетрона, выполняющий роль излучающей антенны, прям таки расплавился. Модель магнетрона LG 2M213. 

Поплавилась заглушка

Вот, что осталось от пластиковой заглушки, предохраняющей волновод магнетрона от попадания капель жира и воды.А это с обратной стороны этой заглушки. Пробовал вычищать ее и расплавив, придать исходную форму, но трудился напрасно. Решил просто выкинуть. Вместо нее лучше вырезать и поставить слюдяную пластину для СВЧ печей.

Как сделать колпачек магнетрона

Передо мной была поставлена задача быстро и дешево провести ремонта магнетрона и СВЧ-печки. Почитав мнения бывалых в этом деле еще разок, решил покопаться с бракованных радиоэлементах для поиска аналогичных размеров колпачка. И я такой нашел! Нашел старый вспученный электролитический конденсатор 2200 мкФ на 25 В. Диаметр на глаз был подходящий. Распотрошил аккуратно конденсатор. Для этого понадобились узкогубцы, с помощью которых я вытащил резиновую заглушку и обкладки конденсатора, свернутые по спирали. Далее нужно было подровнять надфилем края такого колпачка и высверлить отверстие. Примерив сверло с диаметром 3 мм к старому колпачку, нашел его подходящим для этой затеи. На малых оборотах высверлил отверстие в центре колпачка и еще раз прошелся мелким надфилем. Придав колпачку немного овальную форму, надел его туго на нужное место. В итоге должно получиться как у нового магнетрона.

А можно просто купить подходящий колпачек на Алиэкспресс.

Дальше собираем все до кучи в обратном порядке. Интересно то, что на внутренней стенке СВЧ-печки образовалась дырка как раз напротив места расположения излучателя. Нагар вокруг этой дырки был солидный.

Как мы знаем, нагар в виде мелкой угольной пыли – продукт горения какого-либо вещества (в данном случае краски) достаточно хорошо проводит электричество, так что такой нагар счищаем во всех местах наждачкой.

По хорошему, конечно нужно покрасить место отслоения краски и установить защитный пластик или слюдяную пластину. Но было принято другое решение. Друг купил наконец-то крышку для микроволновой печи без установки слюдяной пластины. Таким образом, получился дешевый и сердитый ремонт магнетрона LG СВЧ-печки Daewoo.

Как проверить СВЧ печь

Теперь можно проверить микроволновку – ставим стакан с водой, максимум мощности на 1 минуту. Через минуту вода в стакане должна нагреться значительно выше температуры Вашего тела, эдак градусов до 60. Если так и случилось, тогда поздравляю – Вы тоже отремонтировали СВЧ-печь своими руками! В заключение привожу типовую картинку по устройству магнетрона. Если хотите узнать больше про ремонт магнетрона и об устройстве и работе СВЧ-печки, читайте в скором времени статью на эту тему. Жду вопросы в комментах.

Удачного ремонта!
Ваш Мастер Пайки.

Микроволновая печь витек. Как проверить магнетрон

Друзья, приветствую вас! Сегодняшняя статья будет посвящена ремонту микроволновых печей. На примере микроволновки Vitek мы разберем, как диагностировать, а затем и заменить магнетрон.Ни для кого не секрет что у любого сложного устройства, каким является микроволновая печь, есть свой срок эксплуатации. Рано или поздно мы замечаем, что наша любимая печка стала медленно разогревать, а может и совсем перестать греть. Хотя видимых причин в отказе не наблюдается, все также она включается, работает вентилятор и крутится тарелка. В 90 процентах неисправность связана с отказом в работе магнетрона.

Сегодня в качестве подопытного выступит микроволновая печь Vitek VT-1655. Это одна из самых простых моделей. Она имеет всего два органа управления, при помощи одного из которых можно выставить мощность микроволн, другим устанавливается продолжительность разогрева. Максимальная потребляемая мощность равняется 1300 Вт.
Магнетрон работает на частоте 2450 МГц и способен развить мощность 800 Вт.

Как проверить магнетрон в микроволновке

Итак, давайте ближе к делу. Так как стоимость магнетрона не такая уж маленькая, нам нужно убедиться, действительно ли неисправен именно он. Отключаем печь от питающей сети, открываем крышку и осматриваем все внутренности на наличие оплавлений, отгораний, ну и других видимых неисправностей. В моем случае был сгоревший высоковольтный предохранитель, неисправность которого была видна невооружённым взглядом.

На следующем этапе нам придется воспользоваться измерительными приборами, мультиметром или тестером. Нужно убедиться в исправности некоторых элементов микроволновой печи. Следует начать проверку с основной печатной платы, на которой расположены керамические резисторы, диоды, варистор, и другие. Выпаивать их не нужно, прозваниваем прямо так:

Затем следует обратить внимание на термопредохранитель. В моем случае стоит экземпляр на ток 10 ампер и температуру срабатывания 160 градусов. При обычной комнатной температуре он должен прозваниваться накоротко:

Высоковольтный конденсатор мы можем проверить при помощи мультиметра только на пробой, он должен показать бесконечность, если прибор покажет сопротивление близко к нулю, то, скорее всего конденсатор пробит, его нужно заменить. Также вы можете получить сопротивление около одного мегаома, это может произойти из-за того что в некоторых моделей конденсаторов внутри встроен резистор для разряда этого конденсатора. Если это так значит конденсатор целый:

Осталось проверить высоковольтный диод. Так как он состоит из нескольких диодов соединенных последовательно, проверить его исправность нам не получится, так как внутреннее сопротивление велико для мультиметра. Нам главное убедиться, чтобы он не был пробит. Удостовериться в целостности диода можно применив прибор под названием мегомметр. Скорее всего, он не найдется в домашнем хозяйстве:

В моем случае все детали были исправны, за исключением высоковольтного предохранителя. Соответственно подозрения пали на вышедший из строя магнетрон. Проверка магнетрона следует начать с прозвонки накала. Достаточно коснуться шупами тестера, в режиме измерения сопротивления, к клеммам магнетрона:

Прибор должен показать сопротивление единицы Ома. Если прибор покажет сопротивление бесконечность, то высокая вероятность что накал в магнетроне отгорел. Чтобы убедиться на сто процентов в этом, нам придется открыть крышку, под которой мы увидим два дросселя. Нужно удостовериться в нормальном контакте этих деталей с выводами. Также эти клеммы нужно проверить с корпусом магнетрона, прибор должен показать бесконечность.

В идеале магнетрон лучше всего проверить отдельно от микроволновой печи на стенде. Но в домашних условиях это сделать проблематично. Напряжение накала в 3,3 вольта мы еще где-то можем найти. А вот напряжение анода достигает 4000 Вольт, в домашних условиях это сложно реализовать.

Если все цепи питания исправны, то методом исключения мы удостоверились, что неисправен именно магнетрон. Поэтому придется приобретать новый. Я так и поступил. Был приобретён магнетрон фирмы LG 2M214, стоимость которого не превышает 30 долларов:

Установить новую запчасть, думаю, не составит большого труда. Может оказаться, так что будет отсутствовать оригинал в магазине. Поэтому придется подобрать аналог. Следует обратить внимание на мощность магнетрона, а также на крепежные отверстия и конфигурацию расположения разъёма контактов. Если высохла термопроводящая паста на термопредохранителе, её следует заменить новой:

 Как правильно подключить магнетрон в микроволновке

Хотя и клемный разъем магнетрона имеет всего 2 контакта, у некоторых возникает сложность подключения магнетрона. В идеальном варианте конечно лучше сразу пометить расположение выводов. Ну, допустим, Вы забыли пометить, в магазине не оказалось подходящего аналога, прошло много времени и вы забыли, как правильно подключить магнетрон в микроволновке. Как раз это мой случай. Дело в том, что у нас в магазине купить магнетрон просто невозможно. Пришлось его заказывать через интернет. Поэтому прошло много времени. Но мне помогла нижеприведенной схема подключения магнетрона:

На самом магнетроне отчётливо выбиты буквы FA и F, так что перепутать просто невозможно:

Принципиальная схема выглядит вот так:

В заключение хотелось бы дать несколько рекомендаций как продлить жизнь магнетрону. Очень часто при работе микроволновой печи можно расслышать потрескивание и искренне в районе магнетрона. В этом случае лучше прекратить использование микроволновки и разобраться в чем дело. Ведь на ранней стадии лучше предотвратить неисправность, чем менять дорогостоящие запчасти. Скорее всего, будет виноват прогоревший колпачок:

Такая неисправность достаточно частая. Колпачок стоит копейки. Заменив его можно продлить жизнь магнетрона.

Также следует обратить внимание на слюдяную перегородку, которая располагается между излучателем и той частью, где находится разогреваемая еда:

В результате прогорания колпачка она также может пострадать что недопустимо. Слюдяную перегородку следует держать в идеальной чистоте. На ней очень часто накапливается слой жира. При низких напряжениях жир является диэлектриком, но при высоких напряжение жир может выступить в роли проводника, из-за чего слюдяная перегородка сильно будет нагреваться и может разрушиться.

На этом буду завершать свой рассказ. Надеюсь, что эта статья будет полезна, и Вы сможете самостоятельно отремонтировать микроволновую печь.

Что такое магнетрон? (с изображениями)

Магнетрон — это устройство, которое использует взаимодействие потока электронов, направляемого магнитным полем, с полостями внутри блока меди для получения микроволнового излучения. Частотный диапазон излучения зависит от размера полостей. Эти устройства используются в радарах и микроволновых печах, где излучение заставляет молекулы в пище, особенно молекулы воды, вибрировать, что приводит к быстрому повышению температуры, достаточному для приготовления пищи.

Магнетроны, подобные тем, которые используются в микроволновых печах, используют магниты и волноводы для генерации и направления микроволнового излучения.

Как это работает

Магнетрон состоит из короткого медного цилиндра с множеством полостей, которые открываются в центральную вакуумную камеру, содержащую металлический катод.Постоянный магнит создает магнитное поле, идущее параллельно оси цилиндра. Катод нагревается постоянным током высокого напряжения, заставляя его производить электроны, которые устремляются к стенке цилиндра под прямым углом к ​​магнитному полю. Электроны отклоняются полем по кривой траектории, заставляя их создавать круговые токи внутри полостей. Эти токи создают микроволновое излучение на частотах, которые зависят от размера полостей.

Военные подводные лодки использовали магнетронную технологию для обнаружения вражеских кораблей.

Затем микроволны должны быть направлены туда, где они необходимы. Это достигается за счет металлической конструкции, известной как волновод, по которой распространяются волны. Обычно он выходит за пределы основного корпуса из одной из полостей, улавливая микроволны и направляя их по своей длине. В случае магнетрона, используемого для радара, волновод подключается к антенне, которая передает волны. В микроволновой печи он направляет волны в камеру духовки, чтобы их можно было использовать для приготовления пищи.

использует

Магнетроны используются для генерации микроволн для радаров, так как они могут достигать требуемой выходной мощности.Недостатком простого магнетрона является то, что, хотя диапазон производимых частот определяется размером резонаторов, в этом диапазоне есть отклонения из-за флуктуаций тока и изменений температуры. Хотя это не проблема, когда производимая энергия используется для обогрева, это влияет на точность радарных изображений. Этого можно избежать с помощью регулируемых проводящих материалов, которые можно вставить в полости для настройки излучения по мере необходимости.

Наиболее часто магнетроны используются в микроволновых печах.Они направляют волны в небольшую камеру для приготовления пищи, где пищу можно приготовить очень быстро. Некоторые молекулы в пище полярны, что означает, что они имеют положительный заряд с одной стороны и отрицательный — с другой. Эти молекулы при бомбардировке электромагнитным излучением в микроволновом диапазоне ориентируются на переменные электрические и магнитные поля, создаваемые волнами, заставляя их быстро колебаться, что приводит к быстрому нагреву. Одна из таких молекул — вода, которая в значительных количествах присутствует в большинстве пищевых продуктов.

История

В 1920-х годах Альберт Халл, сотрудник известной электрической компании, исследовал вакуумные лампы, когда создал магнетрон.Однако Халл не мог придумать, как использовать свое изобретение, и какое-то время оно оставалось в основном неиспользованным. В конце 1930-х — начале 1940-х годов два инженера по имени Гарри Бут и Джон Рэндалл решили исследовать устройство дальше. Ранние версии состояли из катода и анодов внутри стеклянной трубки, но Бут и Рэндалл вместо этого использовали медь, хороший электрический проводник, для создания корпуса с полостями, которые также действовали как анод. В результате получилось устройство, которое было намного более мощным и производило выходную мощность 400 Вт на площади менее четырех дюймов (10 см).

Когда Бут и Рэндалл разработали более мощные магнетронные трубки, они обнаружили, что они идеально подходят для радаров. Во время Второй мировой войны их начали использовать подводные лодки США, что позволило радарному оборудованию быстрее обнаруживать корабли противника. В конце 1940-х годов доктор Перси Спенсер, американский инженер и изобретатель, дополнительно проверил мощность магнетронных трубок в своей лаборатории.Он отметил, что шоколадный батончик в его кармане полностью расплавился, пока он работал с лампами. Он решил поставить несколько зерен попкорна рядом с оборудованием, чтобы посмотреть, что произойдет, и заметил, что от этого зерна лопаются.

Доктор Спенсер позвал своего помощника, и двое мужчин решили положить целое яйцо рядом с устройством.Когда яйцо взорвалось, доктор Спенсер понял, что открыл увлекательный способ приготовления пищи. Спенсер помог создать первую в мире микроволновую печь в 1947 году. Первоначальная модель весила более 700 фунтов (318 кг), была более пяти футов (1,5 метра) в высоту и стоила более 5000 долларов США (USD).

История микроволновой печи

Щелкните здесь, чтобы перейти на главную страницу истории микроволновой печи

Щелкните здесь, чтобы перейти на нашу страницу, посвященную нагреву с помощью микроволн

Сканирование оригинального логотипа Radarange, любезно предоставлено Венди Бок Митчелл

Узнайте о Дэвиде Артуре Копсоне здесь!

Микроволновая печь была разработана после В.W.II, чтобы перековать мечи на орала. Возможно, инженером, который наиболее известен тем, что породил идею использования микроволн для приготовления пищи, был Перси Спенсер из компании Raytheon, расположенной в Уолтеме, штат Массачусетс.

Многие неинженеры считают, что изобретатель-одиночка отправляется в лабораторию на несколько месяцев или лет и сам создает такое изобретение, как автомобиль или мобильный телефон. Такого почти никогда не бывает. Несколько участников, выполняя тяжелую работу в команде или по отдельности, постепенно превращают идею в продукт, который время от времени меняет мир.Как и большинство других достижений, микроволновая печь — это коллективная работа, которая произошла не в одночасье.

Одним из профильных экспертов по этой теме является Джон Осепчук, который работал в Raytheon в 60-х, 70-х и 80-х годах. Его статьи по этой теме:

«История применения микроволнового нагрева», IEEE Transactions по теории и методам микроволнового излучения, Vol. МТТ-32, № 9. Сентябрь 1984 г., стр. 1205–

.

«История микроволновой печи: критический обзор», IMS 2009, стр. 1397-1400 (эту статью легко найти в Интернете…)

Джон жаловался в последние годы на докладах IEEE, что некоторые веб-сайты предполагают, что микроволновая печь была изобретена в России или Германии, но, опять же, вы можете найти почти любой неверный «факт», который вы ищете, в Интернете. Ниже представлено видео, в котором Джон рассказывает об изобретении микроволновой печи:

Джон Осепчук рассказывает немного об истории микроволновой печи

Также мы ссылаемся на книгу Отто Дж. «Творческое испытание», «История Raytheon ».Скотт, опубликованный в 1974 г. Эта книга посвящена 50-летию компании Raytheon. Читатели должны знать, что такие автобиографические попытки содержат огромное количество информации, но были пропущены через корпоративный фильтр и часто могут исказить истину либо упущением деталей, либо политикой, либо простым корпоративным фаворитизмом.

Эта веб-страница будет основана на публикациях Осупчука и Скотта, а также на материалах патентного ведомства США и, что примечательно, на рассказах очевидца, девушки, которая съела слишком много хот-догов, пока ее отец возился с ранними прототипами духовок в семейный гараж…

Перси Спенсер

Перси Спенсер 9 июля 1894 г. — 8 сентября 1970 г.

В последние дни Второй мировой войны компании Daddy Warbucks проделали большую работу, искавшую промышленное применение микроволн для нагрева, включая диатермию, и промышленное нагревание таких продуктов, как чернила, клей и шины. Любой, кто работал вокруг стенда для выжигания магнетрона, знал, что «мягкие» объекты, такие как люди, начнут нагреваться, если они останутся на прямом пути мощного микроволнового излучения.Может быть, на днях Джон пришлет нам фотографию обжиговой стойки …

Мысли Спенсера обратились к нагреванию пищи; Легенда гласит, что шоколадный батончик расплавился в его кармане от случайного излучения. Однако он не мог думать о потребительском применении, поскольку высокая стоимость микроволнового оборудования не позволила бы широко использовать его в домашних условиях.

