Как работает микроволновая печь: устройство и принцип работы

За счет чего происходит нагрев?

Существуют так называемые полярные молекулы, которые обладают электрическим дипольным моментом. Они ориентируются в пространстве по силовым линиям магнитного поля. Если такая молекула окажется в переменном магнитном поле, то начнет поворачиваться, следуя за его силовыми линиями. Полярной, например, является молекула воды.

В микроволновой печи установлен генератор сверхвысокочастотного электромагнитного излучения – магнетрон. При работе он излучает волны, заставляющие молекулы воды постоянно двигаться. При этом возникают силы трения, вызванные межмолекулярным взаимодействием. Из-за этого выделяется тепло и продукт, помещенный в микроволновую печь, нагревается.

Простыми словами принцип действия микроволновой печи выглядит так: 

• магнетрон генерирует переменное электромагнитное поле;
• оно заставляет молекулы воды двигаться;
• молекулы «трутся» друг о друга;
• за счет трения выделяется тепло;
• благодаря ему продукт нагревается, причем не снаружи, а изнутри.

При этом важно понимать, что электромагнитное излучение проникает вглубь продукта всего на 2,5-3 см. Соответственно, его нагрев по всему объему происходит уже за счет внутреннего переноса тепла.

Большинство бытовых СВЧ-печей работает на частоте 2450 ГГц. Она выбрана по конструктивным и практическим соображениям: 

• соответствует спектру поглощения воды;
• входит в разрешенный для использования радиодиапазон;
• для создания излучения с такой частотой можно использовать сравнительно недорогие и небольшие магнетроны.

Как устроена микроволновая печь?

Большинство СВЧ-печей по конструкции похожи друг на друга. У них есть несколько ключевых элементов: 

• камера – в нее кладут продукты для приготовления, разогрева, размораживания;
• магнетрон – представляет собой источник электромагнитного излучения;
• волновод – по нему радиоволны от магнетрона проникают в камеру;
• вентилятор, который охлаждает магнетрон, – перегрев вреден для этого устройства, из-за него срок службы магнетрона уменьшается;
• электроника, которая отвечает за управление микроволновкой;
• поворотный стол (тарелка, поддон) и механизм, обеспечивающий его вращение.

В классических микроволновых печах магнетрон располагается сбоку. Поэтому поворотный стол нужен для того, чтобы обеспечивать равномерный прогрев. Тарелка вращается, за счет этого то одна, то другая часть продукта оказывается под воздействием электромагнитного излучения, и движение молекул, провоцирующее выделение тепла, происходит в наибольшем объеме продукта.

В моделях, обладающих крупными камерами, можно устанавливать тарелки большего диаметра. Например: 

• в микроволновой печи LG MS2044V с объемом камеры 20 литров используется поворотный стол диаметром 245 мм;
• в микроволновой печи LG-MJ3966ACT с объемом камеры 39 литров используется поворотный стол диаметром 360 мм.

Существуют модели микроволновок, у которых нет поворотного стола. В них магнетрон располагается снизу. Он вращается, но это незаметно со стороны, потому что магнетрон скрыт под панелью.

Почему нельзя включать пустую микроволновую печь?

Использование электромагнитного излучения, которое создается магнетроном и направляется в рабочую камеру, является причиной того, почему СВЧ-печь нельзя использовать без продуктов.

Когда в камере находится хотя бы стакан воды или молока, он поглощает радиоволны. Если камера пуста, радиоволны отражаются от стенок. Часть из них попадает обратно на магнетрон.

При этом электромагнитное излучение представляет собой энергию. Оно способно повредить генератор. Это, конечно, произойдет не после первого включения микроволновки с пустой камерой. Но рано или поздно негативное воздействие отраженных волн выведет магнетрон из строя.

Чтобы этого не случилось, производители устанавливают защитную перегородку. Обычно это пластинка из слюды – материала, который обладает высокой устойчивостью к воздействию электромагнитного излучения. Но если часто или надолго включать пустую СВЧ-печь, такая защита тоже не выдержит и магнетрон останется беззащитным.

