Микроволновые печи нового поколения. Устройство, диагностика неисправностей, ремонт

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

Магнетрон крепится непосредственно на волноводе (см. рис. 1.3). В СВЧ-печах, где производитель располагает магнетрон с коротким волноводом, можно наблюдать такой дефект, как пробой слюдяной прокладки. Происходит это в результате загрязнения прокладки;

• при пробое прокладки колпачок магнетрона расплавляется (это случается с магнетронами типа 2M-218H(R), OM7S(20), 2M213-09F, 2М-219Н(В), 2M226-09F и конструктивно аналогичными). Его (колпачок) можно заменить аналогичным колпачком с другого магнетрона;

• как любая электронная лампа с накалом, он может терять свою эмиссию, в результате чего значительно сокращается мощность энергии и увеличивается время приготовления. Обычно средний срок службы магнетрона (к примеру, 2М213-хх) имеет предел 15 000 часов эксплуатации. Его КПД при этом составляет 75–80 %, что является эффективным показателем для магнетронов генераторов СВЧ-колебаний;

• пробой переходных конденсаторов можно обнаружить с помощью тестера в режиме измерения сопротивления. Пробой происходит на корпус магнетрона. Устраняется неисправность путем замены всего узла.

Отдельно магнетрон можно проверить, только сформировав все необходимые для его работы напряжения.

В микроволновой печи вторым по значимости элементом после магнетрона является источник питания (рис. 1.4). От его надежности зависит вся безопасная работа печи.

1.3.4. Инструментарий для диагностики и ремонта

Замечательным инструментом при ремонте и диагностике СВЧ-печи, в частности при диагностике магнетронов, являются токовые клещи, например ECT-650 «Escort». Они позволяют измерить ток, потребляемый печью, ток высоковольтной обмотки трансформатора.

Номинальный ток, потребляемый печью, 4,5–6 А, ток высоковольтной обмотки трансформатора 0,3–0,5 А.

Большие отклонения от указанных значений (особенно в сторону увеличения отдельных параметров) говорят о локальной неисправности магнетрона.

Вместе с тем занижение всех параметров может объясняться плохими контактами, начиная от сетевой розетки и заканчивая коммутационными элементами (реле, электрические выключатели, контакты).

Для того чтобы удостовериться в исправности магнетрона и достаточном уровне СВЧ-излучения внутри корпуса печи, его проверяют детектором.

Детекторы СВЧ-излучения

Выше на рис. 1.8 уже был представлен промышленный детектор СВЧ-излучения, который можно приобрести в магазинах электротоваров.

Расскажем о нем подробнее. Это устройство фиксирует не только СВЧ-импульсы, которые можно проверить, поднеся прибор непосредственно во время работы печи к ее стенкам. Оно также окажется полезным для поиска «жучков», работающих на сверхвысокой частоте, поиска сотовых телефонов и проверки их работы. Стоит такой промышленный тестер менее 1000 руб.

Питается прибор от батареи типа 6F22 с напряжением 9 В. Ток потребления устройства в режиме ожидания – единицы мкА, поэтому элемент питания служит долго. В верхней части корпуса размещен индикаторный светодиод. Он загорится, когда в области детектора (показан на корпусе стрелочкой) будет присутствовать СВЧ-излучение.

Устройство не измеряет мощность излучения, но фиксирует его наличие.

С помощью данного детектора можно проверять не только рабочие камеры микроволновых печей и наличие вне их корпуса вредоносного излучения, но и (как было отмечено выше) наличие излучения сотовых телефонов. Сделать это несложно.

Надо поднести детектор к источнику излучения, к примеру к корпусу сотового телефона, на расстояние 2-10 см.

При активности сотового телефона: при входящем и исходящем вызове, несанкционированном «общении» сотового телефона с базовой станцией, при регистрации сотового телефона в сети (например, при включении сотового телефона) и в других случаях индикатор детектора покажет наличие СВЧ-излучения.

Внимание, важно!

Этот наглядный урок не мешало бы использовать на уроках физики в школах, для того чтобы люди понимали, насколько вредно или полезно постоянно носить сотовый телефон близко к собственному телу (на груди, на поясе, в кармане, особенно нагрудном). Результаты вредоносного СВЧ-излучения (особенно при постоянном воздействии) лучше прокомментируют ученые и медицинские работники. От себя добавлю лишь то, что СВЧ-излучение подобно атому, который бывает как мирным, так и агрессивным (в зависимости от различных причин), что надо четко понимать, даже эксплуатируя как будто бы безобидный сотовый телефон или микроволновую печь.

В качестве детектора излучения СВЧ можно применить и другой промышленный прибор, предназначенный для автомобилистов, который называется «индикатор искры». В продаже имеются такие устройства, одно из которых представлено на рис. 1.12.

Рис. 1.12. Внешний вид детектора СВЧ-излучения – индикатора искры

Прибор предназначен для проверки высоковольтных цепей зажигания автомобилей. Внутри корпуса установлен датчик (такая же петля, как на схеме рис. 1.5, только в миниатюре), реагирующий, как показала практика, не только на высокое импульсное напряжение в зажигании автомобиля, но и на СВЧ-излучения микроволновой печи и сотового телефона.