Raytheon был не единственным, кто рассматривал приложения для обогрева. General Electric сообщила об оборудовании, которое оттаивает и нагревает замороженные блюда в ресторане, используя энергию ~ 1 ГГц (см. Осепчук).

Первоначальный патент Спенсера в США 2 495 429 «Метод обработки пищевых продуктов» был подан 8 октября 1945 г. и выдан 24 января 1950 г. В этом патенте он указывает на выбор частоты, обеспечивающий высокую эффективность нагрева, размер полости и некоторые параметры. лишние детали на самом магнетронном генераторе. Он представил себе конвейерную ленту для пропуска еды в полость, без упоминания о безопасности, о том, как можно ограничить излучение или как еда может попасть в полость (например, дверь).Во втором патенте 2 480 679 Спенсер показывает повсеместное использование микроволн для приготовления попкорна.

В более позднем патенте 2,540,036, поданном 26 марта 1948 г. и выданном 30 января 1951 г. под названием «Приготовление пищи», Спенсер обсуждает, как можно «зажарить» лобстера в микроволновой печи, нарушив указанное омара «карандашом». стержень », чтобы его хвост не скручивался, что затрудняло бы приготовление пищи. Ой!

В FCC подали петиции Raytheon и General Electric, каждая из которых хотела предложить частоту для своей работы.Таким образом были выделены две частоты: 915 +/- 25 МГц и 2450 +/- 50 МГц. По сей день это промышленные / научные / медицинские диапазоны, и миллиарды сотовых телефонов и других беспроводных устройств обмениваются данными в них в США и других странах. И, конечно же, миллиарды блюд готовятся каждый день с использованием электромагнитного излучения 2,45 ГГц.

Другие сотрудники Raytheon, работавшие над микроволновой печью

The Creative Ordeal приписывает Лоуренсу Маршаллу и Фрицу Гроссу некоторые ранние работы над «Radarange».Radarange был выбран в качестве продукта на конкурсе сотрудников, объединив слова радар и диапазон. ( Почему они не добавили букву «y», чтобы создать Raydarange, чтобы отметить компанию Raytheon, для меня загадка… — UE ). ОБНОВЛЕНИЕ: Преданный читатель Эд написал, что у них ДЕЙСТВИТЕЛЬНО была буква «y» в прототипах дизайна, как показано на этой картинке 1946 года. Хотите еще таких картинок? Прочтите статью Эвана Акермана на сайте IEEE Spectrum.

Маршалл был президентом компании, поэтому можно с уверенностью сказать, что его главным вкладом было руководство; зная, что этот проект достоин финансовой поддержки в трудные времена.Фриц Гросс был главным инженером отдела оборудования. Тем не менее, эти двое часто встречались в нерабочее время в лаборатории, чтобы поэкспериментировать с концепциями духовок. В какой-то момент они соединили магнетрон с оцинкованным мусорным баком и использовали устройство для нагрева воды. Позже построили шкаф и проводили эксперименты по приготовлению имбирных пряников (только-только начала появляться в магазинах), запах был везде. В The Creative Ordeal также упоминаются Сэм Хэтэуэй (помогший усовершенствовать дизайн), Джон Доусон (руководитель разработки печей и схем управления) и Г.Э.М. Бартрам (постановка). Доусон действительно получил один связанный с микроволновой печью патент, 2609497, на модификацию самого магнетрона, на самом деле не имеющую отношения к приготовлению пищи. Других патентов США в эти сроки не выдано.

Марвин Джулиан Бок

Использование частоты 2,45 ГГц для подогрева попкорна и лобстеров должно быть сначала приписано Перси Спенсеру. Однако инженером, который воплотил эту идею в жизнь и разработал первую практичную, коммерчески жизнеспособную микроволновую печь, известную как Radarange, был Марвин Бок.Некоторые подробности его жизни:

Дата рождения: 31 декабря 1914 года, Нью-Йорк.
Марвин окончил Пратт.
Смерть: 27 марта 1971 года, Санта-Барбара, Калифорния.
Инженер-электронщик, 29 лет в Raytheon

Эти слова от дочери Марвина, Венди.

Мой дорогой отец, Марвин Дж. Бок (1914–1971), был инженером-электриком в научно-исследовательской лаборатории Перси Спенсера в Raytheon и действительно участвовал в разработке микроволновой печи в 1940-х годах.

Марвин был тихим человеком с глубоким чувством целостности. Он был инженером, а не менеджером, и его никогда не беспокоило, что его имя написано на дверях. Он хотел быть в своей лаборатории и проектировал системы. Я слышал, что он очень гордился своей работой по разработке радиолокационного оборудования для линкоров. До недавнего времени я не понимал, почему он не добивался собственного признания, но я пришел к выводу, что его разработка микроволновой печи не была для него важным изобретением.Он поехал на Всемирную выставку в Монреале, чтобы «представить миру духовку», и умер 4 года спустя, не осознавая важность духовки.

Когда я родился в 1945 году, в нашем гараже в Нидхэме хранилась оригинальная микроволновая печь, и у меня есть серебряная табличка с именем Radarange от этой духовки.

Из того, что я читал в статьях, в 1947 году Марвин был назначен руководителем лаборатории микроволнового нагрева в Уолтеме. В 1949 году он был назначен помощником начальника отдела радиочастот и антенн Лаборатории ракетных систем Raytheon в Уолтеме, и именно здесь его внимание было обращено на ракеты Sparrow и Hawk.

Мы переехали в долину Сан-Фернандо в 1953 году, и мой отец работал в Окснарде в Пойнт-Мугу. Мы переехали в Санта-Барбару в 1956 году.

Эта цитата из статьи Осепчука 1984 года, которая подтверждает вклад Бока:

«Восторженное руководство Raytheon спонсировало конкурс на название для микроволновой печи, и так родился Radarange ™. Марвин Бок, который позже работал с Томом Филипсом, нынешним генеральным директором, построил первый Radarange, Model 1132, который обеспечил выход продукции. мощность 1.6 кВт от одного постоянного магнетрона с водяным охлаждением. Это показано на рис. 3. Обратите внимание, что это был отдельно стоящий белый эмалированный блок, работающий от 220 В. »

Г-н Бок владеет пятью патентами США, в том числе одним, связанным с микроволновым нагревом: 2 516 503, поданных 14 декабря 1946 г. и выданных 25 июля 1950 г., под названием «Управляющее устройство для кухонных приборов». В нем раскрыто средство отключения микроволновой энергии, когда в системе для приготовления пищи с помощью микроволн не присутствует пищевая загрузка, что является важной особенностью, о которой средний пользователь даже не знает.

Чтобы узнать больше об инженере Марвине Боке, вот статья из серии «Люди науки» в Santa Barbara News Press от 16 ноября 1958 года.

Марвин Джулиан Бок

Таким образом, из четырех источников — Осупчука, USPTO, Santa Barbara News Press и дочери Марвина — мы знаем, что Марвин Бок действительно внес большой вклад в разработку Radarange, первой в мире коммерчески успешной микроволновой печи. The Creative Ordeal ни разу не упомянул его имя; Как мы предполагали ранее, учетные записи корпоративной истории никогда не бывают полными и точными на 100%.

Следует отметить, что микроволновая печь не стала бытовым прибором до 1967 года, когда компания Raytheon начала продавать настольную версию Radarange через свою дочернюю компанию Amana. Вы можете узнать больше об истории Radarange на странице истории веб-сайта Raytheon.

Дэвид Артур Копсон

Это пришло от Тилана (спасибо!)

Я наткнулся на ваш веб-сайт и заметил, что вам не хватает информации об участнике в развитии микроволнового нагрева.Его зовут Дэвид Артур Копсон, он родился в Дорчестере, Массачусетс, в 1918 году. Он работал в Raytheon со многими другими людьми, которые вы перечислили, и написал три книги, две из которых посвящены микроволновому нагреву. Он возглавлял лабораторию микроволнового нагрева в Raytheon (не знаю, в какие годы, но я изучаю это) и разработал правильные методы нагрева продуктов с использованием микроволновой технологии. Он имеет несколько патентов в этой области.

Копсон получил четыре патента в США за свои работы в пятидесятых и шестидесятых годах.Одним из его интересов было использование энергии микроволн для облегчения сублимационной сушки, поскольку она обеспечивает предпочтительный нагрев влажных участков продукта без нагрева уже сухих участков.

Копсон был первым или единственным именем во всех его патентах, но разделял его с доктором Лютером Дэвисом-младшим, который впоследствии возглавил исследовательское подразделение Raytheon в 1970-х и 80-х годах. Копсон написал книгу Microwave Heating в 1975 году, и вы, вероятно, все еще можете найти подержанную копию на Amazon.

Быстрый поиск в Google показывает, что Копсон жил с 1919 по 1999 год. Если кто-нибудь знает о нем больше, мы с радостью опубликуем дополнительную информацию!

Микроволновая печь — Infogalactic: the planetary knowledge core

Микроволновая печь , обычно называемая микроволновой печью , представляет собой кухонный прибор, который нагревает и готовит пищу, подвергая ее воздействию электромагнитного излучения в микроволновом спектре.Это заставляет полярные молекулы в пище вращаться и производить тепловую энергию в процессе, известном как диэлектрический нагрев. Микроволновые печи нагревают пищу быстро и эффективно, потому что возбуждение довольно равномерное на внешних 25–38 мм (1–1,5 дюйма) однородного (с высоким содержанием воды) продукта питания; пища нагревается более равномерно (за исключением разнородных и плотных предметов), чем это обычно происходит при других методах приготовления.

Перси Спенсеру приписывают изобретение современной микроволновой печи после Второй мировой войны на основе радиолокационной технологии, разработанной во время войны.Названный «Radarange», он был впервые продан в 1946 году. Позже Raytheon лицензировал свои патенты на микроволновую печь для домашнего использования, которая была впервые представлена ​​Tappan в 1955 году, но эти устройства все еще были слишком большими и дорогими для домашнего использования. Столешница для микроволновой печи была впервые представлена ​​в 1967 году корпорацией Amana Corporation, и ее использование распространилось на коммерческие и жилые кухни по всему миру.

Микроволновые печи популярны для разогрева ранее приготовленных продуктов и приготовления разнообразных блюд.Они также полезны для быстрого разогрева медленно приготовленных продуктов, таких как горячее масло, жиры и шоколад. В отличие от обычных духовок, микроволновые печи обычно не подрумянивают или не карамелизируют пищу, так как они редко достигают температуры, необходимой для реакции Майяра. Исключения случаются в редких случаях, когда духовка используется для нагрева масла для жарки и других очень маслянистых продуктов (например, бекона), которые достигают гораздо более высоких температур, чем кипящая вода. Микроволновые печи играют ограниченную роль в профессиональной кулинарии, ^[1] , потому что температура диапазона кипения, создаваемая особенно водными продуктами питания, препятствует появлению аромата, создаваемого более высокими температурами жарки, подрумянивания или запекания.Однако дополнительные источники тепла могут быть добавлены в микроволновые печи или в комбинированные микроволновые печи для создания этих других эффектов нагрева, а микроволновое нагревание может сократить общее время, необходимое для приготовления таких блюд. Некоторые современные микроволновые печи являются частью сверхмощных агрегатов со встроенными вытяжками.

История

Ранние разработки

Демонстрация Westinghouse приготовления бутербродов с помощью коротковолнового радиопередатчика 60 МГц на Всемирной выставке в Чикаго в 1933 году

Использование высокочастотных радиоволн для нагрева веществ стало возможным благодаря разработке ламповых радиопередатчиков около 1920 года.К 1930 году применение коротких волн для нагрева человеческих тканей превратилось в лечебную диатермию. На Всемирной выставке в Чикаго в 1933 году компания Westinghouse продемонстрировала приготовление пищи между двумя металлическими пластинами, подключенными к коротковолновому передатчику мощностью 10 кВт и 60 МГц. ^[2] Команда Westinghouse, возглавляемая И. Ф. Муромцевым, обнаружила, что такие продукты, как стейки и картофель, можно приготовить за считанные минуты.

В заявке на патент США 1937 года, поданной Bell Laboratories, а также в Канаде: ^[3]

«Это изобретение относится к системам нагрева диэлектрических материалов, и цель изобретения состоит в том, чтобы нагревать такие материалы равномерно и по существу одновременно по всей их массе…. Поэтому было предложено нагревать такие материалы одновременно по всей их массе за счет диэлектрических потерь, возникающих в них, когда они подвергаются воздействию высокого напряжения и высокочастотного поля ».

Однако низкочастотный диэлектрический нагрев, как описано в вышеупомянутом патенте, является (как и индукционный нагрев) эффектом электромагнитного нагрева, результатом так называемых эффектов ближнего поля, которые существуют в электромагнитной полости, которая мала по сравнению с длина волны электромагнитного поля.В этом патенте предлагается радиочастотный нагрев от 10 до 20 мегагерц (длина волны от 15 до 30 метров). ^[4] Нагрев от микроволн, длина волны которых мала по сравнению с резонатором (как в современной микроволновой печи), происходит из-за эффектов «дальнего поля», которые возникают из-за классического электромагнитного излучения, которое описывает свободно распространяющийся свет и микроволны. достаточно далеко от их источника. Тем не менее, первичный нагревательный эффект всех типов электромагнитных полей как на радио-, так и на микроволновых частотах происходит через эффект диэлектрического нагрева, так как на поляризованные молекулы действует быстро меняющееся электрическое поле.

Полостной магнетрон

Микроволновые печи, несколько из 80-х

Изобретение магнетрона с резонатором сделало возможным получение электромагнитных волн достаточно малой длины (микроволны). Магнетрон изначально был важным компонентом в разработке коротковолновых радаров во время Второй мировой войны. ^[5] В 1937–1940 годах британский физик сэр Джон Тертон Рэндалл (FRSE) вместе с группой британских сотрудников построил многополостный магнетрон для британских и американских военных радарных установок во время Второй мировой войны.Требовался более мощный микроволновый генератор, работающий на более коротких длинах волн, и в 1940 году в Университете Бирмингема Джон Рэндалл и Гарри Бут создали рабочий прототип. ^[6]

Сэр Генри Тизард отправился в США в конце сентября 1940 года, чтобы предложить магнетрон в обмен на их финансовую и промышленную помощь (см. Миссия Тизарда). Ранняя 6-киловаттная версия, построенная в Англии исследовательскими лабораториями General Electric Company, Уэмбли, Лондон, была передана в U.Правительство С. в сентябре 1940 г. Были заключены контракты с Raytheon и другими компаниями на серийное производство магнетрона.

Открытие

В 1945 году особый эффект нагрева мощным микроволновым лучом был случайно обнаружен Перси Спенсером, американским инженером-самоучкой из Хауленда, штат Мэн. В то время, когда он работал в Raytheon, он заметил, что микроволны от активного радара, над которым он работал, начали плавить шоколадный батончик, который был у него в кармане. Первым блюдом, намеренно приготовленным в микроволновой печи Спенсера, был попкорн, а вторым — яйцо, которое взорвалось на глазах у одного из экспериментаторов. ^{[7] [8]} Чтобы проверить свое открытие, Спенсер создал электромагнитное поле высокой плотности, подавая микроволновую энергию из магнетрона в металлический ящик, из которого у него не было выхода. Когда пищу помещали в коробку с микроволновой печью, температура пищи быстро повышалась.

8 октября 1945 года ^[9] Raytheon подала заявку на патент США на процесс приготовления в микроволновой печи Спенсера, и печь, которая нагревала пищу с помощью микроволновой энергии от магнетрона, вскоре была помещена в ресторан Бостона для тестирования.Впервые общественность смогла воспользоваться микроволновой печью в январе 1947 года, когда торговый автомат Speedy Weeny был установлен на Центральном вокзале Гранд-Сентрал для продажи «горячих вкусных» хот-догов. Среди тех, кто входил в команду разработчиков, был пионер робототехники Джордж Девол, который провел последнюю часть войны, разрабатывая радиолокационные средства противодействия.

Коммерческая доступность

Raytheon RadaRange на борту атомного грузового корабля NS Savannah , установленного около 1961 года.

