МИКРОВОЛНОВАЯ ПЕЧЬ

Полезная модель относится к бытовой электронагревательной технике, а более конкретно к приборам для разогрева и приготовления преимущественно продуктов питания с использованием источника энергии сверхвысоких частот (СВЧ) и может быть использовано в производстве микроволновых печей.
Из уровня техники известно устройство для микроволнового нагрева продуктов, содержащее туннельную камеру для обработки продукта, бесконечный транспортер, проходящий через эту камеру, каналы излучения, компьютер и датчики температуры, установленные в камере обработки продукта, при этом компьютер связан с датчиками температуры и регулируемым генератором микроволнового излучения, см., патент RU на изобретение, №2018242, кл. A23L 3/01, опубликован 30.08.1994. Конструкция позволяет обеспечить очень равномерную температуру отдельных обрабатываемых в емкости продуктов за счет дозированного подвода микроволновой мощности. Недостатком известного устройства являются отсутствие возможности регулирования микроволновой мощности генератора в смысле плавного ее уменьшения и тем более увеличения, что ограничивает возможности управления устройством и оптимизации его параметров.
Известна микроволновая печь, состоящая из камеры оптимальных размеров для загрузки продуктов, магнетрона, соединенного с камерой фидером в виде прямоугольного волновода, содержащего не отражающий перестраиваемый фазовращатель с оптимальными параметрами, который размещен в одном из парциальных волноводов, см., патент на изобретение RU, кл. Н05В 6/64, №2253193, опубликован 27.05.2005. Указанный известный объект принят в качестве прототипа как наиболее близкий по назначению, технической сущности и достигаемому результату аналог. Устройство согласно прототипу повышает эффективность обработки продукта, сокращает время обработки, увеличивает срок эксплуатации печи и ресурс магнетрона до значений, приближающихся к значениям в согласованном режиме.
Недостатком прототипа является чувствительность мощности излучения магнетрона к колебаниям напряжения питания в сети и в невозможности ее стабилизации в заданных пределах при уменьшении или увеличении напряжения в сети. При случайном падении напряжения в сети увеличивается время разогрева продукта в камере, а при увеличении - возникает перегрузка магнетрона. Указанные недостатки прототипа существенно ограничивают сферу и эффективность его применения, ухудшают потребительские свойства.
Полезная модель направлена на достижение нового технического результата, который выражается в обеспечении возможности эффективного использования микроволновой печи независимо от колебаний напряжения в сети электроснабжения. В конечном итоге указанный технический результат позволяет реализовать оптимальные режимы работы микроволновой печи, улучшить экономические и потребительские свойства. В микроволновой печи максимально сохранены все положительные свойства прототипа, наиболее важными из которых являются, сокращение времени обработки и увеличение срока эксплуатации печи и ресурса магнетрона.
Положительный результат достигается тем, что микроволновая печь, включающая корпус, блок питания, блок электронного управления, магнетрон и камеру для загрузки продуктов, отличается от прототипа тем, что она снабжена блоком стабилизации мощности и инвертором. Указанный блок стабилизации мощности электрически соединен с блоком электронного управления и смонтирован с возможностью реагирования на колебания напряжения в сети электроснабжения путем формирования управляющего сигнала и передачи его на вход блока электронного управления, а указанный инвертор установлен в цепи питания магнетрона для поддержания мощности последнего при поступлении управляющего сигнала от блока электронного управления и электрически соединен с ним.
Предпочтительно включение в состав блока питания трансформатора и фильтра электропомех, а также электрическое соединение последнего с входом блока стабилизации мощности. Оптимальным с точки зрения достижения указанного технического результата является оснащение блока стабилизации мощности средством определения отклонения величины напряжения от эталонного.
В современных микроволновых печах при уменьшении напряжения питания, согласно закону Ома, потребляемая мощность печи уменьшается, при этом уменьшается и мощность излучения магнетрона. Микроволновые печи и продолжают работать при пониженном напряжении питания, но время приготовления блюда в связи с падением мощности излучения магнетрона значительно увеличивается. В соответствии с ГОСТ 13109-97 номинальным значением напряжения электросети в РФ считается 220 В с нормально допустимым отклонением от номинала ±5%, предельно допустимое отклонение от номинала ±10%. Исходя из этого, микроволновые печи должны нормально функционировать при напряжении сети в пределах 198-242 В. Реально в городских условиях и особенно и в сельской местности напряжение порой опускается до значений 160-180 В. Таким образом, для стабилизации мощности излучения магнетрона необходимо поддержание тока потребления печи в заданных пределах при изменении напряжения в сети от 150 В до 250 В.
В основу полезной модели положено оригинальное техническое решение, заключающееся в стабилизации электрических параметров питания магнетрона микроволновой печи независимо от колебаний напряжения в сети электроснабжения посредством встроенного блока стабилизации мощности и обеспечения линейного характера изменения мощности CR4 излучения магнетрона за счет использования в схеме его подключения инвертора. Таким образом, энергия поля СВЧ создаваемого магнетроном в объеме рабочей камеры, является гарантировано достаточной для приготовления или разогрева продуктов вне зависимости от указанных колебаний напряжения в сети электроснабжения.
