CN201830484U

CN201830484U - 高频高压电磁波标准矩形脉冲方波接驳发热装置

Info

Publication number: CN201830484U
Application number: CN2010202415783U
Authority: CN
Inventors: 沈明水
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-06-29
Filing date: 2010-06-29
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2020-06-29

Abstract

本实用新型涉及电磁波发热装置，特别涉及高频高压电磁波标准矩形脉冲方波接驳发热装置。电源的输出端经反向控制的磁敏磁阻电阻、升压变压器、脉冲校形放大变频器与主电路的输入端相连，脉冲校形放大变频器的输出端和检测控制电路的输入端相连，主电路的输出端与检测控制电路和激磁线圈紫铜管输入端相连，所述的检测控制电路的输入与输出端分别连接主电路、反向控制磁敏磁阻电阻、脉冲校形放大变频器和磁钢发热体。脉冲校形变频放大器使脉冲幅值瞬间得到提高的同时又使频率提高数倍，有效地提高了高电平利用率和环保节能效率。

Description

高频高压电磁波标准矩形脉冲方波接驳发热装置

技术领域

本实用新型涉及电磁波发热装置，特别涉及高频高压电磁波标准矩形脉冲方波接驳发热装置。

背景技术

现有的高频电磁波加热器采用双向晶闸管及IGBT绝缘栅双极型晶体管、脉冲波形是非标准的矩形，受浪涌冲击的危害，导致其高电平的利用率很低，现行的各类熔炼炉、冶炼炉、锻打炉加热炉、热处理炉使用电磁感应、它们需要大功率的变流变压器等大型的元器件，如：锅炉、热水器、烘烤炉、陶瓷制品烧成窑、砖窑和水泥窑炉等，也受浪涌电流电压的危害。现行的使用大功率矩形脉冲电流电压放大模块的接驳发热装置的受浪涌电流和浪涌电压侵害，又因为大功率矩形脉冲电流电压放大模块的价格昂贵，而且一旦遇有静电时，它将会被毁坏。

发明内容

本实用新型的目的是，通过对发热装置采取电磁波标准矩形脉冲方波接驳的方式，改变现有技术中发热装置因浪涌电流电压所造成的危害。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是，高频高压电磁波标准矩形脉冲方波接驳发热装置，包括电源、反向控制的磁敏磁阻电阻、升压变压器、脉冲校形放大变频器、主电路、检测控制电路、磁钢发热体、程序软件控制中心，所述电源的输出端经反向控制的磁敏磁阻电阻、升压变压器、脉冲校形放大变频器与主电路的输入端相连，所述检测控制电路的输入与输出端分别连接主电路、反向控制磁敏磁阻电阻、脉冲校形放大变频器、磁钢发热体和程序软件控制中心。所述的脉冲校形放大变频器包括：高压高频脉冲电容器、高频高压脉冲电阻、磁阻电阻、高频高压脉冲电感器、定时开关和遇障碍物或物体传感器检测控制器，所述定时开关的输出端与主电路连接，并经过检测控制电路与程序软件控制中心相连，另一路经高压高压脉冲电容器依次连接高频高压脉冲电感器、高频高压脉冲电阻、正向控制的磁阻电阻再接地，且遇障碍物或物体传感器检测控制器与其并联。所述主电路包括：谐振电容、激磁线圈紫铜管、滤波电容、磁环，所述激磁线圈紫铜管与谐振电容并联，其一端与磁环相连，另一端与脉冲校形放大变频器的输出端相连，滤波电容跨接在脉冲校形放大变频器与磁环的输出端之间，并与磁环的输出端共同接地。

所述的激磁线圈紫铜管周围的屏蔽电磁波采用坡莫合金材料。所述的激磁线圈紫铜管为螺旋形或绞合平面碟形。所述的磁环为多种频率的频段吸收与隔离磁环。所述的磁敏磁阻电阻为反向控制磁敏磁阻电阻。所述的磁钢发热体为铁钴合金或铁锰合金材料。所述的磁钢发热体由大Q值的电磁波热源材料组成。