В 1947 году компания Raytheon построила «Radarange», первую коммерчески доступную микроволновую печь. ^[10] Он был почти 1,8 метра (5 футов 11 дюймов) в высоту, весил 340 кг (750 фунтов) и стоил около 5000 долларов США (52 988 долларов в сегодняшних долларах) каждый. Он потреблял 3 киловатта, что примерно в три раза больше, чем современные микроволновые печи, и имел водяное охлаждение. Ранний Radarange был установлен (и остается) на камбузе пассажирского / грузового судна с ядерной установкой NS Savannah . Ранняя коммерческая модель, представленная в 1954 году, потребляла 1,6 киловатт и продавалась по цене от 2000 до 3000 долларов (от 18 до 26000 долларов в сегодняшних долларах).Компания Raytheon передала лицензию на свою технологию компании Tappan Stove из Мэнсфилда, штат Огайо, в 1952 году. ^[11] В 1955 году они попытались продать большой настенный блок на 220 В в качестве домашней микроволновой печи по цене 1295 долларов США (11 439 долларов в сегодняшних долларах). , но она не продавалась хорошо. В 1965 году компания Raytheon приобрела компанию Amana. В 1967 году они представили первую популярную домашнюю модель, столешницу Radarange, по цене 495 долларов США (3513 долларов в сегодняшних долларах).

В 1960-е годы ^{[ указать ]} Литтон купил активы компании «Студебеккер» во Франклине, которая производила магнетроны, а также строила и продавала микроволновые печи, подобные Radarange.Затем Литтон разработал новую конфигурацию микроволн: короткая и широкая форма, которая сейчас широко распространена. Подача магнетрона также была уникальной. В результате получилась печь, которая могла выжить в состоянии холостого хода: пустая микроволновая печь, в которой нечему поглощать микроволны. Новая печь была показана на торговой выставке в Чикаго, ^{[ цитата требуется ]} , и помогла начать быстрый рост рынка домашних микроволновых печей. Объем продаж 40 000 единиц для промышленности США в 1970 году вырос до одного миллиона к 1975 году.Проникновение на рынок в Японии происходило быстрее из-за модернизированного магнетрона, позволяющего использовать менее дорогие устройства. К рынку присоединились несколько других компаний, и какое-то время большинство систем создавались оборонными подрядчиками, которые были наиболее знакомы с магнетроном. Литтон был особенно известен в ресторанном бизнесе.

Жилое использование

К концу 1970-х технический прогресс привел к быстрому падению цен. Часто называемые «электронными духовками» в 1960-х годах, название «микроволновая печь» позже получило распространение, и теперь их неофициально называют «микроволновыми печами».

Ранее использовавшиеся только в крупных промышленных предприятиях, микроволновые печи все чаще стали стандартным элементом бытовых кухонь в развитых странах. К 1986 году примерно 25% домашних хозяйств в США имели микроволновые печи по сравнению с примерно 1% в 1971 году; ^[12] Бюро статистики труда США сообщило, что в 1997 году более 90% американских домашних хозяйств имели микроволновые печи. ^{[12] [13]} В Австралии исследование рынка 2008 года показало, что 95% кухонь содержат микроволновую печь, и 83% из них используются ежедневно. ^[14] В Канаде менее 5% домашних хозяйств имели микроволновые печи в 1979 г., но к 1998 г. ими владели более 88% домашних хозяйств. ^[15] Во Франции 40% домашних хозяйств имели микроволновые печи в 1994 г., но к 2004 г. это число увеличилось до 65%. ^[16]

В менее развитых странах внедрение идет медленнее, поскольку домохозяйства с чистым доходом концентрируются на более важных бытовых приборах, таких как холодильники и духовки. В Индии в 2013 году, например, только около 5% домашних хозяйств владели микроволновой печью, что намного меньше, чем холодильники с долей владения 31%. ^[17] Микроволновые печи становятся все более популярными. В России количество домашних хозяйств с микроволновой печью выросло с почти 24% в 2002 году до почти 40% в 2008 году. ^[18] Почти в два раза больше домашних хозяйств в Южной Африке имели микроволновые печи в 2008 году (38,7%), чем в 2002 году (19,8%). %). ^[18] Микроволновая печь во Вьетнаме составляла 16% домашних хозяйств в 2008 году — против 30% владения холодильниками, — но этот показатель значительно вырос с 6,7% владения микроволновой печью в 2002 году и 14% для холодильников. ^[18]

Принципы

Микроволновая печь нагревает пищу, пропуская через нее микроволновое излучение. Микроволны — это форма неионизирующего электромагнитного излучения с частотой выше, чем обычные радиоволны, но ниже, чем у инфракрасного света. Микроволновые печи используют частоты в одном из диапазонов ISM (промышленный, научный, медицинский), которые зарезервированы для этого использования, поэтому они не создают помех другим жизненно важным радиослужбам. В бытовых духовках обычно используется частота 2,45 гигагерца (ГГц) — длина волны 12.2 сантиметра (4,80 дюйма) — в то время как в больших промышленных / коммерческих печах часто используется частота 915 мегагерц (МГц) — 32,8 см (12,9 дюйма). ^[19] Вода, жир и другие вещества в пище поглощают энергию микроволн в процессе, называемом диэлектрическим нагревом. Многие молекулы (например, воды) являются электрическими диполями, что означает, что они имеют частичный положительный заряд на одном конце и частичный отрицательный заряд на другом, и поэтому они вращаются, пытаясь выровняться с переменным электрическим полем микроволн. .Вращающиеся молекулы сталкиваются с другими молекулами и приводят их в движение, таким образом рассеивая энергию. Эта энергия, когда она рассеивается в виде молекулярных колебаний в твердых телах и жидкостях (то есть как потенциальная энергия, так и кинетическая энергия атомов), является теплом. Иногда микроволновый нагрев объясняют резонансом молекул воды, но это неверно; ^[20] такие резонансы возникают только на частотах выше 1 терагерца (ТГц). ^[21]

СВЧ нагрев более эффективен для жидкой воды, чем для замороженной воды, где движение молекул более ограничено.Диэлектрический нагрев жидкой воды также зависит от температуры: при 0 ° C диэлектрические потери максимальны при частоте поля около 10 ГГц, а для более высоких температур воды — при более высоких частотах поля. ^[22]

По сравнению с жидкой водой, микроволновое нагревание менее эффективно для жиров и сахаров (которые имеют меньший молекулярный дипольный момент). ^[23] Сахара и триглицериды (жиры и масла) поглощают микроволны из-за дипольных моментов их гидроксильных или сложноэфирных групп.Однако из-за более низкой удельной теплоемкости жиров и масел и их более высокой температуры испарения они часто достигают гораздо более высоких температур внутри микроволновых печей. ^[22] Это может вызвать повышение температуры в масле или очень жирных продуктах, таких как бекон, намного выше точки кипения воды и достаточно высокой, чтобы вызвать некоторые реакции потемнения, как при обычном жарении (Великобритания: гриль), тушении или жарка во фритюре. Пища с высоким содержанием воды и небольшим количеством масла редко превышает температуру кипения воды.

Микроволновый нагрев может вызвать локальные тепловые выбросы в некоторых материалах с низкой теплопроводностью, которые также имеют диэлектрическую проницаемость, увеличивающуюся с температурой. Примером может служить стекло, которое при предварительном нагреве может проявлять термический разнос в микроволновой печи до точки плавления. Кроме того, микроволны могут плавить определенные типы горных пород, производя небольшое количество синтетической лавы. ^{[ необходима ссылка ]} Некоторые керамические изделия также могут плавиться и даже становиться прозрачными при охлаждении.Температурный разгон более типичен для электропроводящих жидкостей, таких как соленая вода.

Распространенное заблуждение состоит в том, что микроволновые печи готовят пищу «изнутри наружу», то есть из центра всей массы пищи наружу. Эта идея возникает из-за поведения нагрева, наблюдаемого, если абсорбирующий слой воды лежит под менее абсорбирующим более сухим слоем на поверхности пищевого продукта; в этом случае тепловая энергия внутри пищевого продукта может быть больше, чем на его поверхности. Это также может происходить, если внутренний слой имеет более низкую теплоемкость, чем внешний слой, что приводит к достижению более высокой температуры, или даже если внутренний слой более теплопроводен, чем внешний слой, что делает его более горячим, несмотря на более низкую температуру.Однако в большинстве случаев с единообразно структурированным или достаточно гомогенным продуктом питания микроволны поглощаются внешними слоями продукта на том же уровне, что и внутренние слои. В зависимости от содержания воды глубина начального отложения тепла может составлять несколько сантиметров или более в микроволновых печах, в отличие от жарки / гриля (инфракрасный) или конвекционного нагрева — методов, при которых тепло отводится на поверхности пищи тонким слоем. Глубина проникновения микроволн зависит от состава и частоты пищи, при этом более низкие частоты микроволн (более длинные волны) проникают дальше.

Тепловая эффективность

Микроволновая печь преобразует только часть потребляемой электроэнергии в микроволновую энергию. Среднестатистическая микроволновая печь потребителя потребляет 1100 Вт электроэнергии при выработке 700 Вт микроволновой мощности, КПД составляет 64%. Такое потраченное впустую тепло вместе с теплом от продукта, нагреваемого в микроволновой печи, выводится в виде теплого воздуха через вентиляционные отверстия. Остальные 400 Вт рассеиваются в виде тепла, в основном в трубке магнетрона. Дополнительная мощность используется для работы ламп, силового трансформатора переменного тока, охлаждающего вентилятора магнетрона, двигателя поворотного стола и цепей управления, хотя мощность, потребляемая электронными цепями управления современной микроволновой печи, незначительна (<1% входной мощности). во время приготовления.

Для приготовления или разогрева небольшого количества пищи микроволновая печь может потреблять меньше энергии, чем кухонная плита. Хотя микроволновые печи рекламируются как наиболее эффективные устройства, ^{[24] [ не указано в ссылке ]} экономия энергии в значительной степени связана с уменьшенной тепловой массой контейнера для пищевых продуктов. ^[25] Количество энергии, используемой для нагрева пищи, обычно невелико по сравнению с общим потреблением энергии в типичных жилых домах в Соединенных Штатах. ^{[ необходима ссылка ]}

Проект

Магнетрон со снятой секцией (магнит не показан)

В состав микроволновой печи входят:

• источник питания высокого напряжения, обычно простой трансформатор или электронный преобразователь энергии, который передает энергию магнетрону
• высоковольтный конденсатор, подключенный к магнетрону, трансформатору и через диод к шасси
• магнетрон с резонатором, преобразующий электрическую энергию высокого напряжения в микроволновое излучение
• схема управления магнетроном (обычно с микроконтроллером)
• короткий волновод (для передачи СВЧ-энергии от магнетрона в варочную камеру)
• варочная камера металлическая
• вращающийся поднос или металлический волноводный вентилятор.

В современных микроволновых печах для работы используется либо аналоговый таймер с циферблатом, либо цифровая панель управления. Панели управления оснащены светодиодным, жидкокристаллическим или вакуумным флуоресцентным дисплеем, цифровыми кнопками для ввода времени приготовления, функцией выбора уровня мощности и другими возможными функциями, такими как настройка размораживания и предварительно запрограммированные настройки для различных типов продуктов, таких как мясо, рыба. , птица, овощи, замороженные овощи, замороженные обеды и попкорн. В большинстве печей магнетрон приводится в действие линейным трансформатором, который можно только полностью включить или выключить.Таким образом, выбор уровня мощности не влияет на интенсивность микроволнового излучения; вместо этого магнетрон включается и выключается каждые несколько секунд. В более новых моделях используются инверторные источники питания, которые используют широтно-импульсную модуляцию для обеспечения эффективного непрерывного нагрева при пониженной мощности, так что продукты нагреваются более равномерно при заданном уровне мощности и могут нагреваться быстрее, не будучи поврежденными неравномерным нагревом.

Микроволновые частоты, используемые в микроволновых печах, выбираются в соответствии с нормативными требованиями и ограничениями по стоимости.Во-первых, они должны находиться в одной из промышленных, научных и медицинских (ISM) полос частот, отведенной для целей, не связанных с коммуникацией. Для бытовых целей частота 2,45 ГГц имеет преимущество перед 915 МГц, поскольку 915 МГц является диапазоном ISM только в Регионе 2 МСЭ, тогда как частота 2,45 ГГц доступна во всем мире. ^{[ необходима ссылка ] [ расплывчатый ]} Три дополнительных диапазона ISM существуют в микроволновых частотах, но не используются для приготовления в микроволновой печи. Два из них сосредоточены на 5.8 ГГц и 24,125 ГГц, но не используются для приготовления пищи в микроволновой печи из-за очень высокой стоимости выработки электроэнергии на этих частотах. Третий, сосредоточенный на 433,92 МГц, представляет собой узкую полосу, для которой потребуется дорогостоящее оборудование для выработки достаточной мощности без создания помех за пределами полосы, и она доступна только в некоторых странах.

Варочная камера похожа на клетку Фарадея (но нет постоянного контакта металла с металлом вокруг края дверцы) и предотвращает выход волн из духовки.Дверца духовки обычно имеет окно для удобного обзора со слоем проводящей сетки на некотором расстоянии от внешней панели для сохранения защиты. Поскольку размер отверстий в сетке намного меньше длины волны микроволн (12,2 см для обычных 2,45 ГГц), большая часть микроволнового излучения не может проходить через дверь, в то время как видимый свет (с его гораздо более короткой длиной волны) может проходить.

Варианты и аксессуары

Разработано количественное, основанное на модели понимание теплообмена при инфракрасном и комбинированном инфракрасно-микроволновом нагревании пищи внутри духовки. ^[26] Вариантом обычной микроволны является конвекционная микроволна. Конвекционная микроволновая печь — это комбинация стандартной микроволновой печи и конвекционной печи. Это позволяет быстро приготовить пищу, но при этом получиться подрумянившейся или хрустящей, как в конвекционной печи. Конвекционные микроволновые печи дороже обычных микроволновых печей. Некоторые конвекционные микроволновые печи — с открытыми нагревательными элементами — могут выделять дым и запах гари, поскольку брызги пищи от ранее использовавшихся только микроволновых печей сжигаются с нагревательных элементов.

В 2000 году, ^[27] некоторые производители начали предлагать мощные кварцевые галогенные лампы для своих моделей конвекционных микроволновых печей, продавая их под такими названиями, как «Speedcook», «Advantium», «Lightwave» и «Optimawave», чтобы подчеркнуть их способность готовить пищу быстро и хорошо подрумяниваться. Лампы нагревают поверхность пищи инфракрасным (ИК) излучением, подрумянивая поверхности, как в обычной духовке. Пища подрумянивается при нагревании микроволновым излучением и теплопроводности при контакте с нагретым воздухом.Инфракрасная энергия, которая передается лампами на внешнюю поверхность пищи, достаточна для начала карамелизации подрумянивания продуктов, в основном состоящих из углеводов, и реакций Майяра в продуктах, в основном состоящих из белка. Эти реакции в продуктах питания создают текстуру и вкус, аналогичные тем, которые обычно ожидаются от обычного приготовления в духовке, а не мягкому вкусу вареной и приготовленной на пару, который обычно создается при приготовлении пищи только в микроволновой печи.

Чтобы помочь подрумяниваться, иногда используется дополнительный лоток для подрумянивания, обычно состоящий из стекла или фарфора.Он делает пищу хрустящей, окисляя верхний слой, пока он не станет коричневым. Обычная пластиковая посуда для этой цели не подходит, потому что она может расплавиться.

Замороженные обеды, пироги и пакеты для попкорна для микроволновых печей часто содержат сенсор, сделанный из тонкой алюминиевой пленки в упаковке или на небольшом лотке для бумаги. Металлическая пленка эффективно поглощает микроволновую энергию и, следовательно, становится очень горячей и излучает инфракрасное излучение, концентрируя нагрев масла для попкорна или даже подрумянивания поверхностей замороженных продуктов.Нагревательные пакеты или поддоны, содержащие чувствительные элементы, предназначены для одноразового использования и выбрасываются как отходы.

Пластмассы, пригодные для использования в микроволновой печи

Некоторые современные пластиковые контейнеры и пищевые упаковки специально разработаны для защиты от излучения микроволн. В продуктах может использоваться термин «безопасный для использования в микроволновой печи», на них может присутствовать символ микроволн (три линии волн, одна над другой) или просто инструкции по правильному использованию микроволновой печи. Любой из них является признаком того, что продукт подходит для микроволновой печи при использовании в соответствии с предоставленными инструкциями. ^[28]

Преимущества и функции безопасности

Все коммерческие микроволновые печи используют таймер в стандартном рабочем режиме; по истечении таймера духовка отключается.

Микроволновые печи разогревают пищу, не нагреваясь сами. При снятии кастрюли с плиты, если она не является индукционной, остается потенциально опасный нагревательный элемент или подставка, которые некоторое время остаются горячими. Точно так же, когда вы вынимаете запеканку из обычной духовки, ваши руки подвергаются воздействию очень горячих стенок духовки.Микроволновая печь не представляет этой проблемы.