Вывод простой: хотите увеличить срок службы микроволновой печи – не включайте ее с пустой камерой или с очень маленьким количеством продуктов внутри. Если нужно подогреть или приготовить небольшую порцию, можно поставить в камеру стакан воды.

В чем особенность инверторных микроволновых печей?

В бытовой СВЧ-печи можно изменять мощность микроволн. Обычно предусмотрена ступенчатая регулировка, наиболее распространенное решение – пять ступеней, но есть модели, у которых уровней мощности больше.

В обычной микроволновке есть трансформатор, задача которого – преобразовать переменный ток в постоянный и повысить напряжение до уровня, необходимого для работы магнетрона. Благодаря этому источник электромагнитного поля сразу включается на полную мощность, а через некоторое время отключается. При необходимости через некоторое время он вновь начинает работу. Сила воздействия радиоволн на продукт регулируется за счет сокращения или увеличения пауз между отключениями и включениями магнетрона. При этом его мощность всегда на максимуме. Такие модели СВЧ-печей еще называют дискретными.

В инверторных микроволновых печах вместо трансформаторов используются инверторы. К этой категории относится, например, модель LG-MS2536GIK, которая поддерживает технологию Smart Inverter.

Особенности технологии: 

• генератор электромагнитного излучения работает постоянно, без периодических отключений и включений;
• инвертор регулирует мощность радиоволн в соответствии с тем, что нужно владельцу.

Это обеспечивает более гибкую настройку, заданные параметры приготовления поддерживаются с высокой точностью. За счет этого вы получите именно тот кулинарный результат, на который рассчитывали. При этом еда получается более вкусной, не пересушивается. Дело в том, что при включении магнетрона на полную мощность в традиционной СВЧ-печи молекулы воды подвергаются своего рода «ударным» нагрузкам. В этот момент влага испаряется в особенно больших количествах, что и становится причиной пересушивания продуктов. В моделях, оснащенных инвертором, такого не происходит.

У инверторных микроволновок есть и другие преимущества: 

• экономное энергопотребление – за счет того, что магнетрону не нужно постоянно работать на максимальной мощности;
• более длительный срок службы – магнетрон не работает все время на предельной мощности и, соответственно, не подвергается повышенным нагрузкам;
• увеличенный объем рабочей камеры – благодаря тому, что инвертор по размерам меньше трансформатора;
• меньший вес микроволновой печи – инвертор не только меньше, но и легче, чем трансформатор.

Дополнительные способы нагрева

Основной способ нагрева в микроволновых печах – воздействие электромагнитного излучения. Но могут быть дополнительные функции, которые работают по-другому.

Например, в LG-MB63R35GIH есть гриль. Благодаря ему можно поджарить мясо или рыбу так, что сверху образуется аппетитная румяная корочка, а под ней содержимое будет мягким и сочным. Также на гриле можно жарить овощи, готовить горячие бутерброды.

Работу гриля обеспечивает дополнительный нагревательный элемент. Чаще всего он кварцевый. Этот нагревательный элемент оказывает обычное тепловое воздействие и, как правило, используется вместе с магнетроном: 

• электромагнитное излучение обеспечивает равномерный прогрев, делает продукт мягким и сочным;
• гриль создает хрустящую золотистую корочку на поверхности продукта, которая дополнительно «запирает» сок внутри.

В моделях с камерой, объем которой – выше среднего, может быть функция конвекции. Пример такого прибора – LG-MJ3965BIS. Конвекция обеспечивает равномерный прогрев воздуха по всему объему камеры. За счет этого в микроволновке можно, например, испечь пирог.

Работу конвекции обеспечивают нагревательный элемент и вентилятор, который распределяет горячий воздух по всему внутреннему пространству. Обычно конвекцию используют вместе с обычным нагревом от магнетрона, режим может называться, например, «Конвекция + микроволны». Но его можно включать и отдельно.

Компания LG выпускает микроволновые печи разных типов. В модельный ряд входят устройства классического типа и инверторные приборы. В каталоге есть модели, которые различаются по мощности, объему камеры, диаметру поворотного стола, наличию или отсутствию гриля и конвекции, а также по другим параметрам. Такое разнообразие дает возможность каждому найти микроволновку, которая оптимально соответствует его запросам.