本实用新型的优点是，其效果与加给装置中激磁线圈紫铜管脉冲电流幅值和频率都成正比、与所加脉冲电压幅值的平方成正比，脉冲校形变频放大器使脉冲幅值瞬间得到提高的同时又使频率提高数倍、紫铜管的防高压电弧的陶瓷体及其隔热石棉体，提高了高电平利用率和环保节能效率，约瑟夫逊开关的动作速率是10^-12秒、当浪涌的31％幅值的来袭击时能瞬间隔断，发热装置规模化生产成本与现行的相当。可用于各类型即热式热水器、电炉灶、电烤箱、烘烤炉箱、消毒柜、冷藏柜、冶炼及熔炼炉、煅打与金属热处理及退火炉、蒸气锅炉、特大型锅炉、窑炉、一体化小型空调。

附图说明

图1是本实用新型的原理方框图

图2是本实用新型的电路原理图

图3是图2中脉冲校形放大变频器2的原理结构图

图中：U_G+是表示基准设定信号，U_G-是表示采样或传感器的反馈信号。

具体实施方式

现结合附图对本实用新型作进一步说明，参见附图1-3，高频高压电磁波标准矩形脉冲方波接驳发热装置，包括电源5、反向控制的磁敏磁阻电阻1、升压变压器4、脉冲校形放大变频器2、主电路3、检测控制电路7、磁钢发热体8、程序软件控制中心6，所述电源5的输出端经反向控制的磁敏磁阻电阻1、升压变压器4、脉冲校形放大变频器2与主电路3的输入端相连，所述检测控制电路7的输入与输出端分别连接主电路3、反向控制磁敏磁阻电阻1、脉冲校形放大变频器2、磁钢发热体8和程序软件控制中心6。所述的脉冲校形放大变频器2包括：高压高频脉冲电容器21、高频高压脉冲电阻22、磁阻电阻22a、高频高压脉冲电感器23、定时开关24和遇障碍物或物体传感器检测控制器25，所述定时开关24的输出端与主电路3连接，并经过检测控制电路7与程序软件控制中心6相连，另一路经高压高压脉冲电容器21依次连接高频高压脉冲电感器23、高频高压脉冲电阻22、正向控制的磁阻电阻22a再接地，且遇障碍物或物体传感器检测控制器25与其并联。所述主电路3包括：谐振电容31、激磁线圈紫铜管32、滤波电容33、磁环34，所述激磁线圈紫铜管32与谐振电容31并联，其一端与磁环34相连，另一端与脉冲校形放大变频器2的输出端相连，滤波电容33跨接在脉冲校形放大变频器2与磁环34的输出端之间，并与磁环34的输出端共同接地。

所述的激磁线圈紫铜管32周围的屏蔽电磁波采用坡莫合金材料。所述的激磁线圈紫铜管32为螺旋形或绞合平面碟形。所述的磁环34为多种频率的频段吸收与隔离磁环。所述的磁敏磁阻电阻1为反向控制磁敏磁阻电阻。所述的磁钢发热体8为多块铁钴合金或多块铁锰合金材料。所述的磁钢发热体8由至少二块以上的大Q值的电磁波热源材料组成。所述的脉冲校形放大变频器2的数量是至少二个以上。

电源5经过反向控制的磁敏磁阻电阻1和升压变压器4与脉冲校形放大变频器2进入主电路3后感应激起磁钢发热体8内的涡流的产生，在工作过程中通过检测控制电路7及程序软件控制中心6，使发热装置正常运行。