Пища и посуда, доставленные из микроволновой печи, редко бывают намного горячее, чем 100 ° C (212 ° F). Посуда, используемая в микроволновой печи, часто намного холоднее, чем еда, потому что посуда прозрачна для микроволн; микроволны непосредственно нагревают пищу, а посуда косвенно нагревается пищей. С другой стороны, пища и посуда из обычной духовки имеют ту же температуру, что и остальная часть духовки; типичная температура приготовления — 180 ° C (356 ° F).Это означает, что обычные плиты и духовки могут вызвать более серьезные ожоги.

Более низкая температура приготовления (точка кипения воды) является значительным преимуществом в плане безопасности по сравнению с запеканием в духовке или жаркой, поскольку исключает образование смол и полукокса, которые являются канцерогенными. ^[29] Микроволновое излучение также проникает глубже, чем прямое тепло, так что пища нагревается за счет собственного внутреннего содержания воды. Напротив, прямое тепло может поджарить поверхность, пока внутренняя часть еще холодная.Предварительный нагрев пищи в микроволновой печи перед тем, как положить ее на гриль или сковороду, сокращает время, необходимое для разогрева пищи, и снижает образование канцерогенного углерода. В отличие от жарки и запекания, микроволновая печь не приводит к образованию акриламида в картофеле, ^[30] , однако, в отличие от жарки во фритюре, она имеет лишь ограниченную эффективность в снижении уровня гликоалкалоидов (т.е. соланина). ^[31] Акриламид был обнаружен в других продуктах, приготовленных в микроволновой печи, таких как попкорн.

Характеристики нагрева

Микроволновые печи часто используются для разогрева остатков пищи, и бактериальное заражение не может быть подавлено, если не будет достигнута безопасная температура, что приводит к болезням пищевого происхождения, как и при всех неадекватных методах разогрева.

Неравномерный нагрев продуктов, приготовленных в микроволновой печи, может быть частично вызван неравномерным распределением микроволновой энергии внутри духовки, а частично — разной скоростью поглощения энергии в разных частях продукта. Первая проблема решается за счет мешалки, типа вентилятора, который отражает микроволновую энергию в различные части духовки при ее вращении, или поворотного стола или карусели, которые поворачивают пищу; однако на поворотных столах могут оставаться пятна, например в центре духовки, в которых энергия распределяется неравномерно.Расположение мертвых и горячих точек в микроволновой печи можно обозначить, поместив влажный кусок термобумаги в духовку. Когда водонасыщенная бумага подвергается воздействию микроволнового излучения, она становится достаточно горячей, чтобы вызвать выделение красителя, что обеспечит визуальное представление микроволн. Если в духовке сделать несколько слоев бумаги с достаточным расстоянием между ними, можно создать трехмерную карту. Многие чеки в магазинах печатаются на термобумаге, что позволяет легко это делать дома. ^[32]

Вторая проблема связана с составом и геометрией пищи и должна решаться поваром, располагая пищу так, чтобы она равномерно поглощала энергию, и периодически проверяя и защищая любые части пищи, которые перегреваются. В некоторых материалах с низкой теплопроводностью, где диэлектрическая проницаемость увеличивается с температурой, микроволновый нагрев может вызвать локальный тепловой побег. При определенных условиях стекло может проявлять термический разгон в микроволновой печи до точки плавления. ^[33]

Из-за этого явления микроволновые печи, настроенные на слишком высокий уровень мощности, могут даже начать готовку по краям замороженных продуктов, в то время как продукты внутри остаются замороженными. Еще один случай неравномерного нагрева можно наблюдать в выпечке, содержащей ягоды. В этих изделиях ягоды поглощают больше энергии, чем более сухой окружающий хлеб, и не могут рассеивать тепло из-за низкой теплопроводности хлеба. Часто это приводит к перегреву ягод по сравнению с остальной едой.В настройках духового шкафа «Размораживание» используются низкие уровни мощности, предназначенные для того, чтобы обеспечить отвод тепла внутри замороженных продуктов от зон, которые легче поглощают тепло, к тем, которые нагреваются медленнее. В духовках, оборудованных поворотным подносом, будет происходить более равномерный нагрев за счет размещения продуктов на противне поворотного подноса не по центру, а точно по центру.

Микроволновый нагрев может быть преднамеренно неравномерным. Некоторые упаковки для микроволновых печей (особенно пироги) могут включать материалы, содержащие керамические или алюминиевые хлопья, которые предназначены для поглощения микроволн и нагрева, тем самым преобразуя микроволны в менее проникающие инфракрасные лучи, что помогает при выпекании или приготовлении корочки, вкладывая больше энергии неглубоко в этих областях. .Такие керамические пластыри, прикрепленные к картону, располагаются рядом с едой и обычно имеют дымчато-синий или серый цвет, что обычно делает их легко узнаваемыми; Картонные рукава, входящие в комплект Hot Pockets, которые имеют внутреннюю поверхность серебристого цвета, являются хорошим примером такой упаковки. Картонная упаковка, пригодная для использования в микроволновой печи, может также содержать накладные керамические пластыри, которые действуют таким же образом. Технический термин для такого поглощающего микроволны пластыря — приемник. ^[34]

Воздействие на продукты питания и питательные вещества

Изюм, пережаренный в микроволновой печи, сильно дымится.

Сравнительные исследования методов приготовления обычно показывают, что при правильном использовании микроволновая обработка не влияет на содержание питательных веществ в продуктах в большей степени, чем обычное нагревание, и что существует тенденция к большему удержанию многих микроэлементов при нагревании в микроволновой печи, вероятно, из-за сокращение времени на подготовку. ^[35] Готовить грудное молоко в микроволновой печи при высоких температурах противопоказано из-за значительного снижения активности противоинфекционных факторов. ^[36]

Любая форма приготовления пищи разрушит некоторые питательные вещества в пище, но ключевыми переменными являются то, сколько воды используется для приготовления, как долго пища готовится и при какой температуре. ^[37] Питательные вещества в основном теряются при выщелачивании в воду для приготовления пищи, что, как правило, делает приготовление в микроволновой печи более здоровым, учитывая более короткое время приготовления, которое требуется. ^[38] Как и другие методы нагрева, микроволновая печь превращает витамин B ₁₂ из активной в неактивную форму. Количество инактивированного зависит от достигнутой температуры, а также от времени приготовления. Вареная пища достигает максимальной температуры 100 ° C (212 ° F) (точка кипения воды), тогда как пища, приготовленная в микроволновой печи, может быть локально более горячей, что приводит к более быстрому распаду витамина B ₁₂ .Более высокий уровень потерь частично компенсируется более коротким временем приготовления. ^[39] Одно исследование показало, что при приготовлении в микроволновой печи брокколи теряет 74% или более фенольных соединений (97% флавоноидов), в то время как при кипячении теряется 66% флавоноидов, а при кипячении под высоким давлением теряется 47%, ^[40] , хотя результаты этого исследования опровергаются другими исследованиями. ^[41] Чтобы свести к минимуму потери фенолов в картофеле, микроволновую печь следует проводить при мощности 500 Вт. ^[42]

Шпинат сохраняет почти весь фолиевую кислоту при приготовлении в микроволновой печи; для сравнения, при кипячении он теряет около 77%, вымывая питательные вещества.Бекон, приготовленный в микроволновой печи, имеет значительно более низкий уровень канцерогенных нитрозаминов, чем бекон, приготовленный обычным способом. ^[37] Вареные овощи, как правило, содержат больше питательных веществ при нагревании в микроволновой печи, чем при приготовлении на плите. ^[37] Бланширование в микроволновой печи в 3-4 раза более эффективно, чем бланширование в кипяченой воде, в отношении удержания водорастворимых витаминов фолиевой кислоты, тиамина и рибофлавина, за исключением аскорбиновой кислоты, из которых теряется 28,8% (vs. 16% при бланшировании кипяченой водой). ^[43]

Типичные максимальные потери питательных веществ при варке ^[44]

Витамины и минералы	Заморозить	Сухой	Повар	Готовка + слив	Разогреть
Витамин А	5%	50%	25%	35%	10%
Вит А- эквивалент активности ретинола	5%	50%	25%	35%	10%
Vit A- Альфа-каротин	5%	50%	25%	35%	10%
Вит А- бета-каротин	5%	50%	25%	35%	10%
Vit A- бета криптоксантин	5%	50%	25%	35%	10%
Vit A- ликопин	5%	50%	25%	35%	10%
Vit A- лютеин + зеаксантин	5%	50%	25%	35%	10%
Витамин C	30%	80%	50%	75%	50%
Тиамин	5%	30%	55%	70%	40%
Рибофлавин	0%	10%	25%	45%	5%
Ниацин	0%	10%	40%	55%	5%
Витамин B6	0%	10%	50%	65%	45%
Фолиевая кислота	5%	50%	70%	75%	30%
Пищевой фолат	5%	50%	70%	75%	30%
Фолиевая кислота	5%	50%	70%	75%	30%
Витамин B12	0%	0%	45%	50%	45%
Кальций	5%	0%	20%	25%	0%
Утюг	0%	0%	35%	40%	0%
Магний	0%	0%	25%	40%	0%
фосфор	0%	0%	25%	35%	0%
Калий	10%	0%	30%	70%	0%
Натрий	0%	0%	25%	55%	0%
цинк	0%	0%	25%	25%	0%
Медь	10%	0%	40%	45%	0%

Использование для чистки кухонных губок

В ходе исследований изучалось использование микроволновой печи для очистки неметаллических бытовых губок, которые были тщательно намочены.Исследование 2006 года показало, что обработка влажных губок в микроволновой печи в течение двух минут (при мощности 1000 Вт) удаляет 99% бактерий кишечной палочки, фагов E. coli и MS2, а споры Bacillus cereus погибают через 4 минуты обработки в микроволновой печи. ^[45]

Опасности

Высокие температуры

Однородные жидкости могут перегреваться ^{[46] [47]} при нагревании в микроволновой печи в емкости с гладкой поверхностью. То есть жидкость достигает температуры, немного превышающей ее нормальную точку кипения, без образования пузырьков пара внутри жидкости.Процесс кипячения может начаться со взрывом, когда жидкость потревожена, например, когда пользователь берет контейнер, чтобы вынуть его из духовки, или при добавлении твердых ингредиентов, таких как сухие сливки или сахар. Это может привести к самопроизвольному кипению (зародышеобразованию), которое может быть достаточно сильным для выброса кипящей жидкости из контейнера и причинения сильного ожога. ^[48]

Закрытые емкости, такие как яйца, могут взорваться при нагревании в микроволновой печи из-за повышенного давления пара.Изоляционные пенопласты всех типов обычно содержат закрытые воздушные карманы и, как правило, не рекомендуются для использования в микроволновой печи, так как воздушные карманы взрываются и пена (которая может быть токсичной при употреблении) может расплавиться. Не все пластмассы безопасны для микроволновой печи, а некоторые пластмассы поглощают микроволны до такой степени, что могут стать опасно горячими.

Продукты, которые нагреваются слишком долго, могут загореться. Хотя это присуще любой форме приготовления пищи, быстрое приготовление и использование микроволновых печей без присмотра создают дополнительную опасность.

Металлические предметы

Любой металлический или проводящий объект, помещенный в микроволновую печь, в некоторой степени действует как антенна, что приводит к возникновению электрического тока. Это заставляет объект действовать как нагревательный элемент. Этот эффект зависит от формы и состава объекта, и иногда его используют для приготовления пищи.

Любой предмет, содержащий острый металл, при нагревании в микроволновой печи может вызвать электрическую дугу (искры). Это включает столовые приборы, мятую алюминиевую фольгу (хотя некоторые виды фольги, используемые в микроволновых печах, безопасны, см. Ниже), спиральные стяжки, содержащие металлическую проволоку, ручки из металлической проволоки в бумажных китайских контейнерах для еды на вынос или почти любой металл, сформированный в виде плохо проводящая фольга или тонкая проволока; или в заостренную форму. ^[49] Вилки являются хорошим примером: зубцы вилки реагируют на электрическое поле, создавая высокие концентрации электрического заряда на концах. Это приводит к превышению диэлектрического пробоя воздуха примерно на 3 мегавольта на метр (3 × 10 ⁶ В / м). Воздух образует проводящую плазму, которая видна как искра. Тогда плазма и зубцы могут образовать токопроводящую петлю, которая может быть более эффективной антенной, что приведет к более длительной искре. Когда диэлектрический пробой происходит в воздухе, образуются озон и оксиды азота, которые в больших количествах вредны для здоровья.

Микроволновая печь с металлической полкой

Металлические предметы могут быть совместимы с микроволновой печью, хотя эксперименты со стороны пользователей не приветствуются. Обработка в микроволновой печи отдельного гладкого металлического предмета без заостренных концов, например ложки или неглубокой металлической сковороды, обычно не вызывает искрения. Решетки из толстой металлической проволоки могут стать частью интерьера микроволновых печей (см. Рисунок). Аналогичным образом внутренние стеновые панели с перфорированными отверстиями, которые пропускают свет и воздух в духовку и позволяют видеть внутреннюю часть через дверцу духовки, все сделаны из проводящего металла, имеющего безопасную форму.

Диск DVD-R, записанный в микроволновой печи, демонстрирующий воздействие электрического разряда через металлическую пленку.

Эффект обработки тонкой металлической пленки в микроволновой печи можно отчетливо увидеть на компакт-диске или DVD (особенно на прессованном на заводе типе). Микроволны индуцируют электрические токи в металлической пленке, которая нагревается, расплавляя пластик в диске и оставляя видимый узор из концентрических и радиальных рубцов. Точно так же фарфор с тонкими металлическими пленками может быть разрушен или поврежден в микроволновой печи.Алюминиевая фольга достаточно толстая, чтобы ее можно было использовать в микроволновых печах в качестве защиты от нагрева частей продуктов, если фольга не сильно деформирована. Мятая алюминиевая фольга, как правило, небезопасна для использования в микроволнах, поскольку манипуляции с фольгой вызывают резкие изгибы и зазоры, которые вызывают искрение. Министерство сельского хозяйства США рекомендует, чтобы алюминиевая фольга, используемая в качестве частичного защитного экрана для пищевых продуктов при приготовлении в микроволновой печи, покрывала не более четверти пищевого объекта и была тщательно разглажена, чтобы исключить опасность искрения. ^[50]

Другая опасность — это резонанс самой магнетронной трубки.Если микроволновая печь работает без объекта, поглощающего излучение, образуется стоячая волна. Энергия отражается вперед и назад между трубкой и камерой для приготовления пищи. Это может вызвать перегрузку трубки и ее возгорание. По той же причине обезвоженная пища или пища, завернутая в металл, не имеющий дуги, проблематична из-за перегрузки, но не обязательно пожароопасной.

Некоторые продукты, например, виноград, при правильном хранении могут вызывать электрическую дугу. ^[51] Продолжительное искрение от пищевых продуктов сопряжено с такими же рисками, что и искрение от других источников, как указано выше.

Некоторыми другими предметами, которые могут проводить искры, являются пластиковые / голографические термосы для печати (например, новые чашки Starbuck) или чашки с металлической подкладкой. Если обнажить хоть какой-то кусок металла, вся внешняя оболочка оторвется от объекта или расплавится. ^{[ необходима ссылка ]}

Высокие электрические поля, генерируемые внутри микроволновой печи, часто можно проиллюстрировать, поместив радиометр или неоновую лампу накаливания внутри камеры для приготовления пищи, создав светящуюся плазму внутри лампы низкого давления устройства.

Прямое микроволновое облучение

Прямое микроволновое воздействие обычно невозможно, так как микроволны, излучаемые источником в микроволновой печи, удерживаются в духовке материалом, из которого она построена. Кроме того, духовки оснащены резервными блокировками безопасности, которые отключают питание магнетрона, если дверь открыта. Этот механизм безопасности требуется федеральными правилами США. ^[52] Испытания показали, что ограничение микроволн в имеющихся в продаже печах настолько универсально, что рутинные испытания не требуются. ^[53] Согласно Центру устройств и радиологического здоровья Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США, федеральный стандарт США ограничивает количество микроволн, которые могут просачиваться из духовки в течение всего срока ее службы, до 5 милливатт микроволнового излучения на квадратный сантиметр при приблизительно 5 см (2 дюйма) от поверхности духовки. ^[54] Это намного ниже уровня воздействия, который в настоящее время считается вредным для здоровья человека. ^[55]

Излучение, создаваемое микроволновой печью, не ионизирует.Следовательно, он не имеет риска рака, связанного с ионизирующим излучением, таким как рентгеновские лучи и частицы высокой энергии. Долгосрочные исследования на грызунах для оценки риска рака до сих пор не выявили какой-либо канцерогенности микроволнового излучения 2,45 ГГц даже при уровнях хронического воздействия (т. Е. Значительная часть продолжительности жизни), намного превышающих те, с которыми люди могут столкнуться из любых протекающих печей. ^{[56] [57]} Однако при открытой дверце духовки излучение может вызвать повреждение из-за нагрева.Каждая проданная микроволновая печь оснащена защитной блокировкой, чтобы ее нельзя было запустить, когда дверца открыта или неправильно заперта.

