DE1273056B

DE1273056B - Vorrichtung zur dielektrischen Erhitzung, insbesondere von Nahrungsmitteln, mittels Mikrowellen

Info

Publication number: DE1273056B
Application number: DEH44737A
Authority: DE
Inventors: Goeran Axel Runo Oejelid
Original assignee: Husqvarna Vapenfabriks AB
Current assignee: Husqvarna Vapenfabriks AB
Priority date: 1961-02-02
Filing date: 1962-01-29
Publication date: 1968-07-18
Also published as: GB966396A

Description

Vorrichtung zur dielektrischen Erhitzung, insbesondere von Nahrungsmitteln, mittels Mikrowellen Die Hauptpatentanmeldung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur dielektrischen Erhitzung, insbesondere von Nahrungsmitteln, mittels Mikrowellen in einem abgeschirmten Arbeitsraum mit einem über einen Wellenleiter .in den Arbeitsraum einspeisenden, vom Stromnetz betriebenen Leistungsmagnetron, bei dem das Magnetron mit dem Stromnetz über einen die Netzspannung erhöhenden Umformer in einer Stromrichtung stromleitend verbunden ist und von bzw. zu dem geerdeten Arbeitsraum galvanisch isoliert, aber kapazitiv über den Wellenleiter verbunden ist.
Die Erfindung bezweckt eine vorteilhafte Weiterbildung des im Anspruch 5 der Hauptpatentanmeldung beanspruchten spannungsvervielfältigenden Aggregats aus Kondensatoren und Gleichrichtern.
Aufgabe der Erfindung ist die Erhöhung der Pulsationsfrequenz der umgewandelten Spannung gegenüber der Netzfrequenz.
Die Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Aggregat zwei Paar Kondensatoren enthält, von denen die des ersten Paares an einer ersten Phasenleitung und die des anderen Paares an einer zweiten Phasenleitung eines dreiphasigen Wechselstromsystems in Reihe mit je einem Gleichrichter angeschlossen sind, um durch ihren betreffenden Gleichrichter zu paarweise entgegengesetzten Polaritäten aufgeladen zu werden, so daß der eine Kondensator jedes Paares durch je einen eigenen, weiteren Gleichrichter an einem ersten, weiteren, gemeinsamen Kondensator angeschlossen ist und daß der zweite Kondensator jedes Paares durch je einen eigenen, weiteren Gleichrichter an einem zweiten, weiteren, gemeinsamen Kondensator angeschlossen ist, wobei jeder der weiteren Gleichrichter jedes Kondensatorpaares mit Bezug auf seinen weiteren Kondensator die gleiche Polung hat wie der entsprechende erstgenannte Gleichrichter des betreffenden Kondensatorpaares mit Bezug auf seinen erstgenannten Kondensator und wobei die weiteren beiden Kondensatoren durch gemeinsamen Anschluß an die dritte Phasenleitung über das zu speisende Leistungsmagnetron reihengeschaltet sind.
Der Gegenstand der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher beschrieben, in der F i g. 1 bis 3 drei verschiedene Ausführungsbeispiele zeigen.
Die Vorrichtung gemäß F i g. 1 umfaßt drei Kondensatoren 1, 2 und 7, die von dem elektrolytischen Typ sein können, vier Stromventile 3, 4, 5 und 6, vorzugsweise des Siliziumtyps, eine Drosselspule 8 und einen Hochfrequenzgenerator 10. Der Zweck der Vorrichtung ist, den Generator 10 mit von den Phasenleitungen R, S und T eines dreiphasigen Wechselstromsystems entnommener und unter Potentialerhöhung gleichgerichteter Spannung zu versehen, zu dem Zweck, daß der Generator kontinuierlich ungedämpfte elektromagnetische Schwingungen sehr hoher Frequenz erzeugt, beispielsweise zum dielektrischen Erwärmungs- oder Beheizungsverfahren. Die Wirkungsweise ist folgende.
