Микроволновые печи нового поколения

При любом назначении СВЧ электротермической установки она имеет структурную схему, приведенную на рис. 1.9.

Рис. 1.9. Структурная схема СВЧ-установки

Как было замечено выше, основным генератором СВЧ-энергии является магнетрон. Из приборов других типов наиболее перспективны клистроны и СВЧ-триоды. Генерируемая мощность поступает по волноводу (линия связи) в рабочую зону СВЧ-печи, представляющую собой прямоугольную камеру (рабочая камера). Рядом с волноводным выходом расположен диссектор, вращающийся от воздушной струи вентилятора. Диссектор необходим для того, чтобы получать равномерное распределение СВЧ-поля по объему камеры и, следовательно, обеспечить равномерный нагрев продукта.

Многие в этом месте зададут себе или мысленно автору справедливый вопрос: какой диссектор, это же «вчерашний день». Отнюдь, дорогие мои. В китайских СВЧ-печах, которые традиционно уже продаются на всей территории России, действительно в новейших конструкциях СВЧ-печей используют вращающийся столик, на который помещают обрабатываемый продукт. Система управления (иначе – блок управления и ввода информации) управляет технологическим процессом обработки. А в новейших СВЧ-бытовых установках, которые сегодня продаются в Европе, в частности в магазинах Германии и Финляндии, такие установки не содержат вращающегося столика, а имеют именно диссектор, то есть наиболее предприимчивые финны и германцы и их партнеры из Китая вернулись снова к диссекторам. Причем качество приготовления продуктов, на мой взгляд, в таких СВЧ-печах только улучшилось, значит, как обычно, через 20 лет и нам в России надо ждать такие же бытовые СВЧ-установки.

Установки и камеры должны удовлетворять определенным требованиям. Так, они должны обеспечивать заданный технологический режим термообработки, надежную работу генератора, защиту обслуживающего персонала от СВЧ-излучения.

К рабочей камере предъявляется требование равномерного нагрева по объему объекта с заданной скоростью нарастания температуры (темпом нагрева).

Для надежной работы генератора коэффициент стоячей волны по напряжению камеры не должен превышать допустимого для данного генератора значения. В этом отношении наибольший интерес представляют камеры с бегущей волной, так как они, практически не влияя на работу генератора, могут быть использованы с любым источником СВЧ-энергии.

Защита обслуживающего персонала от СВЧ-излучения осуществляется разумным конструированием системы загрузки-выгрузки. В конструкции рабочей камеры современной СВЧ-печи обязательно установлены блокировочные устройства, выключающие генератор в аварийных ситуациях.

1.3.2. Бытовая термообработка

Для бытовой термообработки в диапазоне волн СВЧ используются электромагнитные колебания на частотах 2375, 2450 МГц – у очень старых моделей и до 10–12 ГГц – в современных печах. В табл. 1.1 приведены сведения о глубине проникновения электромагнитной волны в некоторые из диэлектриков с потерями. Если вместо диэлектриков (продуктов) помещать в бытовую СВЧ-установку проводящие предметы, например металлическую банку с тушенкой, то часто такой эксперимент приводит к последующему ремонту СВЧ-печи.

Наряду с накальными магнетронами существуют безнакальные. Магнетроны с безнакальным автокатодом типа МИ (магнетрон импульсный) обладают рядом существенных преимуществ перед накальными магнетронами, применяемыми в бытовых СВЧ-печах.

Они позволяют обеспечить «мгновенную» (с первого импульса) готовность без затраты энергии на разогрев катода; существенно повысить надежность работы магнетрона; упростить схему передающего устройства, исключив из схемы десяток радиокомпонентов в связи с отсутствием необходимости в высокопотенциальном трансформаторе, управляющем устройстве и регуляторе напряжения в цепи накала (блока БУВИ – см. структуру на рис. 1.10), задающем и блокинг-генераторах, реле времени и др.; уменьшить массу и габариты прибора; снизить себестоимость готового изделия, одновременно повысив его эксплуатационную надежность.

Таблица 1.1.

Глубина проникновения электромагнитной волны в диэлектрике с потерями при 20–25 °C

Рис. 1.10. Структурная схема блока управления СВЧ-печью

В табл. 1.2 представлены сведения о магнетронах с безнакальным автокатодом.

1.3.3. Возможные неисправности магнетронов

Внешний вид магнетрона представлен на рис. 1.11.

Возможные неисправности магнетронов таковы:

• анод магнетрона выполнен в виде медного цилиндра. Рабочее напряжение анода магнетрона (в зависимости от типа) колеблется в диапазоне 3800–4000 В. Мощность от 500 до 1200 Вт.

Таблица 1.2.

Магнетроны с безнакальным автокатодом

Рис. 1.11. Внешний вид популярного магнетрона типа 2M213-09F