本实用新型中发热装置的主要器件，是脉冲校形放大变频器，它的电原理结构图参见图3，高压高频脉冲电容器21存储瞬间电能的能力特强、容量为0.00001μF-8.9μF，最佳选用‘约瑟夫逊元件做开关’，它的动作反应速率为10^-12秒或由高压高频脉冲电容器及高频高压脉冲电阻构成充放电电路和动作速率为几个微秒高速高灵敏度小型集成块，组合成几个微秒或十几个微秒或几百个微秒或几千个微秒或十几个毫秒或几十个毫秒的定时开关24，高频高压脉冲电阻22的阻值精度在1％以上、阻值的范围为0.1Ω-470Ω，和正向控制的磁阻电阻22a，当充放电的幅值都达到最大幅值的10％时和当充放电的幅值每变化10％时以及当功率偏离所设定的基准值的31％时磁阻电阻的阻值均瞬间地变为其阻值无穷大即就是断开电路的控制，高频高压脉冲电感器23存储瞬间磁能的能力特强、电感量的范围为0.0001μH至1H，遇障碍物或物体传感器检测控制器25是保护继电器；脉冲校形放大变频器电原理是把高压高频脉冲电容器21及高频高压脉冲电感器23和发热装置的升压变压器24的输出端连接成‘三倍压整流电路的结构’，它是根据‘涡流’的产生规律：即有变化的电磁场产生时才能产生‘涡流’，而它产生效果与加在发热装置中激磁线圈紫铜管两端的脉冲电流幅值及其工作频率都成正比，与加在发热装置中激磁线圈紫铜管两端的脉冲电压幅值的平方成正比，它还与谐振回路中磁性钢材料的Q值及发热体的等效电阻值均成正比，因谐振回路中的Q值等于激磁线圈两端电压和电路中所加在电容C两端电压的它们之和，与主电路的电源电压的比值：Q值越大、电路的品质就越好、其‘涡流’的产生效果就更佳，脉冲校形放大变频器对输入的脉冲电流电压的变频和瞬间地产生巨大的放大过程如下：

磁阻电阻和约瑟夫逊元件开关或由高压高频脉冲电容器及高频高压脉冲电阻构成充放电电路和高速[动作速率为几个微秒]高灵敏度小集成块[如555等]组合成几个微秒至几十个毫秒的多个定时开关的动作速率为10^-12秒到10^-11秒、一般高频电路的工作频率的半个周期的平均值是约160微秒，它们的比值是约3×10⁷倍，在‘脉冲校形放大变频器’内：把定时开关24的闭合时间设为3-175微秒、其断开的时间设在1-24微秒，当工作频率为f＝300Hz、500Hz、1KHz、5KHz、10KHz、20KHz、30KHz、40KHz时：T(周期)＝3333.333微秒、2000微秒、1000微秒、200微秒、100微秒、50微秒、33.333微秒、25微秒，现把工作频率设定在f＝50Hz-10KHz时：T＝100-20000微秒之间、把定时开关24的闭合时间设为4-160微秒、其断开的时间设在2-23微秒，分析说明如下：

①当输入的高频高压脉冲电流电压的波形幅值为10％至20％时、定时开关24闭合、过4-160微秒后、高频高压脉冲电容器21的充电就到最大值，因当输入的高压脉冲波形幅值从2％至14％时、它已开始对高频高压脉冲电容器21充电了。此时高频高压脉冲电感23也就储存了很大的磁能。此刻，正向控制磁阻电阻22a，因把它的基准值设置在输入的脉冲波形幅值的31％起阻断作用、之后并在输入脉冲波形的幅值每变化10％时、也起阻断作用，它就被变为无穷大的电阻值即相当于它与地之间是断路的，在此瞬间的定时开关24断开的同时，高频高压脉冲电容器21突猛地释放电能以及高频高压脉冲电感23储存的磁能在此瞬间释放，它们与发热装置的升压变压器4的输出电压瞬间地叠加到发热装置中激磁线圈紫铜管的就是脉冲校形放大变频器的输入电压幅值二倍多了。

②当输入的高频高压脉冲电流电压的波形幅值为20％至30％时、之前几个微秒就闭合了的约瑟夫逊元件的开关或由高压高频脉冲电容器及高频高压脉冲电阻构成充放电电路和动作速率为几个微秒的高速、高灵敏度小集成块组合成几个微秒至几十个毫秒的定时开关24能使高频高压脉冲电容器21被充电。同时高频高压脉冲电感23开始储存磁能了。过了几个微秒后，高频高压脉冲电容器21的又被充电到最大值，与此同时、高频高压脉冲电感23也储存了很大的磁能、此刻、正向控制磁阻电阻22a它就又被变为无穷大的电阻值即相当于它与地之间是断路的，在此瞬间的定时开关24断开的同时、高频高压脉冲电容器21又突猛地释放电能以及高频高压脉冲电感23的储存的磁能又再释放，它们与发热装置的升压变压器4的输出电压瞬间地叠加到发热装置中的激磁线圈紫铜管的就是脉冲校形放大变频器的输入电压幅值二倍多了。