Wenn die Leitung S positive Spannung zur Leitung T hat, wird der Kondensator 1 durch das Ventil 3 zum Spitzenwert der Spannung geladen. Dasselbe geschieht bezüglich des Kondensators 2 durch das Ventil 4, wenn die Leitung S positive Spannung zur Leitung R erhält. Wenn die Leitung S darauf während der folgenden Halbperiode negative Spannung zur Leitung T erhält, tritt diese Spannung in Reihe mit der fortbestehenden Spannung des Kondensators 1 auf und verursacht Ladung des Kondensators 7 durch das Ventil 5 bis auf annähernd den zweifachen Spitzenwert der Spannung. In gleicher Weise erhält der Kondensator 7 eine Ladung vom Kondensator 2 durch das Ventil 6, wenn die Leitung S negative Spannung zur Leitung R erhält. Über dem Kondensator 7 und dem Generator 10 tritt daher eine Gleichspannung auf, die mit der doppelten Frequenz der Netzspannung pulsiert und von dem Kondensator 7 zu einer für den Betrieb des Generators 10 zweckmäßigen Form abgeflacht oder geglättet wird. Die Drosselspule 8 dient zur Begrenzung der Strompulsation durch die Ventile und kann auch zur Stabilisierung des Generatorstromes bemessen sein. Wenn die Drosselspule 8 so bemessen wird, daß sie zusammen mit den Kondensatoren 1 oder 2 Resonanz für eine etwas höhere Frequenz als die Netzfrequenz gibt, verursacht nämlich die bei abfallendem Generatorstrom und damit abfallendem Drosselstrom erhöhte Reaktanz eine Annäherung des Resonanzpunktes zur Netzfrequenz und damit eine kompensierende Erhöhung der Kondensatorspannung.
Die Vorrichtung gemäß F i g. 2 ist im Prinzip eine Verdoppelung der Vorrichtung gemäß F ä g.1, wobei jedoch der hinzugefügte Teil (11 bis 17), in dem jedes Element ein Bezugszeichen erhalten hat, das um 10 höher als dasjenige des entsprechenden Elementes in dem ursprünglichen Teil ist, für entgegengesetzte Polarität angeordnet ist. Dies bedeutet, daß die Kondensatoren 7 und 17 durch ihren gemeinsamen Anschluß an die Phasenleitung S in Polaritätshinsicht mit Bezug auf den Generator 10 in Reihe geschaltet sind und daß über ihnen zusammen eine Gleichspannung entnommen werden kann, die nahezu viermal dem Spitzenwert der Netzspannung entspricht. Die Pulsationsfrequenz der Gleichspannung entspricht dabei auch viermal der Netzfrequenz. Die hohe Spannung und Pulsationsfrequenz gewährleisten, daß die Vorrichtung sehr geeignet für den Betrieb von CW-Magnetronen mit hohem Wirkungsgrad innerhalb des Frequenzbereichs 1000 bis 3000 MHz ist.
In der Vorrichtung gemäß F i g. 3, in welcher die gleichen Bezugszahlen wie in F i g. 2 verwendet worden sind, um die entsprechenden Elemente zu bezeichnen, sind zwei Kondensatoren 21 und 22 in die Verbindung der Phasenleitung S mit den Ventilen 3 und 4 bzw. 13 und 14 eingeschaltet.
Zwischen dem Kondensator 21 und den Kondensatoren 1 und 2 sind zwei Stromventile 23 und 24 mit der in der Zeichnung gezeigten Polarität eingeschaltet. Zwischen dem Kondensator 22 und den Kondensatoren 11 und 12 sind in entsprechender Weise zwei Ventile 33 und 34 mit der in bezug auf die Ventile 23 und 24 entgegengesetzten Polarität eingeschaltet. ; Mit Bezug auf die obere Hälfte von F i g. 3 und die Phasen R und S wird der Kondensator 21 während einer ersten Halbperiode, wenn R zu S positiv ist, annähernd zum Spitzenwert der Netzspannung durch den Kreis R-24-21-8-3 aufgeladen. Während ; der folgenden Halbperiode, wenn R zu S negativ ist, wird der Kondensator 2 annähernd bis zum doppelten Spitzenwert der Netzspannung durch den Kreis 5-8-21-4-2-R aufgeladen. Während der danach folgenden Halbperiode, wenn R zu S positiv ist, wird der Kondensator 7 bis nahe dem dritten Vielfachen des Spitzenwertes der Netzspannung durch den Kreis R -2-6-7-8-S aufgeladen.
Mit Bezug auf die untere Hälfte von F i g. 3 und die Phasen R und S wird der Kondensator 22 während einer ersten Halbperiode, wenn R zu S negativ ist, annähernd zum Spitzenwert der Netzspannung durch den Kreis 5-8-22-34-R aufgeladen. Während der folgenden Halbperiode, wenn R zu: S positiv ist, wird der Kondensator 12 annähernd bis zum doppelten Spitzenwert der Netzspannung durch den Kreis R-12-14-22-8-5 aufgeladen. Während der danach folgenden Halbperiode, wenn R zu S negativ ist, wird der Kondensator 17 bis nahe dem dritten Vielfachen des Spitzenwertes der Netzspannung durch den Kreis 5-8-17-16-12-R aufgeladen.