Микроволны, генерируемые в микроволновых печах, перестают существовать после отключения электроэнергии. Они не остаются в пище при выключении питания, точно так же, как свет от электрической лампы остается в стенах и мебели комнаты при выключении лампы. Они не делают пищу или духовку радиоактивными. Есть некоторые свидетельства того, что питательная ценность некоторых продуктов может изменяться по-разному при приготовлении в микроволновой печи по сравнению с обычным приготовлением, но нет никаких указаний на вредные проблемы для здоровья, связанные с приготовлением пищи в микроволновой печи. ^[58]

Однако есть несколько случаев, когда люди подвергались воздействию прямого микроволнового излучения в результате неисправности прибора или преднамеренных действий. ^{[59] [60]} Общим эффектом этого воздействия будет физический ожог тела, поскольку человеческие ткани, особенно внешний жировой и мышечный слои, имеют состав, аналогичный некоторым продуктам, которые обычно готовят в микроволновых печах и поэтому испытывает аналогичные эффекты диэлектрического нагрева при воздействии микроволнового электромагнитного излучения.

Химическое воздействие

Некоторые магнетроны имеют керамические изоляторы с добавлением оксида бериллия (бериллия). Бериллий в таких оксидах представляет серьезную химическую опасность при раздавливании и проглатывании (например, при вдыхании пыли). Кроме того, бериллия внесена в список подтвержденных канцерогенов для человека IARC; поэтому не следует обращаться с сломанными керамическими изоляторами или магнетронами. Очевидно, что это представляет опасность только в том случае, если микроволновая печь становится физически поврежденной, например, если треснет изолятор, или когда магнетрон открывается и обращаются напрямую, и поэтому не должно вызывать беспокойства при нормальном использовании.

См. Также

Список литературы

1. ↑ Hervé This, Révélations gastronomiques, Éditions Belin. ISBN 2-7011-1756-9
2. ↑ «Готовка с короткими волнами» (PDF). Коротковолновое ремесло . Нью-Йорк: Popular Book Corp. 4 (7): 394. Ноябрь 1933. Дата обращения 23 марта 2015 г.
3. ↑ Патент США 2147689 Чаффи, Джозеф Г., Способ и устройство для нагрева диэлектрических материалов , подана 11 августа 1937 г .; выдано 21 февраля 1939 г.
4. ↑ Чаффи, Джозеф Г.(21 февраля 1939 г.), 2 147 689: Метод и устройство для нагрева диэлектрических материалов , Бюро патентов и товарных знаков США
5. ↑ «Магнетрон». Radar Recollections — A Bournemouth University / CHiDE / HLF project . Общество истории оборонной электроники (ранее CHiDE).
6. ↑ Уиллшоу, В.E .; Л. Рашфорт; А. Г. Стейнсби; Р. Латам; А. В. Боллз; А. Х. Кинг (1946). «Импульсный магнетрон большой мощности: разработка и проектирование для радиолокационных приложений». Журнал Института инженеров-электриков — Часть IIIA: Радиолокация . 93 (5): 985–1005. DOI: 10.1049 / ji-3a-1.1946.0188. Проверено 22 июня 2012 г.
7. ↑ Джон Карлтон Галлава (1998). «История микроволновой печи».
8. ↑ Radar — Отец микроволновой печи на YouTube
9. ↑ Патент США 2495429, Спенсер, Перси Л., «Способ обработки пищевых продуктов», выдан 24 января 1950 г.
10. ↑ «Технологическое лидерство». Raytheon. Архивировано 22 марта 2013 года. ^{[ мертвая ссылка ]}
11. ↑ «Вы помните первую микроволновку в вашей семье?». Историческое общество Огайо . 2 ноября 2010 г.
12. ↑ ^{12,0 12,1} Liegey, Paul R. (16 октября 2001 г.), Методы гедонической корректировки качества для микроволновых печей В ИПЦ США ​​, Бюро статистики труда Министерства труда США, получено 5 октября 2013 г.
13. ↑ Кокс, В.Майкл; Алм, Ричард (1997), «Хорошо потраченное время: снижение реальной стоимости жизни в Америке» (PDF), Годовой отчет за 1997 год , Федеральный резервный банк Далласа, стр. 22 (см. Приложение 8), заархивировано из оригинала (PDF) 13 августа 2006 г., получено 12 августа 1999 г.
14. ↑ The Westinghouse How Australia Cooks Report (PDF), Westinghouse, октябрь 2008 г., получено 5 февраля 2015 г.
15. ↑ Уильямс, Кара (зима 2000 г.). «Доходы и расходы» (PDF). Канадские социальные тенденции — Каталожный № 11-008 . Статистическое управление Канады (59): 7–12. Микроволновые печи стали использоваться еще более активно: в 1979 году они были менее чем в 5% домохозяйств, а к 1998 году их насчитывалось более 88%.
16. ↑ Мировая основная бытовая техника: мировое отраслевое исследование с прогнозами до 2009 и 2014 гг. (Исследование № 2015) (PDF), Кливленд, Огайо: The Freedonia Group, январь 2006 г., ТАБЛИЦА VI-5: ПРЕДЛОЖЕНИЕ И СПРОС НА КУХОННАЯ ТЕХНИКА (миллион долларов)
17. ↑ «Уровень проникновения бытовой техники в Индии в 2013 году». Statistica. Проверено 5 февраля 2015 г.
18. ↑ ^{18,0 18,1 18,2} Владение бытовыми удобствами среди выбранных стран (XLS), Служба экономических исследований Министерства сельского хозяйства США, 2009 г., данные получены 5 февраля 2015 г.
19. ↑ «Литтон — для нагрева, настройтесь на 915 или 2450 мегациклов». Литтон Индастриз, 1965 . Юго-западный музей инженерии, связи и вычислений. 2007. Проверено 12 декабря 2006 г.
20. ↑ Блумфилд, Луис А. «Вопрос 1456: В моей научной книге сказано, что в микроволновой печи используется лазер, резонирующий на собственной частоте воды. Существует ли такой лазер или это была серьезная опечатка?».HowEverythingWorks.org. Проверено 28 марта 2009 г. «Распространенное заблуждение, что микроволны в микроволновой печи вызывают естественный резонанс в воде. … Фактически использование частоты, на которую молекулы воды сильно реагируют (как в резонансе), было бы серьезной ошибкой — все микроволны были бы поглощены молекулами воды на поверхности пищи, а центр пищи остался бы сырым ».
21. ↑ Шмитт, Рон (2002). Electromagnetics Explained: руководство по беспроводной / РЧ, ЭМС и высокоскоростной электронике . Берлингтон, Массачусетс, США: Elsevier. п. 343. ISBN 978-0-7506-7403-4 . Проверено 3 декабря 2012 г.
22. ↑ ^{22,0 22,1} Чаплин, Мартин (28 мая 2012 г.). «Вода и микроволновые печи». Структура воды и наука . Лондонский университет Южного берега. Проверено 4 декабря 2012 года.
23. ↑ «Эффективный» здесь означает, что выделяется больше энергии, не обязательно, что температура повышается больше, потому что последнее также является функцией удельной теплоемкости, которая часто меньше, чем у воды для большинства веществ. Например, молоко нагревается немного быстрее, чем вода в микроволновой печи, но только потому, что твердые частицы молока имеют меньшую теплоемкость, чем вода, которую они заменяют. ^{[ необходима ссылка ]}
24. ↑ ACEE American Council for Energy Efficient Economy — Cooking Получено 16 марта 2012 г.
25. ↑ Плита против микроволновой печи: что требует меньше энергии для приготовления чая? Проверено 18 июня 2012 г.
26. ↑ Алмейда, Мариалуци (январь 2005 г.).«Моделирование инфракрасного и комбинированного инфракрасно-микроволнового нагрева продуктов в духовке» (PDF). Проверено 6 января 2015 г. «Количественное, основанное на модели понимание теплообмена при инфракрасном и комбинированном инфракрасно-микроволновом нагревании пищи внутри духовки. разрабатывается «.
27. ↑ Фабрикант, Флоренция (27 сентября 2000 г.). «Сын микроволновки: быстро и четко». Проверено 6 января 2015 г. » новое поколение духовок, поступающих на рынок «
28. ↑ «Часто задаваемые вопросы: использование пластмасс в микроволновой печи». Американский химический совет.
29. ↑ «Пять худших продуктов для гриля». Комитет врачей по ответственной медицине. 2005. Архивировано 30 декабря 2010 года.
30. ↑ «Акриламид: информация о диете, хранении и приготовлении пищи». Продукты питания . Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США. 22 мая 2008 г. Варка картофеля и обработка в микроволновой печи целого картофеля с кожурой для получения «запеченного в микроволновой печи картофеля» не приводит к образованию акриламида1. (Сноска 1: на основе исследований FDA.) .css «>
31. ↑ Тайс, Раймонд; Brevard, Brigette (февраль 1999 г.), 3-Picoline [108-99-6]: Обзор токсикологической литературы (PDF), Research Triangle Park, North Carolina: Integrated Laboratory Systems
32. ↑ Rutgers, Maarten (1999). «Физика в микроволновой печи». Обнаружение горячих точек в микроволновой печи с помощью бумаги для факса. Архивировано 20 июля 2003 года.
33. ↑ Видео микроволновых эффектов на YouTube
34. ↑ Лабуза, Т; Мейстер (1992). «Альтернативный метод измерения потенциала нагрева пленок микроволнового приемника» (PDF). J. International Microwave Power and Electromagnetic Energy . 27 (4): 205–208. Проверено 23 сентября 2011 г.
35. ↑ Лассен, Энн; Овесен, Ларс (1 января 1995 г.). «Пищевая ценность приготовления в микроволновой печи». Питание и пищевые науки . 95 (4): 8–10. DOI: 10.1108 / 00346659510088654.
36. ↑ Quan R, Yang C, Rubinstein S, et al.(Апрель 1992 г.). «Влияние микроволнового излучения на противоинфекционные факторы грудного молока». Педиатрия . 89 (4 Pt 1): 667–9. PMID 1557249.
37. ↑ ^{37,0 37,1 37,2} О’Коннор, Анахад (17 октября 2006 г.). «Заявление: микроволновые печи убивают питательные вещества в пище». Нью-Йорк Таймс .
38. ↑ «Приготовление в микроволновой печи и питание». Руководство по охране здоровья семьи . Гарвардская медицинская школа. Проверено 23 июля 2011 г.
39. ↑ Фумио Ватанабэ, Кацуо Абэ, Томоюки Фудзита, Машахиро Гото, Мики Хиемори, Ёсихиса Накано (январь 1998 г.). «Влияние микроволнового нагрева на потерю витамина B (12) в пищевых продуктах». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 46 (1): 206–210. DOI: 10.1021 / jf970670x. PMID 10554220. CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка)
40. ↑ Вальехо Ф., Томас-Барберан Ф.А., Гарсия-Вигера С. (2003). «Содержание фенольных соединений в съедобных частях соцветий брокколи после домашней варки». J Sci Food Agric . 83 (14): 1511–6. DOI: 10.1002 / jsfa.1585. CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка)
41. ↑ Грин, Мосс. «Здоровое приготовление овощей в микроволновой печи». Проверено 23 июля 2011 г.
42. ↑ Барба, Анна Анджела (16 января 2008 г.). «Уровни фенольных компонентов в картофеле сорта Agria при микроволновой обработке». LWT — Пищевая наука и технологии . 41 (10): 1919–1926. DOI: 10.1016 / j.lwt.2008.02.004. Проверено 23 июля 2011 года.
43. ↑ М. А. ОСИНБОЙЕЖО, Л. Т. Уокер, С. Огуту и ​​М. Вергезе. «Влияние бланширования в микроволновой печи по сравнению с бланшированием в кипящей воде на удержание выбранных водорастворимых витаминов в репе, пищевых продуктах и ​​зелени с использованием ВЭЖХ». Национальный центр консервирования домашней еды, Университет Джорджии. Проверено 23 июля 2011 г. CS1 maint: множественные имена: список авторов (ссылка)
44. ↑ «Таблица факторов удерживания питательных веществ Министерства сельского хозяйства США, выпуск 6» (PDF). USDA . USDA. Декабрь 2007 г.
45. ↑ http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0956713513003745
46. ↑ Майк П. (2001–2002). «Перегретая вода». НЬЮТОН Спроси ученого . Аргоннская национальная лаборатория. Проверено 28 марта 2009 г. (из серии Chemistry Archive» Спросите ученого «Министерства энергетики США, 2001315)
47. ↑ «Перегреватели и микроволновые печи». Физический факультет . Университет Нового Южного Уэльса. Проверено 25 октября 2010 г.
48. ↑ Бити, Уильям Дж. «Высокое напряжение на вашей кухне: неблагоразумные эксперименты с микроволновой печью». Amasci.com. Проверено 21 января 2006 года.
49. ↑ Список безопасных и небезопасных для использования в микроволновой печи предметов. Доступ 25 октября 2009 г.
50. ↑ «Микроволновые печи и безопасность пищевых продуктов» (PDF). Служба контроля и безопасности пищевых продуктов . Министерство сельского хозяйства США. Октябрь 2011 г. Архивировано из оригинала (PDF) 8 января 2011 г. Источник 10 августа 2011 г.
51. ↑ Попа, Адриан (23 декабря 1997 г.).«Re: Почему виноград искрится в микроволновке?». Сеть MadSci. Проверено 23 февраля 2006 г.
52. ↑ 21 C.F.R. 1030.10 Проверено 12 августа 2014.
53. ↑ «Эмиссия излучения из микроволновых печей: насколько безопасны микроволновые печи?». ARPANSA. Проверено 5 марта 2009 г.
54. ↑ «Излучение микроволновых печей: стандарт безопасности микроволновых печей».Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США. 13 января 2010 г. Получено 16 февраля 2009 г.
55. ↑ «Расширенные измерения утечек в микроволновых печах» (PDF). ARPANSA. 2004. Проверено 8 января 2011 г..
56. ↑ Frei, MR; Jauchem, JR; Dusch, SJ; Merritt, JH; Бергер, RE; Стедхэм, Массачусетс (1998). «Хроническая, слабая (1.0 Вт / кг) воздействие микроволн 2450 МГц на мышей, склонных к раку молочной железы ». Radiation research . 150 (5): 568–76. Doi: 10.2307 / 3579874. PMID 9806599.
57. ↑ Frei, MR; Бергер, RE; Dusch, SJ; Guel, V; Jauchem, JR; Merritt, JH; Стедхэм, Массачусетс (1998). «Хроническое воздействие низкоуровневого радиочастотного излучения 2450 МГц на мышей, склонных к раку». Биоэлектромагнетизм . 19 (1): 20–31.DOI: 10.1002 / (SICI) 1521-186X (1998) 19: 1 <20 :: AID-BEM2> 3.0.CO; 2-6. PMID 9453703.
58. ↑ ARPANSA — Микроволновые печи и здоровье
59. ↑ Фрост, Джо Л. (30 сентября 2001 г.). Дети и травмы . Издательство «Адвокаты и судьи». п. 593. ISBN 978-0-5-96-4 . Проверено 29 января 2011 г.
60. ↑ Геддесм, Лесли Александр; Рёдер, Ребекка А.(2006). Справочник по опасностям и несчастным случаям, связанным с электрическим током . Издательство «Адвокаты и судьи». стр. 369ff. ISBN 0-5-44-9 .

Внешние ссылки

Микроволновая печь для одного человека — хобби для другого. Магазин электроники

В Интернете есть множество материалов, демонстрирующих полезность спасенных внутренностей, обнаруженных в неработающих микроволновых печах. [Мэдс Нильсен] — молодой вблогер с многообещающими навыками съемок и интересным контентом для начинающих по электронике.Он не приносит ничего нового от микроволновой печи к обеденному столу, но это видео следует рассматривать как учебник для всех, кто хочет утилизировать компоненты для своей скамейки для хобби. Чтобы сэкономить время, вы можете добавить ссылку на отметке 5 минут, когда на столе разложено пиршество частей. Множество хороших деталей в этих микроволновых печах, выкатываемых на тротуарах, в мусорных баках и дешевых на дворовых распродажах по всей стране, ошеломляет, и в большинстве случаев их можно бесплатно собрать.

Урожай здесь был: микровыключатели, сетевые конденсаторы номиналом X и Y, предохранитель на 8 ампер, таймер с звонком и переключателями, синхронный 4-ваттный мотор-редуктор с медленным вращением, 5 об / мин, высоковольтный конденсатор с маркировкой 2100 Вт VAC 0.95 мкФ, специальные диоды, которые не так полезны в хобби-электронике, лампочка, синфазный дроссель, керамический резистор с проволочной обмоткой 20 Вт 68 Ом, двигатель вентилятора переменного тока с вентилятором и выключателем термостата NT101 (нормально замкнутый).