③当输入的高频高压脉冲电流电压的波形幅值为30％至40％时、之前几个微秒就闭合几个微秒的定时开关24又使高频高压脉冲电容器21又再被充电、同时高频高压脉冲电感23也就再开始储存磁能、过了几个微秒后、高频高压脉冲电容器21的又再被充电到最大值，此时高频高压脉冲电感23也又再储存了很大的磁能。此刻，正向控制磁阻电阻22a它就又被再变为无穷大的电阻值即相当于它与地之间是断路的，在此瞬间的定时开关24断开的同时、高频高压脉冲电容器21又再突猛地释放电能以及高频高压脉冲电感23的储存的磁能又再释放，它们与发热装置的升压变压器4的输出电压瞬间地叠加到发热装置中的激磁线圈紫铜管的就是脉冲校形放大变频器的输入电压幅值二倍多了。

当输入的高频高压脉冲电流电压的幅值为90％至100％幅值时，高频高压脉冲电容器21又再突猛地释放电能以及高频高压脉冲电感23储存的磁能又释放，它们与发热装置的升压变压器4的输出电压瞬间地叠加到发热装置中的激磁线圈紫铜管的就是脉冲校形放大变频器的输入电压幅值二倍多了。

当高频高压脉冲电容21充电到最大值的10％幅值时和放电到最大值的90％幅值时、正向控制的磁阻电阻的阻值22a变为无穷大即相当于瞬间断开电路、此刻高频高压脉冲储能电感23两端的脉冲电流电压很大、它瞬间地释放出来加到激磁线圈紫铜管，当输入的电流电压的幅值每增加10％的幅值时、定时开关24动作、高频高压脉冲电容21释放电能以及高频高压脉冲储能电感23释放磁能的同时、激磁线圈紫铜管中的有上述叠加的最大幅值的脉冲电流电压，此时、激磁线圈紫铜管得到上述叠加到的同样大幅值的脉冲电流电压，因尽管输入的高频高压电流电压的幅值是越来越大，根据电磁感应规律可知：高频高压脉冲电容21释放电能以及高频高压脉冲储能电感23释放磁能却是会越来越小些，这样、激磁线圈紫铜管得到的高频高压标准矩形脉冲方波电流电压的幅值和起初几乎是一样大了；同理得知另一个半周期内的激磁线圈紫铜管得到脉冲的幅值和起初一样大即恒定的道理。从上述分析知：‘脉冲校形放大变频器’它能够把电源的工作频率提升到18多倍后输出，它能够实施符合‘涡流’产生的规律、同时矩形脉冲的高电平即脉宽平顶部分是不会有变化的电磁场产生的、只有在矩形脉冲的幅值上升到10％最大幅值和下降到90％最大幅值时：通过‘脉冲校形放大变频器’后才会产生有变化的电磁场，其它时刻它们就不能有效地产生‘涡流’了，同时在磁感应强度B和磁通量Φ偏大或偏小时，高频高压电磁波接驳发热装置的反向控制的磁阻电阻1将以10^-11秒的动作速率使输入的电流减小或增大，此刻又有强大的变化的电磁场产生，这样周而复始继续着，‘脉冲校形放大变频器’中的T＝R*C的大小，实际的充放电时间一般t＝3[T＝R*C]，应该是小于等于矩形脉冲的高电平即脉宽的11分之1即1/11，它能使输入的脉冲电流电压的幅值瞬间地得到大幅度的提高的同时、又能够使其工作频率提高6到32倍。