Mit Bezug auf die obere Hälfte von F i g. 3 und die Phasen T und S wird der Kondensator 21 während einer ersten Halbperiode, wenn T zu S positiv äst, annähernd zum Spitzenwert der Netzspannung durch den Kreis T-23-21-8-5 aufgeladen. Während der folgenden Halbperiode, wenn T zu S negativ ist, wird der Kondensator 1 annähernd bis zum doppelten Spitzenwert der Netzspannung durch den Kreis 5-8-21-3-1-T aufgeladen. Während der danach folgenden Halbperiode, wenn T zu S positiv ist, wird der Kondensator 7 bis nahe dem dritten Vielfachen des Spitzenwertes der Netzspannung durch den Kreis T-1-5-7-8-5 aufgeladen.
Mit Bezug auf die untere Hälfte von F i g. 3 und die Phasen T und S wird der Kondensator 22 während einer ersten Halbperiode, wenn T zu S negativ ist, annähernd zum Spitzenwert der Netzspannung durch den Kreis 5-8-22-33-T aufgeladen. Während der folgenden Halbperiode, wenn T zu S positiv ist, wird der Kondensator 11 annähernd bis zum doppelten Spitzenwert der Netzspannung durch den Kreis T-11-13-22-8-5 aufgeladen. Während der danach folgenden Halbperiode, wenn T zu S negativ ist, wird der Kondensator 17 bis nahe dem dritten Vielfachen des Spitzenwertes der Netzspannung durch den Kreis 5-8-17-11-T aufgeladen.
Weil die Kondensatoren 7 und 17 durch ihren gemeinsamen Anschluß an der Phasenleitung S mit Bezug auf ihre Polarität im Verhältnis zu dem Generator 10 in Reihe geschaltet sind, kann über diesen beiden Kondensatoren zusammen eine Gleichspannung ausgenommen werden, die nahezu sechsmal so groß ist wie der Spitzenwert der Netzspannung.
Die Pulsationsfrequenz wird auch in diesem Fall das Vielfache der Netzfrequenz. Die sehr kräftige Spannungserhöhung ermöglicht den Betrieb von CW-Magnetronen von einer niedrigen Netzspannung, beispielsweise 220 V.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur dielektrischen Erhitzung, insbesondere von Nahrungsmitteln, mittels Mikrowellen in einem abgeschirmten Arbeitsraum mit einem unmittelbar in den Arbeitsraum einspeisenden, vom Stromnetz betriebenen Leistungsmagnetron und mit einem die Netzspannung erhöhenden Umformer, über den das Magnetron mit dem Stromnetz in einer Stromrichtung stromleitend verbunden ist, wobei der Umformer als spannungsvervielfältigendes Aggregat aus Kondensatoren und Gleichrichtern ausgebildet ist, nach Anspruch 5 der Patentanmeldung H 41840 TXdJ21d2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aggregat zwei Paar Kondensatoren (1, 11; 2, 12) enthält, von denen die (1, 11) des ersten Paares an einer ersten Phasenleitung (7) und die (2, 12) des anderen Paares an einer zweiten Phasenleitung (R) eines dreiphasigen Wechselstromsystems (R, S, T) in Reihe mit je einem GIeichrichter (3, 13; 4, 14) angeschlossen sind, um durch ihren betreffenden Gleichrichter zu Paarweise entgegengesetzten Polaritäten aufgeladen zu werden, daß der eine Kondensator (1; 2) jedes Paares durch je einen eigenen, weiteren Gleichrichter (5 bzw. 6) an einem ersten, weiteren, gemeinsamen Kondensator (7) angeschlossen ist und daß der zweite Kondensator (11; 12) jedes Paares durch je einen eigenen, weiteren Gleichrichter (15 bzw. 16) an einem zweiten, weiteren, gemeinsamen Kondensator (17) angeschlossen ist, wobei jeder der weiteren Gleichrichter (5, 15; 6, 16) jedes Kondensatorpaares (1, 11 bzw. 2, 12) mit Bezug auf seinen weiteren Kondensator (7 bzw. 17) die gleiche Polung hat wie der entsprechende erstgenannte Gleichrichter (3, 13; 4, 14) des betreffenden Kondensatorpaares (1, 11 bzw. 2, 12) mit Bezug auf seinen erstgenannten Kondensator und wobei die weiteren beiden Kondensatoren (7; 17) durch gemeinsamen Anschluß an die dritte Phasenleitung (S) über das zu speisende Leistungsmagnetron (10) reihengeschaltet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drosselspule (8) in der dritten Phasenleitung (S) eingeschaltet ist, die derart bemessen ist, daß sie zusammen mit den erstgenannten Kondensatoren (1, 11; 2, 12) Resonanz für eine etwas höhere Frequenz als die Netzfrequenz gibt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 422 230, 595143, 615173, 712 205; »ETZ-A«, Bd. 80 (1959), Heft 15, S. 506 bis 512.