Все это и многое другое можно спасти, если вы найдете новые выброшенные юниты. Наше резюме продолжается после перерыва, где вы также можете посмотреть видео, где [Мэдс] мигает каждым сокровищем. Его безделушки рассчитаны на 220 В, но если вы живете в стране на 110 В, такие компоненты будут рассчитаны на 110 В.

Давайте не будем забывать о высоковольтном (вторичное напряжение 2000 В) трансформаторе микроволновой печи (MOT), который в новых микроволновых печах быстро заменяется импульсными источниками питания. ОПАСНОСТЬ! Не играйте с этим, если вы действительно не знаете, что делаете! [Мэдс] знает, к тому же он планирует перемотать трансформатор для более полезных приложений с высоким током и низким напряжением. [Мэдсу] нужно только посмотреть отличные видео [Мэтта] об утилизации трансформаторов для микроволновых печей.

Не представляет особого интереса сердце микроволновой печи — магнетронная трубка, излучающая микроволны для нагрева пищи.Не разбирайте магнетрон и не играйте с ним по нескольким веским причинам! Во-первых, очевидна опасность микроволнового излучения 2,45 ГГц. Во-вторых, некоторые магнетроны сделаны из керамического изолятора розового цвета, содержащего оксид бериллия (бериллия). Бериллия является известным канцерогеном и опасным химическим веществом при разложении, обращении или проглатывании.

Микроволновый синтез: физическая концепция

1. Введение

Термин «микроволны» используется для тех длин волн, которые измеряются в сантиметрах примерно на расстоянии 1 м.до 0,1 см или диапазоны частот от 300 МГц до 300 ГГц. Микроволны наиболее широко используются для связи точка-точка, телевещания через спутники и в радиолокационных системах. Помимо этого, они также используются в промышленных, биомедицинских, химических и научных исследованиях. Последнее широкое распространение в области применения микроволн — это «микроволновый нагрев» при синтезе различных соединений (органических и неорганических) в исследовательских лабораториях, а также в промышленности. Случайный эксперимент, проведенный доктором Перси Спенсером в 1946 году в рамках радиолокационных исследований, обнаружил свойство нагрева микроволн (шоколадный батончик плавился в кармане).С тех пор микроволновое излучение открыло новую технологию. Приложение больше не ограничивается пищевой промышленностью, но показывает влияние и в других областях. Неорганический синтез, отверждение полимеров, сушка текстиля — все это растущие области промышленности, в которых используются микроволновые печи. Первые опубликованные отчеты группы Gedye (1986) и Giguere et al. (1986) об использовании микроволнового облучения для проведения органической химической трансформации показали, что это многообещающая технология в медицинской химии, синтезе полимеров, материаловедении, нанотехнологии и биохимические процессы.На заре микроволнового синтеза эксперименты проводились в запечатанных тефлоновых или стеклянных сосудах в домашней печи без каких-либо измерений давления или температуры, что иногда приводило к сильному взрыву из-за быстрого неконтролируемого нагревания в органических растворителях в условиях закрытого сосуда. В 1990-х годах синтез начался с реакций без использования растворителей, что исключило опасность взрыва, что привело к импровизации конструкции устройства. Микроволновое нагревание не только является альтернативным инструментом, но также повышает урожайность и воспроизводимость.Более того, это может привести к новым продуктам, открывая доступ к альтернативным кинетическим путям и стабилизируя различные минимумы энергии в реакционном сосуде. С тех пор были опубликованы и проанализированы различные аспекты применения микроволн, особенно в химическом синтезе (Рао и др., 1999, Ванецев и Третьяков, 2007, Цуджи и др., 2005, Йошикава, 2010, Билецка и Нидербергер, 2010).

Есть много отдельных полос частот, выделенных для промышленных, научных и медицинских целей.24,15 МГц, 2,45 и 5,80 ГГц — общепринятые частоты. Тем не менее есть несколько стран, где используются разные частоты. В Соединенном Королевстве популярны 896 МГц и 40,6 МГц, тогда как в Нидерландах работают на частотах 3,39 и 6,78 ГГц. (Метаксас и Мередит, 1983)

2. Экспериментальная установка

Была проделана большая работа по синтезу материалов из-за увеличения скорости химических реакций, что потребовало усовершенствования экспериментальной технологии во время микроволнового нагрева.В большинстве случаев для проведения эксперимента используется бытовая микроволновая печь, работающая в многомодовой конфигурации. У этих микроволновых печей есть определенные ограничения. В основной камере или полости печи развиваются различные режимы, нарушающие согласование мощности, когда образец помещается внутрь. Использование бытовых микроволновых печей затруднялось из-за возможной неоднородности магнитного поля, иногда приводящей к недостаточной воспроизводимости, неравномерному нагреву, перемешиванию и точному определению температуры реакции.Размер, форма и мощность являются основными ограничениями, которые следует улучшать в соответствии с необходимостью получения лучших и эффективных результатов. Использование монорежимной системы позволило сфокусировать микроволновый луч на образце. Поэтому рекомендуется, чтобы исследователь был знаком с различными компонентами экспериментальной установки, используемой для микроволнового нагрева. Блок-схема СВЧ-блока обработки представлена ​​на рисунке 1. Основная камера, а также части этого блока могут быть изменены по желанию отдельного исследователя.В микроволновом нагреве используется источник большой мощности, поэтому следует быть осторожным с опасным воздействием микроволн. Конструкция и функционирование различных компонентов описаны в следующих подразделах.

2.1. Источник микроволн: магнетрон

Магнетроны, клистроны, гиротроны и лампы бегущей волны (ЛБВ) используются для генерации микроволновой энергии. Они способны генерировать микроволны высокой мощности. У каждого есть свои преимущества. Klystron обеспечивает точное управление амплитудой, частотой и фазой, в то время как Gyrotron обеспечивает гораздо более высокую выходную мощность и фокусировку луча.ЛБВ могут обеспечивать переменную и контролируемую частоту микроволновой энергии. Твердотельные устройства также используются там, где необходимы микроволны малой мощности. Магнетроны широко используются при микроволновом нагреве из-за их доступности и низкой стоимости. Размер и конфигурация цилиндрического магнетрона очень подходят для микроволновых печей, а также для других применений микроволнового нагрева. Магнетрон может генерировать непрерывную или импульсную мощность мощностью до мегаватт и частотой 1-40 ГГц. Его энергоэффективность составляет около 85%, а срок службы составляет ~ 5000 часов.Основная структура цилиндрического магнетрона состоит из ряда идентичных полостных резонаторов, расположенных по цилиндрической схеме вокруг цилиндрического катода (рис. 2).

Два больших полюсных наконечника постоянных магнитов используются для создания сильного магнитного поля, нормального к плоскости полостей. На аноде сохраняется более высокий потенциал по сравнению с катодом. Электроны, испускаемые центральным катодом, ускоряются по направлению к аноду, но наличие поперечного магнитного поля создает крутящий момент, который заставляет электроны двигаться по кривой траектории в пространстве дрейфа.Из-за начального возмущения или взаимодействия электронов высокочастотная составляющая. поле индуцируется в полостях, которые распространяются в азимутальном направлении с определенной фазовой скоростью. При постоянном значении магнитного поля разность потенциалов между анодом и катодом применяется для получения синхронизма между радиальной скоростью электронов и фазовой скоростью n ^th пространственных гармоник r.f. поле в азимутальном направлении. Достигается условие, при котором электроны непрерывно взаимодействуют с r.f. поле в замедляющейся фазе и отдают свою энергию полю. Волноводы используются для передачи микроволновой энергии от магнетрона к основной камере печи. Проводящие стенки направляющих / резонаторов ограничивают электромагнитные поля и передают мощность от магнетрона к полости печи. В волноводах может существовать ряд различных конфигураций поля или режимов. Внутри волновода могут распространяться TE или TM моды, но не TEM. Эти режимы помечены двумя определяющими целыми индексами «n» и «m’i».е. TE _нм или TM _нм . Целые числа n и m показывают количество половинных вариаций соответствующих полей по двум поперечным координатам. Каждая мода связана с характеристической частотой отсечки f _c, нм, ниже которой мода не распространяется, или характеристической длиной волны отсечки λ _c, нм, выше которой мода не распространяется. Доминирующим режимом в конкретном проводнике является режим, имеющий самую низкую частоту отсечки или самую высокую длину волны отсечки.Конфигурации поля для различных мод в прямоугольном и круглом волноводе показаны на рисунках 3 и 4.

2.2. Циркулятор

Циркулятор — это многопортовый узел, обеспечивающий одностороннюю последовательную передачу энергии между его портами (рисунок 5). Порт 1 соединяется с портом 2, но не с другими портами, аналогично порт 2 соединяется только с портом 3 и так далее. Направление циркуляции циркуляционного насоса показано стрелкой на устройстве. В простейшей форме циркулятор состоит из трехходового Y-образного соединения прямоугольных волноводов, который загружен ферритовым цилиндром или дисками, намагниченными в направлении, перпендикулярном плоскости соединений.Трехпортовый переход полностью совпадает со всеми портами. В установке для микроволнового нагрева мощность может передаваться от порта 1 к порту 2, а порт 3 завершается фиктивной нагрузкой, которая может поглощать отраженную мощность от несогласованной нагрузки.

2.3. Тюнер

Тюнер — это пассивное устройство, используемое для согласования мощности от источника с несогласованной нагрузкой цепи. Тюнеры обеспечивают переменную эквивалентную индуктивную или емкостную нагрузку за счет изменения глубины скользящих винтов в волноводе. Типичная конструкция винтового тюнера со сдвижным винтом совместима с экспериментальной установкой (рис. 6).Основной характеристикой тюнера является его согласование, выраженное как максимальная величина коэффициента отражения нагрузки, который может быть идеально согласован независимо от фазы. Предел максимальной величины зависит от глубины закручивания винтов и уровня мощности генератора. По мере того, как входная мощность увеличивается сверх максимального предела, также увеличивается рассеиваемая мощность в настроечном шлейфе, что приводит к перегреву шлейфа, таким образом плавясь и повреждая более мягкие окружающие части. Поэтому важно знать безопасные пределы входной мощности тюнера.

Рисунок 1.

Блок-схема микроволнового процессора

Рисунок 2.

Конструкция и работа магнетрона

Рисунок 3.

Распределение поля для различных режимов в прямоугольном волноводе

Рисунок 4.

Поле распределение для различных режимов в круговом волноводе

Рисунок 5.

Принципиальная схема циркулятора в коммерческом исполнении

Рисунок 6.

Типы коммерческих тюнеров

Рисунок 7.

Принципиальная схема направленного ответвителя с коммерческими моделями

Рисунок 8.

Основная микроволновая камера

2.4. Направленный ответвитель

Направленный ответвитель представляет собой четырехпортовый волноводный переход, в котором мощность, падающая в порт 1, передается на порт 2, при этом часть падающей мощности передается на порт 4, а мощность не подается на порт 3. Дополнительная мощность в задней части Направление входящего порта 2 связано с портом 1, часть его соединения с портом 3, и ни одно из них не соединяется с портом 4 (рисунок 7).Линия 1-2 называется первичной линией, а линия 3-4 называется связанной линией. Все порты направленного ответвителя хорошо согласованы. Направленный ответвитель используется для измерения падающей и отраженной мощности от несогласованной нагрузки.

2,5. Основная камера

Основная камера, в которую помещается материал, подлежащий микроволновой обработке, похожа на объемный резонатор, и микроволновая энергия подводится к нему через волноводы (рисунок 8). Когда микроволновая энергия поступает в камеру, образуются стоячие волны из-за многократных отражений от металлических стенок.Размер камеры порядка длины волны используемой микроволны, так что возбуждаются несколько мод. В обычных бытовых духовках распределение мощности внутри камеры неравномерное, что приводит к неравномерному нагреву материала. Таким образом, поворотный столик используется внутри печи для равномерного распределения мощности по образцу. В зависимости от необходимости взаимодействия микроволнового излучения с материалами, конструкция основной камеры может быть изменена. В некоторых случаях используются многокамерные печи, в которых энергия передается через щель, набор резонансных щелей, излучающий рупор и т. Д.В некоторых случаях для возбуждения мощности в основной камере используются модифицированные волноводы. Их называют аппликаторами или возбудителями. Основная камера загружена разными материалами и в разном количестве, что может изменить импеданс камеры. Эти аппликаторы всегда спроектированы таким образом, чтобы соответствовать импедансу источника микроволн и основной камеры. Также используется метод перемешивания для равномерного распределения мощности во всех направлениях. Для отвода нежелательного тепла из основной камеры требуются соответствующие устройства охлаждения.Воллмар (2004) в своей специальной статье продемонстрировал распределение интенсивности в духовке размером 29x29x19 см ³ на высоте 8 см. Горизонтальную стеклянную пластину, покрытую тонкой пленкой воды, помещали внутрь камеры (без ее вращающегося поворотного стола) на полную мощность на несколько секунд. Цветное изображение, полученное таким образом с помощью тепловой инфракрасной камеры, показано на рисунке 9а. При наличии только тонкой пленки воды изображение прекрасно иллюстрирует распределение интенсивности микроволн в почти пустой камере.Выраженная горизонтальная структура режима также свидетельствует о неоднородном нагреве материала. Cheng et al. (2001) исследовали распределение полей в микроволновом резонаторе. Электрическое (E) поле оказалось максимальным в центре, где магнитное поле минимально. С другой стороны, максимальное магнитное поле находится у стены с минимальным электрическим полем (рис. 9b).

3. СВЧ-нагрев

3.1. Сравнение микроволнового нагрева и обычного нагрева

Обычное нагревание обычно включает использование печи или масляной бани, которые нагревают стенки реакторов за счет конвекции или теплопроводности.Ядру образца требуется гораздо больше времени для достижения заданной температуры. С другой стороны, микроволны проникают внутрь материала, и тепло генерируется за счет прямого взаимодействия микроволн с материалом. Кроме того, объемный нагрев, ускорение скорости реакции, более высокий химический выход, меньшее потребление энергии и другая селективность реакции — все это преимущества микроволнового нагрева по сравнению с традиционными методами. Синтез сжиганием был одним из методов, используемых для получения порошка однородного состава.На рисунке 10 показано преимущество микроволнового нагрева перед обычным методом во время синтеза порошка LaCrO ₃ в виде однородных мелких частиц (Парк и др., 1998). Смесительный раствор исходных компонентов разделяли поровну и хранили для сжигания отдельно на горячей плите и в микроволновой печи. Полученные таким образом продукты сгорания обрабатывали аналогичным образом, а морфологию исследовали с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM). Обнаружено, что продукт, полученный путем сжигания на горячей плите, состоит из твердых агломератов, образованных двумерным соединением сферических частиц.С другой стороны, продукт горения, вызванного микроволнами, оказывается меньше по размеру и с меньшей агломерацией. Каппе и Даллингер (2006) измерили температуру 5 мл этанола и обнаружили, что во всем объеме температура повышается одновременно при нагревании с использованием микроволнового излучения, в то время как образец в нагретой маслом трубке, контактирующей со стенкой сосуда, нагревается первым (рис. 11). Gedye et al. (1988) провели различные типы органических реакций как в запечатанных тефлоновых сосудах в микроволновой печи, так и в традиционных условиях кипения, и было зарегистрировано приблизительное увеличение скорости от 5 до 1240 раз.Производные, на приготовление которых обычно требуется 2-3 часа, эффективно синтезируются в микроволновой печи за 2-3 минуты.

Рисунок 9.

a) Инфракрасное тепловое изображение внутри микроволновой печи (Vollmer 2004) (b) Схема распределения микроволнового поля (E&M) в микроволновом резонаторе (Cheng et al., 2001)

Рисунок 10 .

Морфология процесса горения с помощью СЭМ-микрофотографии (a) горячая пластина (b) микроволновое излучение (Park et al. 1998)

Несколько реакций, которые были проведены с использованием микроволнового нагрева и по сравнению с обычным нагревом, с указанием времени и энергоэффективности Методики представлены в таблице 1.

995266 1,980 времени реакции с использованием микроволн по сравнению с обычным нагревом.

Рис. 11.

Профили температуры этанола в условиях микроволнового излучения и в условиях масляной бани в открытом сосуде и градиенте температуры 1 мин.после нагревания (Kappe and Dallinger 2006).