发热装置主电路的实际工作频率f＝1/2π·(R·C)^1/2，公式中的R代表本发热装置中主电路的所有发热体的等效电阻的阻值和激磁线圈紫铜管的等效电阻的阻值与各接线处的等效电阻的阻值，以及升压变压器及其脉冲校形放大变频器的等效电阻的阻值：它们的总和；公式中的C代表本发热装置中主电路的所有发热体的等效电容的容量值和激磁线圈紫铜管的等效电容的容量值与各接线处的有效电容的容量值，包括各接触电感的等效电容的容量值，以及升压变压器及其脉冲校形放大变频器的等效电容的容量值：它们的总和。

高压高频脉冲电容器21和约瑟夫逊元件开关或由高压高频脉冲电容器及高频高压脉冲电阻构成充放电电路和动作速率为几个微秒的高速高灵敏度小型集成块组合成几个微秒至几十个毫秒的定时开关24的输出(即脉冲校形放大变频器的输出端)与高频高压电磁波接驳发热装置的主电路3及程序软件控制中心6相连、同时它的另一路经高频高压脉冲电感器23及高频高压脉冲电阻22和正向控制的磁阻电阻22a与地相连；参见附图2中，脉冲校形放大器的输入端与高频高压电磁波接驳发热装置的升压变压器4与程序软件控制中心6相接，高频高压脉冲电感器23一端与高压高压脉冲电容器21和定时开关24相连、另一端与高频高压脉冲电阻22和正向控制的磁阻电阻22a连接、它又与高频高压电磁波接驳发热装置的主电路3相连，高压高频脉冲电阻22和正向控制的磁阻电阻22a一端与高压高频脉冲电感器23连接、另一端与地相连，遇障碍物或物体传感器检测控制器25是直接连脉冲校形放大器的输出端。

Claims

1.高频高压电磁波标准矩形脉冲方波接驳发热装置，包括电源(5)、反向控制的磁敏磁阻电阻(1)、升压变压器(4)、脉冲校形放大变频器(2)、主电路(3)、检测控制电路(7)、磁钢发热体(8)、程序软件控制中心(6)，其特征在于，所述电源(5)的输出端经反向控制的磁敏磁阻电阻(1)、升压变压器(4)、脉冲校形放大变频器(2)与主电路(3)的输入端相连，所述检测控制电路(7)的输入与输出端分别连接主电路(3)、反向控制磁敏磁阻电阻(1)、脉冲校形放大变频器(2)、磁钢发热体(8)和程序软件控制中心(6)。

2.根据权利要求1所述的发热装置，其特征在于，所述的脉冲校形放大变频器(2)包括：高压高频脉冲电容器(21)、高频高压脉冲电阻(22)、磁阻电阻(22a)、高频高压脉冲电感器(23)、定时开关(24)和遇障碍物或物体传感器检测控制器(25)，所述定时开关(24)的输出端与主电路(3)连接，并经过检测控制电路(7)与程序软件控制中心(6)相连，另一路经高压高压脉冲电容器(21)依次连接高频高压脉冲电感器(23)、高频高压脉冲电阻(22)、正向控制的磁阻电阻(22a)再接地，且遇障碍物或物体传感器检测控制器(25)与其并联。

3.根据权利要求1所述的发热装置，其特征在于，所述主电路(3)包括：谐振电容(31)、激磁线圈紫铜管(32)、滤波电容(33)、磁环(34)，所述激磁线圈紫铜管(32)与谐振电容(31)并联，其一端与磁环(34)相连，另一端与脉冲校形放大变频器(2)的输出端相连，滤波电容(33)跨接在脉冲校形放大变频器(2)与磁环(34)的输出端之间，并与磁环(34)的输出端共同接地。

4.根据权利要求3所述的发热装置，其特征在于，所述的激磁线圈紫铜管(32)为螺旋形或绞合平面碟形。

5.根据权利要求1所述的发热装置，其特征在于，所述的磁敏磁阻电阻(1)为反向控制磁敏磁阻电阻。

6.根据权利要求1所述的发热装置，其特征在于，所述的磁钢发热体(8)为铁钴合金或铁锰合金材料。

7.根据权利要求1所述的发热装置，其特征在于，所述的磁钢发热体(8)由大Q值的电磁波热源材料组成。