Конструкция микроволновой печи оснащенной блоком стабилизации мощности и инвертором обладает, высокой надежностью и долговечностью, может быть рекомендована к бессрочному безопасному применению в районах с проблемным энергоснабжением без ограничения по параметрам электропитания.
Таким образом, все отличительные от прототипа признаки микроволновой печи направлены на получение технического результата, а именно, обеспечении возможности эффективного функционирования микроволновой печи в условиях предельно допустимых колебаний напряжения в сети электроснабжения.
Микроволновая печь, характеризующаяся описанной совокупностью существенных признаков, является новой и промышленно применимой.
Техническое решение иллюстрировано чертежом.
На фигуре изображена принципиальная блок схема микроволновой печи с обозначением основных узлов в их взаимосвязи.
Микроволновая печь состоит из корпуса (на фигуре условно не показан), образующего камеру для загрузки продуктов и их приготовления. В корпусе микроволновой печи смонтирован магнетрон с возможностью генерирования и направления в камеру для загрузки продуктов энергии электромагнитной волны СВЧ. Электропитание магнетрона осуществляется посредством блока питания от бытовой сети переменного тока, напряжение в которой, как уже было показано, может колебаться случайным образом в пределах от 150 В до 250 В. Блок питания микроволновой печи может содержать силовой трансформатор и входной фильтр электропомех, а также выпрямитель, конденсатор и т.д. (последние на фигуре условно не показаны). Блок питания через блок электронного управления и инвертор электрически соединен с магнетроном. Параллельно блоку питания с блоком электронного управления электрически соединен блок стабилизации мощности. Вход блока стабилизации мощности электрически соединен с выходом фильтра электропомех, а его выход - с входом блока электронного управления. Микроволновая печь также содержит ряд сервисных устройств, к которым относятся: панель управления блока электронного управления; устройство индикации режимов блока электронного управления и дополнительных сервисных функций микроволновой печи; звуковая сигнализация; а также некоторые специальные средства, например, система блокировки магнетрона и т.п. (последняя на фигуре условно не показана).
Функционирование микроволновой печи осуществляется следующим образом.
При включении микроволновой печи в сеть электроснабжения, блок стабилизации мощности постоянно осуществляет оценку величины напряжения на выходе из фильтра электропомех и сравнивает ее с эталонной. Фильтр электропомех может быть представлен как обычным предохранителем, так и более сложным устройством защиты от пиков напряжения. В случае отклонения величины напряжения на выходе из фильтра электропомех от эталонной, блок стабилизации мощности реагирует на величину отклонения путем формирования соответствующего управляющего сигнала и передачи его на вход блока электронного управления. Блок электронного управления представляет собой процессор, осуществляющий функционирование микроволновой печи в определенном режиме, в частности, он задает величину силы тока магнетрона и длительность его работы. При получении управляющего сигнала от блока стабилизации мощности, блок электронного управления в автоматическом режиме корректирует параметры работы магнетрона на величину компенсации падения или увеличения напряжения в сети электроснабжения. В самом простом исполнении блок стабилизации мощности представляет собой электронную схему, которая в совокупности с блоком электронного управления и блоком питания выполняют роль компенсационного стабилизатора напряжения имеющего обратную связь, в котором напряжение на входе сравнивается с эталонным, из разницы между ними формируется управляющий сигнал для регулирующего элемента.
Для поддержания мощности магнетрона в определенном режиме в цепи питания последнего установлен инвертор. Выбор режима приготовления продуктов в камере загрузки продуктов, осуществляется пользователем путем его набора на панели управления. Панель управления может быть выполнена в виде сенсорной клавиатуры, набора кнопок или ручек. Для визуализации выбранного режима и других дополнительных функций служит устройство индикации, которое может быть выполнено в виде светового табло или дисплея. Формирование и исполнение параметров выбранного на панели управления режима приготовления продуктов в камере загрузки продуктов, его визуализацию на устройство индикации и озвучение на устройстве звуковой сигнализации осуществляет блок электронного управления. Инвертор, представляющий собой электронную схему, позволяет реализовать и поддерживать необходимый режим мощности магнетрона в непрерывном цикле его работы. При этом мощность магнетрона может быть изменена линейно в широком диапазоне. Блок электронного управления подает на инвертор управляющий сигнал, который задает режим мощности магнетрона и одновременно подает напряжение необходимое для генерирования магнетроном поля сверхвысокой частоты. В процессе функционирования магнетрона по команде блока электронного управления инвертор может регулировать мощность магнетрона, при этом для контролирования фактической мощности магнетрона и своевременной блокировки инвертор имеет обратную связь с блоком электронного управления. Энергия поля СВЧ генерируемая магнетроном по волноводу передается в камеру для загрузки продуктов.
Принципиально блок стабилизации мощности и инвертор могут быть использованы в любой бытовой микроволновой печи. Эксплуатация такой микроволновой печи, экономически и технически не сопряжена с какими бы то ни было дополнительными затратами.
Описанная выше конструктивная схема микроволновой печи не являются исчерпывающей и приведена только с целью пояснения полезной модели и подтверждения его промышленной применимости. Специалисты в данной области могут улучшить ее и(или) осуществить альтернативные варианты в пределах сущности данной полезной модели, отраженной в описании и чертежах.