3.2. Взаимодействие микроволн с материалами

Два фактора важны для выбора частоты микроволнового излучения для нагрева материалов (i) поглощение энергии в веществе и (ii) глубина проникновения. В электромагнетизме материалы делятся на две категории: (i) проводники и (ii) изоляторы или диэлектрики. Различие между ними не очень резкое. Один и тот же материал может вести себя как проводник в одной части электромагнитной частоты и как диэлектрик в другой.Согласно теории Максвелла, отношение (σ / ωε) считается делительным фактором, где σ — удельная электропроводность; ω — угловая частота,  — диэлектрическая проницаемость / диэлектрическая проницаемость. Для хорошего проводника это отношение намного больше единицы, в то время как у диэлектриков оно намного меньше единицы. В диэлектриках электростатические поля могут сохраняться в течение длительного времени, обеспечивая очень высокое сопротивление при приложении статического напряжения, тогда как в хороших проводниках (металлах) статический ток испытывает незначительное сопротивление.На более высоких частотах поведение зависит от частоты электромагнитных волн и соответствующей проводимости, диэлектрической проницаемости, проницаемости материала. Распространение электромагнитной энергии через материальную среду связано с числовыми значениями диэлектрической проницаемости или диэлектрической проницаемости на этой частоте.

Поглощение электромагнитной энергии зависит от комплексной диэлектрической проницаемости ε этого материала и может быть выражено как

ε = ε ′ + j ε′′E1

, где ε ‘= действительная составляющая диэлектрической проницаемости

ε ”= мнимая составляющая диэлектрической проницаемости

Действительная часть или относительная диэлектрическая проницаемость представляет собой степень, в которой электрическое поле может образоваться внутри материала при воздействии электрического поля, в то время как мнимая часть или диэлектрические потери являются мерой величины поля, преобразованного в тепло.

Угол потерь δ, разность фаз между электрическим полем и поляризацией материала, связана с комплексной диэлектрической проницаемостью как

tan δ = ε ′ ′ / ε′E2

Таким образом, tan δ, коэффициент рассеяния определяет способность материала преобразовывать поглощенную энергию в тепло.

С точки зрения микроволнового взаимодействия материалы можно разделить на три категории:

1. СВЧ отражатели, например, металлы

2. Микроволновые передатчики — прозрачные для микроволнового излучения e.грамм. плавленый кварц, керамика, циркон и др .; tan δ <0,1

3. Поглотители микроволнового излучения отбирают энергию микроволнового поля и быстро нагревают материалы; tan δ> 0,1

Поглощение электромагнитной энергии в диэлектрических материалах в первую очередь связано с существованием постоянного дипольного момента молекул, которые стремятся ориентироваться и переориентировать под действием электрического поля микроволн. Механизм потерь при переориентации возникает из-за неспособности поляризации следовать чрезвычайно быстрому изменению направления электрического поля.В низкочастотном (до 100 МГц) электрическом поле диполи легко отслеживают изменения поля, и их ориентация изменяется по фазе с полем. На более высоких частотах инерция молекул и их взаимодействие с соседями затрудняют изменение ориентации, и диполи отстают от поля. В результате плотность тока проводимости имеет составляющую, совпадающую по фазе с полем, и поэтому мощность рассеивается в диэлектрическом материале. На очень высоких частотах (1-10 ТГц) молекулы больше не могут реагировать на электрическое поле.На частоте ГГц (идеальный рабочий диапазон) фазовое отставание диполей от электрического поля поглощает энергию поля и, следовательно, выражается как диэлектрические потери из-за дипольной релаксации.

Другой важный параметр для микроволнового нагрева, глубина проникновения D _ph , определяется как глубина в материале, на которой мощность снижается до ~ 1/3 от первоначальной интенсивности (Янсен 2004). Коэффициент поглощения диэлектрического материала α связан с к мнимым частям диэлектрической проницаемости ε ”или показателя преломления.Глубина проникновения электромагнитных волн в вещество D _ph связана с α как D _ph = 1 / α. Таким образом, материал с более высоким коэффициентом рассеяния будет иметь меньшую глубину проникновения. Длина волны излучения также влияет на глубину проникновения. Для материалов, подверженных воздействию микроволн, коэффициент поглощения на частоте 2,45 ГГц является умеренным, а глубина проникновения составляет порядка от 10 см до 1 м, что приводит к поглощению микроволн повсюду в материале. Интенсивность тепловыделения в образце зависит от электрофизических свойств материалов, частоты, интенсивности приложенного поля, глубины проникновения электромагнитных волн в обрабатываемое вещество и геометрических размеров образца.Диэлектрический параметр вещества и глубина проникновения сильно зависят от температуры и поэтому изменяются при нагревании.

Вода — отличный пример полярной молекулы. Принцип микроволнового нагрева полярных молекул (в случае воды) очень хорошо проиллюстрирован на рисунке 5 (Tsuji et al. 2005). Эти молекулы быстро поглощают микроволновую энергию, и скорость поглощения зависит от диэлектрической проницаемости материала. Электрические диполи, присутствующие в диэлектрических материалах, реагируют на приложенное электрическое поле микроволн.Резистивный нагрев возникает, когда диполярная ориентация не может реагировать на приложенное микроволновое поле, что приводит к фазовой задержке.

Рисунок 12.

Механизм нагрева воды за счет микроволнового поля. (Tsuji et al. 2005)

В общем, дипольные частицы в любой среде обладают характерным временем релаксации τ и частотно-зависимой диэлектрической проницаемостью. Если дипольная релаксация характеризуется одним временем релаксации, то зависимость от частоты задается уравнениями Дебая (Rao et al.1999):

ε ‘= εin + (εs− εin) / (1 + ω2τ2) E3

ε ”= (εs– εin) ωτ / (1 + ω2τ2) E4

Где ε _s и ε _дюйм — нулевая частота и бесконечная частота диэлектрической проницаемости соответственно. ε ”изменяется с частотой, что дает характеристическую частоту ω = 1 / τ. Для воды ε ”является значительным на частоте 2,45 ГГц, быстрое рассеяние происходит при нагревании воды.

Взаимодействие микроволн с материалами можно предсказать, если известны диэлектрические свойства (относительная диэлектрическая постоянная ε ’и относительный коэффициент диэлектрических потерь ε”).Тангенс угла потерь tanδ = ε ^” / ε’ является показателем способности материала преобразовывать поглощенную энергию в тепло. Хороший поглотитель имеет tanδ≥0,1, а те, у кого tanδ≤0.01, прозрачны для микроволнового излучения. Материалы с высоким коэффициентом потерь на частоте падающего излучения будут нагреваться быстрее от сердечника к поверхности. Плавленый кварц, циркон, несколько стекол, керамика и тефлон являются хорошим передатчиком, в то время как в SiO ₂ диэлектрическая проницаемость и потери не имеют большого разброса, поэтому нагрев не происходит.Водопроводная вода более активна для микроволн по сравнению с дистиллированной водой. Оксид алюминия прозрачен для микроволн при комнатной температуре на частоте 2,45 ГГц, но эффективно нагревается при 1000 ° C, становясь очень чувствительным при 1500 ° C. SiC, с другой стороны, обычно хорошо нагревается при умеренной частоте (Kubel 2005). Микроволновые приемники изготавливаются путем нанесения очень тонкого слоя алюминия на листы полиэстера (ПЭТ). Тонкий слой алюминия поглощает часть микроволновой энергии, создавая токи в металле. Толщина слоя ограничивает токи, предотвращая возникновение дуги, однако токи достаточно высоки, чтобы нагреть токоприемник до высокой температуры.Такие устройства популярны в пищевой промышленности. Список материалов, используемых в процессе микроволнового нагрева вместе с  ’, ”, tanδ и D _ph , приведен в таблице 2.

3.3. Микроволновое взаимодействие в металлах

Глубина скин-слоя и глубина проникновения являются важными параметрами при микроволновом нагреве металлов. Когда микроволны падают перпендикулярно поверхности материалов, их интенсивность постепенно уменьшается из-за рассеивания внутри объема материалов.Таким образом, термин «глубина проникновения D _ph » определяется как расстояние в направлении проникновения, на котором падающая мощность снижается до половины своего первоначального значения (Rao et al. 1999):

Dph = 3λ0 / [8,686π tgδ (ε ‘) 1/2] E5

Где λ ₀ — длина волны микроволнового излучения.

В металлах распространение микроволн обычно описывается в терминах «глубины скин-слоя». Глубина скин-слоя определяется как глубина, на которой величина электрического поля падает до 1 / e от значения на поверхности и задается как (Newham et al.1991):

δ = 1 / (νπμσ) 1 / 2E6

, где ν — частота микроволн (ω = 2πν), μ — проницаемость свободного пространства, а σ — электропроводность.

Поведение массивных металлических деталей и металлического порошка под воздействием микроволнового излучения различно. Глубина скин-слоя в металле очень мала и варьируется как (σ) ^-1/2 , что свидетельствует о меньшем проникновении микроволн. В больших металлах и металлических пленках в микроволновом резонаторе возникают градиенты электрического поля, вызывающие электрический разряд.В металлическом порошке из-за вихревых токов и плазменных эффектов происходит очень быстрый нагрев без разряда.

Синтезированное соединение	Время реакции — микроволновая печь	Время реакции — стандартное	ссылки
Эфирная кислота		8h	Gedye et al (1988)
4-нитробензиловый эфир	2 мин	1,5 ч	Gedye et al (1988)
CuBi 427 4 4 O мин	18h	Jones & Akridge (1995)
Bi 2 Pd (интерметаллический)	4 мин.	12 ч	Lekse et al. (2007)
Ag 3 In (интерметаллид)	2 мин.	48 часов	Lee & So. (2000),
Слоистый двойной гидроксид Al и Zn с Na-додецилсульфатом	1-2 часа	2-3 дня	Hussein et al. (2000)
Бронзы (Na x WO 3 )	13-15 мин.	—	Guo et al. (2005)
Ti N	30 мин.	—	Vaidhyanathan & Rao (1997)
Кубанит CuFe 2 S 3		и др. 3мин. 9046 9 дней2010
La 2-x Sr x Mn 2 O 4	30 с	—	Mingos & Baghurst. 1991
Высокотемпературные сверхпроводники YBCO	12 ч	72 ч	Binner & Al-Dawery (1998)
Синтез цеолита	170 0 C за 30 секунд	C за 30 с	60 мин	Янсен 2004
MgB 2	11 мин	—	Донг и др.2007
NaAlH 4	2h	8h	Krishnan et al. 2009
La 0,2 Sr 0,8 Mn 0,8 Fe 0,2 O 3 + Δ	3 часа	3 дня	Chandra (неопубликовано)	Chandra (неопубликовано)

—066)01554

9469 9469 913ulman —

Материал	ε ‘	ε ”	tan δ	Dph (см) 69	Dph (см. 10,5	11,0	1,048	0,28	Clark & ​​Sutton (1996)
Этиленгликоль	41	41	1.350	—	Kappe & Dallinger (2006)
Активный C	7	2	0,286	—	Vos et al. 2003
Этанол	24,3	6,08	0,250	—	Kappe & Dallinger (2006)
		32,7	9454 9469	Дерево Дерево (40% воды)	1.591 5,1	0,033 1,12	0,0207 0,2196	3,57 4,0	Rattanadecho (2006) Старк и др. (2005)
9054 9054
9054 9054		6,020
Вода (дистиллированная 25ºC) “(95ºC) Вода (деионизированная) Вода (0,5% соли) Лед Вода (водопроводная вода)	78,3 — 78,2 75,8 3,2 67.5	12,3 — 10,3 15,6 0,0029 6,0075	0,157 — 0,0009 0,089	1,5 5,7 1,68 1,09 1,80	Shulman (1986) Shulman Старк и др. (2005) Хасна (2009)
SiC	10,4	0,9	0,0865	7	Старк и др. (2005)
31354 2
SiO54 2
0,215	0,0701	—	Vos et al. 2003
Сажа	~ 10	~ 3	0,03	—	Вос и др. 2003
Стекло из дисиликата лития	7,5	0,17		7,5	0,17 Folz
Нитрид кремния	0,68	0,015	0,022	8,13	Старк и др. (2005
Цирконий	—	—	100	Hasna (2009)
ПВХ	2,9	0,016	0,0055	200	Starck et al. S (3pph) и C черный	2,27 3,366	0,004 0,0142	0,002 4,219	173400 274,0	Макул и др. (2010) “
Борон35	0,0131	0,003	0,5	Старк и др. (2005
пирекс	4,0	0,005	0,0013	1,8	«	1,8	Алюминий
0,00089	1,18	“
Полиэтилен	2,3	0,001	0,00040	2,57	“
PTFE	2.1	0,0006	0,0002857	4,7	“
Тефлон	2,1	0,0003	0,00014	2,73 9200	5 2 O 3	8,9 3,006	0,009 0,1720	0,00010	1,46	Starck et al (2005) Vos et al. 2003
Плавленый кварц	3.8	0,0001	0,00003	1,9	—
Cr 2 O 3	10,3	~ .0025	0,0002427	и др.	и др. 2007
Графит	—	—	—	0,0038	Ватенцев и Третьяков 2007
Медь			akovaten	0.000264		akovaten	0.000264 9046se9		7300 4100	Ватенцев и Третьяков 2007 Шульман (2002)
Фарфор				56	Шульман (2002)

Таблица 2.

Различные факторы материалов, используемых для микроволнового нагрева

Металлы запрещены внутри микроволновой печи из-за разрядов, которые они производят внутри, повреждая питание магнетрона. Однако микроволны эффективно используются при плавке металлов. В основе бытовых микроволновых устройств лежит магнетрон, охлаждаемый потоком воздуха от вентилятора. Микроволны отражаются от металлических стенок до тех пор, пока вся энергия не будет поглощена и преобразована в тепло. Чтобы печь можно было использовать для литья по металлу, необходимо внести небольшие изменения (Дэвид Рид).Вращающаяся стеклянная пластина должна быть удалена, вентиляционные отверстия, пропускающие воздух в камеру, должны быть закрыты лентой, а воздух из охлаждающего магнетрона должен быть перенаправлен наружу. Изоляция камеры для образца, что является критическим фактором, выполняет две функции: во-первых, она удерживает микроволновую энергию внутри оболочки, так что температура повышается до точки плавления металла; во-вторых, защищает стенки духовки. Углерод, магнетит, ферриты — хорошие приемники микроволнового излучения. Ранние эксперименты с углеродом (считающимся хорошим приемником микроволн) для плавления серебра были очень обескураживающими.Неизолированный тигель едва нагрелся докрасна. Хотя изоляция помогла, но было очевидно, что нужно найти более эффективный поглотитель. Нанесение 8 мм пасты SiC, смешанной с глиной, внутрь керамического тигля, также не дало никаких результатов даже после 10 минут нагрева. Другой тигель с глино-ферритной пастой, покрытый оболочкой с углеродным покрытием, показал некоторое улучшение, но серебро не плавилось. При нанесении на колпачок смеси магнетита и глины и после 15 минут обжига серебро начало плавиться. Двойной токоприемник — нагруженное углеродом (графитом) первичное покрытие с магнетитом — был успешно использован для плавления небольшого количества чугуна.Предупреждение при плавлении металла — это окисление; следовательно, все плавки следует проводить в инертной атмосфере или в вакууме.

Agrawal et al. (2006) предприняли попытку соединения систем металл / металл, вставив металлический порошок между металлическими / керамическими частями и облучив их микроволнами. Порошок предпочтительно нагревали, и таким образом образовывались стальные соединения. Сообщалось о попытках микроволнового спекания металлических стекол без кристаллизации и с добавлением Sn для спекания (Xie et al., 2009).

3.4. Роль магнитного поля в микроволновом нагреве

До сих пор обсуждается микроволновое взаимодействие с немагнитным материалом, в котором потеря электромагнитной энергии связана со сложной диэлектрической проницаемостью материала. Общая рассеиваемая микроволновая мощность в материале определяется выражением

P = 2π [ε0ε ‘tanδ E2 + μ0μ’ tanφ h3] E7

, где ε ₀ и μ ₀ — диэлектрическая проницаемость и магнитная проницаемость свободного пространства, ε ‘и μ’ представляют собой действительную часть диэлектрической проницаемости и магнитной проницаемости образца, tan δ и tan φ — значения коэффициента диэлектрических и магнитных потерь, а E и H — значения электрического и магнитного полей внутри образца.Хотя E и H присутствуют в уравнении, в большинстве случаев предполагается, что вся реакция происходит из-за потерь на вектор электрического поля. Черради и др. (1994) показали существенный вклад магнитного поля в нагрев оксида алюминия (при высокой температуре), полупроводников и металлов. Похоже, что разные материалы по-разному нагреваются в E- и H-микроволновых полях (Cheng et al. 2001). Образцы с высокой проводимостью, такие как металлические порошки, можно было эффективно нагревать в магнитном поле, в то время как образцы с низкой проводимостью (керамика, оксид алюминия) получали гораздо больший нагрев в чистом электрическом поле.Для того же материала (Cu) компактный образец поглощал много микроволновой энергии в магнитном поле, в то время как твердый образец не реагировал в тех же условиях. Рой и др. (2002) продемонстрировали, что обычную кристаллическую фазу можно сделать некристаллической, а твердые магниты можно смягчить в твердом состоянии, нагревая их в магнитной составляющей микроволнового излучения. Наблюдаемое уменьшение сопротивления поликристаллических пленок LCMO под воздействием микроволнового излучения объяснялось туннелированием носителей через межзеренные границы (Лучун и др.2007). Индуцированное сопротивление зависит от положения образца в волноводе, поэтому вблизи узкой стенки волновода магнитная составляющая излучения оказывает значительное влияние на магниторезистивные свойства пленки. При изучении зависимости электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) некоторых манганитов от мощности микроволн было обнаружено, что образец стал необычно горячим при высокой мощности микроволн (Singh 2007) из-за взаимодействия спина e _g электрона Mn ³⁺ с магнитной составляющей СВЧ поля.

Рис. 13.

Сравнение скорости нагрева порошкового образца карбида вольфрама и кобальта (WC-Co) (микроволновая мощность 200 Вт) (Cheng et al. 2001)

4. Примеры микроволнового синтеза

Природа минералы в том виде, в каком они существуют при атмосферном давлении, представляют лишь часть их истинной природы. Условия давления и температуры оказывают сильное влияние на структуру и характеристики минерала. Когда человек перемещается от мантии Земли к ядру, условия как температуры, так и давления резко меняются.Диапазон давления и температуры, преобладающий на поверхности Земли, можно сравнить с таковыми на других планетах Солнечной системы. Например, сульфидные минералы встречаются как в мантии Земли, так и в мантии Марса. Определение термодинамических свойств сульфидов путем синтеза минералов в различных лабораторных условиях и сравнения их поведения с естественным было бы очень важно для понимания парагенезиса их образования в планетной системе. Одним из описанных здесь примеров является ромбический кубанит CuFe ₂ S ₃ , который встречается в месторождениях полезных ископаемых вместе с халькопиритом (CuFeS ₂ ) и пирротином (Fe _1-x S) при определенных условиях.Орторомбический кубанит очень чувствителен к температуре и давлению. При ~ 200 ° C или ~ 4 ГПа орторомбическая структура превращается в кубический изокубанит. Открытие кубанита в хондритах CI и звездной пыли в комете Wild 2 прояснило механизм крупномасштабного смешения низкотемпературных ассоциаций в ранней солнечной системе. Фазовое соотношение в Cu-Fe-S определяет сосуществующие фазы как функцию температуры и указывает на уникальное сочетание температуры и состава (Yund and Kullerud 1966).Из-за необходимых уникальных физико-химических условий ромбический кубанит трудно синтезировать в обычных лабораторных условиях. В этом направлении был успешно осуществлен синтез этого редко встречающегося минерала, кубанита (CuFe ₂ S ₃ ) с использованием как обычного, так и микроволнового нагрева. Быстрый микроволновый нагрев кажется более предпочтительным по сравнению с традиционными методами, показывающими характерный пик кубанита при d = 3,22 Å (Pareek et al. 2008, Chandra et al. 2010, 2011).Сообщается, что синтез ромбического кубанита зависит не только от подготовительных условий (контролируемая скорость нагрева и охлаждения), но также от изменения состава. На рис. 14 показана зависимость процесса синтеза от содержания серы. Рентгеновская дифрактограмма резистивного нагретого образца, медленно нагретого и охлажденного до комнатной температуры (а) со стехиометрией Cu: Fe: S :: 1: 2: 3, была проанализирована как изокубанит (кубический кубанит), пирротин и халькопирит при быстром нагревании в микроволновой печи синтезированный образец (б) с Cu: Fe: S :: 1: 2: 1.5 показан ромбический кубанит, обозначенный стрелками на рисунке 14b. На фигуре 14b следует отметить, что доля серы является важным компонентом для образования ромбического кубанита. Образец был приготовлен в тех же условиях, но с увеличенным содержанием серы (Cu: Fe: S :: 1: 2: 3). Заметно отсутствие заметного пика пирротина при ~ 55º и образование кубического изокубанита.

Рис. 14.

Рентгенограммы (а) кубанита, синтезированного с помощью резистивного нагрева (б) с помощью микроволнового излучения.Стрелками отмечен ромбический кубанит. (c) ДТА и (d) Микрокармановское спектроскопическое исследование — резистивно нагретого и синтезированного с помощью микроволн кубанита

Интенсивность эндотермического пика при 280 ° C в картинах дифференциального термического анализа (ДТА) синтетических образцов кубанита, полученных резистивным и микроволновым нагревом является количественным индикатором присутствия ромбического кубанита (рис. 14c). Пик при 880º C соответствует фазе пирротина. Отсутствие эндотермического пика в области 550–650 ° C подтверждает отсутствие халькопирита в образце.Спектроскопические исследования микро-комбинационного рассеяния света на синтетическом кубаните после его приготовления показывают сильные Рамановские моды при 286,374 и 469 см ^-1 и слабый пик при 328 см ^-1 , соответствующий желаемому кубаниту (фиг. 14d). Измерения, повторенные снова после нагнетания в образец давления 6.5 ГПа в течение 24 часов, указывают на изокубанит. Хотя картина дифракции рентгеновских лучей на образце, синтезированном традиционным способом, не указывает на ромбический кубанит, мессбауэровские спектроскопические исследования подтверждают присутствие фазы через ее чувствительные параметры — магнитное сверхтонкое взаимодействие и изомерный сдвиг.Это первое исследование успешно синтезированного кубанита (Chandra et al. 2010).

Эффект микроволнового нагрева диэлектрика возникает из-за естественной способности некоторых веществ эффективно поглощать и преобразовывать электромагнитную энергию в тепло. Если на местном уровне может быть произведено достаточное количество тепла, тогда химическая реакция может начаться в быстром темпе. Для инициации процесса иногда необходимо ввести вместе с составляющими хорошими приемниками микроволнового излучения.Реакция может ускориться, даже если один из компонентов является хорошим восприимчивым веществом. Багерст и др. 1988 г. провел новаторские работы по использованию микроволнового диэлектрического нагрева для синтеза современных керамических материалов — высокотемпературных сверхпроводящих купратов и La _2-x Sr _x CuO ₄ . Сильная абсорбционная способность CuO (хороший восприимчивый агент) приводит к быстрому и эффективному пути реакции, достигающей 700º C за 30 секунд с использованием домашней печи. Однако синтез тройных перовскитов CMR [(La, Sr) MnO ₃ ] трудно синтезировать, потому что La ₂ O ₃ , MnO ₂ и т. Д. Достигают только 107º и 321º C соответственно после 1800 с (Гиббонс и др. .2000), в то время как SrCO ₃ не поглощает микроволны в значительной степени (Mingos & Baghurst 1991). Добавление эффективного поглотителя (мелкозернистый графит) в образец способствует желаемому эффекту за счет значительного повышения температуры реакционной смеси. Ca (NO ₃ ) ₂ и Mn (NO ₃ ) ₂ являются лучшими рецепторами микроволн по сравнению с MnO ₂ . При синтезе смешанных валентных перовскитов эти нитраты разлагаются с образованием сильно окисляющего NO. ₂ , способствуя образованию Mn ³⁺ / Mn ⁴⁺ (Гиббонс и др.2000). При синтезе MnCo ₂ O ₄ водный раствор нитратов Mn и Co (нечувствительный к микроволновому излучению) смешивают с углеродным порошком (хороший поглотитель микроволнового излучения), который не только действует как агент, улучшающий поверхность, но и также снижает температуру разложения нитратов на ~ 100 ° C (Ниссинен и др. 2003)

Массовый MgB ₂ с самым высоким значением T _c нелегко приготовить, поскольку Mg чрезвычайно летуч и подвержен окислению при повышенной температуре.Обычно объемный образец Mg B ₂ готовят в запаянных кварцевых / танталовых трубках или спеканием под высоким давлением. Однако при использовании микроволнового нагрева испарение и окисление Mg можно значительно уменьшить. Гранулы смеси компонентов в лодочке из оксида алюминия, заполненной порошком SiC (используемый в качестве приемника молекулярной массы), помещенные в модифицированную бытовую печь, работающую при 800 Вт в течение 11 мин, дали хорошие кристаллы MgB ₂ (Dong et al 2004)

Bosi и др. (1992) предсказали возможность улучшения микроструктуры сверхпроводников при обработке тонкой пленки с помощью микроволнового нагрева.Если толщина пленки меньше глубины скин-слоя, «объемный» нагрев, аналогичный диэлектрическому, может быть возможен посредством микроволнового нагрева. Также в некоторых тонкопленочных приложениях, где пленка должна быть нанесена на подложку (например, Si, потенциальный загрязнитель сверхпроводников), микроволны могут быть полезны на заключительных этапах постобработки, поскольку селективный нагрев будет нагревать пленку, сохраняя подложку холодной, подавление диффузии кремния через пленку. Традиционная обработка массивных керамических сверхпроводников YBCO с высоким T _c приводит к низкому и неоднородному содержанию кислорода в спеченных и отожженных телах, что ограничивает значение T _c .Напротив, микроволновый нагрев дает возможность достичь идеально однородного и полного содержания кислорода (x = 7) и почти полной плотности (98%) во всех объемных керамических образцах. Критическая температура перехода также была улучшена, размер зерна был однородным и более мелким, чем в образце, обработанном традиционным способом. Вдобавок общее время обработки было примерно в шесть раз быстрее. (Binner & Al-Dawery 1998)

Сульфид ртути является полезным материалом и широко используется во многих областях, таких как ультразвуковые преобразователи, датчики изображений, фотоэлектрические устройства. Обычное приготовление продукта не пользуется популярностью из-за токсичности ртути.Установлено, что микроволновое нагревание является быстрым (5-10 мин), удобным, энергоэффективным и экологически безопасным способом синтеза нанокристаллических частиц Hg S регулируемых размеров. Установлено, что размер частиц зависит от различных используемых растворителей, например Абсолютный этанол, тетрагидрофуран, дистиллированная вода, диметилформамид (ДМФ) и 20% растворы ДМФ соответственно (Wang et al 2001)

Беспрецедентная гибкость струйной печати делает ее очень подходящей для приложений быстрого прототипирования.Для струйной печати требуются токопроводящие дорожки с использованием чернил на основе органических прекурсоров серебра или меди. Прекурсор восстанавливается до соответствующего металла на этапе отжига после печати. Обычный радиационно-конвективный нагрев является наиболее часто используемым методом, при котором температуры спекания составляют ~ 200 ° C. Поэтому многие потенциально интересные материалы подложки, такие как полимеры, не могут быть использованы. Требуемое длительное время спекания (~ 60 мин) также подразумевает невозможность быстрого промышленного применения метода.Замена микроволнового нагрева отвечает требованию быстрого, простого, экономичного и избирательного нагрева только печатных компонентов (Perelaer 2006)

При производстве алмазов обработка углеродом осуществляется либо при высокой температуре / высоком давлении (HTHP) или с помощью процесса осаждения при высокой температуре / низком давлении, такого как химическое осаждение из паровой фазы (CVD). Кристаллические алмазы, состоящие преимущественно из граней {100} и {111}, были выращены на неалмазной подложке из газовой смеси водорода и метана в условиях микроволнового тлеющего разряда (Kamo et al.1983) Алмазные пластины толщиной до нескольких микрон являются перспективным материалом для инфракрасной оптики, а также для детекторов рентгеновского излучения и частиц. Чтобы быть экономически выгодным, химическое осаждение алмаза из паровой фазы должно выполняться на большой площади. По сравнению с методом химического осаждения из паровой нити и другими методами, микроволновая плазма позволяет получать большие алмазы хорошего качества с использованием углеводородного радикала и атомарного водорода (Weidong 2006).

Использование микроволнового нагрева для сушки древесины становится все более популярным.Раттанадечо (2006) изучал влияние времени облучения, рабочих частот и зависимости от размера образца моделей микроволнового нагрева в древесине при различных условиях. На частоте 2,45 ГГц распределение мощности, а также распределение температуры внутри образца имеют волнообразный характер из-за того, что толщина образца близка к глубине проникновения. Похоже, что большая часть нагрева происходит в центре испытуемого образца из-за максимального распределения электрического поля.

5. Опасности микроволн

Хорошо известно, что микроволновое излучение вызывает серьезные проблемы со здоровьем, такие как потеря аппетита, раздражение, дискомфорт, усталость и головные боли, известные как микроволновый синдром.Доктор Нил Черри, пионер в области р.ф. радиационные опасности при детальном исследовании без сомнения доказали, что р.ф. радиация вызывает нарушение сна, снижение уровня мелатонина и рак во многих частях тела. Влияние микроволнового излучения на биохимию и физиологию человека зависит от частоты, интенсивности и продолжительности воздействия излучения. Безопасный предел для микроволнового излучения согласно рекомендациям ВОЗ и ICNIRP составляет ~ 2,5 мВт / см ² или меньше. Для проверки уровня микроволнового излучения вокруг системы микроволнового нагрева следует использовать простое устройство, называемое измерителем утечки микроволнового излучения, и если он превышает предписанные пределы, необходимо принять меры для защиты системы или положить соответствующие поглощающие материалы для снижения уровня. ниже допустимого предела.В жизни нет ничего абсолютно безопасного. Известно, что даже ультрафиолетовая (УФ) часть солнечного излучения представляет серьезную опасность. При работе рядом с системами микроволнового нагрева рекомендуется всегда носить перчатки, фартук и защитные очки, подходящие для использования в микроволновой печи, доступные сейчас на рынке.

6. Заключение

В наши дни, когда научные открытия и технологии идут рука об руку, любой новый метод синтеза, который сэкономит время при синтезе новых материалов или улучшит термодинамические свойства материалов путем спекания, будет чрезвычайно полезным. .В этом отношении микроволновое нагревание быстрее, экологичнее и может способствовать синтезу наночастиц. Такой подход «зеленой химии» не только сокращает время синтеза, но и подавляет побочные реакции, тем самым улучшая выход и воспроизводимость. Знакомство с основными физическими концепциями и практическими аспектами процесса микроволнового нагрева в химической промышленности может определенно повысить скорость и эффективность производства.

Благодарности

Мы благодарим DST, CSIR-New Delhi и PLANEX (ISRO), Ахмедабад, за предоставленную финансовую поддержку.Мы благодарим г-жу Пуджа Шарма за помощь, оказанную ею во время набора рукописи.

микроволновая печь — перевод на голландский — примеры английский

Эти примеры могут содержать грубые слова на основании вашего поиска.

Эти примеры могут содержать разговорные слова, основанные на вашем поиске.

Также имеется микроволновая печь и чайник.

Tevens kunt u gebruikmaken van een магнетрон en een waterkoker.

Во всех номерах есть холодильник и микроволновая печь для приготовления закусок.

Все камеры без шиккен по een koelkast en een магнетрон , zodat u закуски kunt klaarmaken.

Моя семья любит вашу микроволновую печь лазаньи.

Mijn gezin is dol op jullie microgolf lasagne.

без остановки и создания микроволновки .

zonder te stoppen met het creëren van de microgolf .

Также можно использовать микроволновую печь .

Но более актуальной является микроволновка .

Холодильник и микроволновая печь включены.

Ook zijn er een koelkast en магнетрон aanwezig.

Кухня оборудована холодильником, , микроволновой печью и посудомоечной машиной.

Tot de keukenfaciliteiten behoren onder meer een koelkast, een магнетрон, en een vaatwasser.

Следовательно, необходимо избегать использования посудомоечной машины или микроволновой печи .

Vandaar de noodzaak om de vaatwasser из магнетрона te vermijden gebruiken.

Разогрейте в микроволновой печи после слива брокколи.

Теплый оп-ин де , магнетрон , надеть брокколи и латен уитлеккен.

микроволновая печь и холодильник включены для дополнительного удобства.

Voor extra gemak zijn er ook een магнетрон en een koelkast aanwezig.

Предоставляются холодильник и микроволновая печь .

Er zijn ook een koelkast en een магнетрон aanwezig.

Люксы Residence Inn Bethesda Downtown оснащены посудомоечной машиной и микроволновой печью .

Апартаменты Residence Inn Bethesda Downtown suites zijn voorzien van een vaatwasser en , магнетрон .

Электропечь, холодильник , СВЧ и обогрев.

Voorzien van elektrische kookplaat, koelkast, магнетрон en verwarming.

Гарантия не распространяется на отпечатки, подходящие для микроволновой печи .

Er wordt geen garantie gegeven op prints die vervagen. Niet geschikt voor de магнетрон .

Подушка нагревается в микроволновке .

Dit kussen wordt opgewarmd door het in de magneticron te leggen.

Нельзя микроволновка пластик.

В номерах отеля Athens Hotel Suites есть холодильник и микроволновая печь .

Размещение в отеле Athens Suites zijn voorzien van een koelkast en een , магнетрон .

Горящий попкорн микроволновая печь является технической неисправностью.

Magnetron Попкорн латентный, изготовлен специально.

Помню, где находится микроволновка .

.

No related posts.