PL230341B1 - Układ płynnej regulacji mocy mikrofal, zwłaszcza w mikrofalowych urządzeniach grzewczych z zasilaniem transformatorowym - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ płynnej regulacji mocy mikrofal, przewidziany zwłaszcza w mikrofalowych urządzeniach grzewczych z zasilaniem transformatorowym.

W powszechnie stosowanych mikrofalowych urządzeniach grzewczych obwody anodowe magnetronów zasilane są za pomocą transformatorów podwyższających napięcie z wyjściem symetrycznym, stanowiąc układ dwumagnetronowy lub transformatorów z wyjściem niesymetrycznym, i prostownikiem w układzie podwajacza napięcia - układ jednomagnetronowy. W celu uzyskania elastycznej charakterystyki zewnętrznej układu zasilającego, niezbędnej do poprawnej pracy magnetronu, stosuje się transformatory o dużej reaktancji rozproszenia lub włącza się szeregowo z uzwojeniem pierwotnym dławik.

Znanym sposobem regulacji ilości energii mikrofalowej padającej na wsad w czasie obróbki termicznej w systemach wielomagnetronowych jest włączanie i wyłączanie poszczególnych magnetronów lub ich par, które zasilane są z odrębnych zasilaczy. W systemach jednomagnetronowych lub z parą magnetronów zasilanych z transformatora z uzwojeniem symetrycznym regulacja mocy średniej mikrofal dokonywana jest przez cykliczne włączanie i wyłączanie zasilania transformatora, ze współczynnikiem wypełnienia zależnym od pożądanej mocy średniej mikrofal. Czas poszczególnych cykli łączeniowych jest rzędu kilku do kilkudziesięciu sekund. W systemach z kilkoma zasilaczami pracującymi równolegle na pojedynczy magnetron regulacja mocy odbywa się poprzez włączanie i wyłączanie poszczególnych zasilaczy.

Opisane powyżej systemy, choć cechują się prostotą i niezawodnością zasilania magnetronów, posiadają istotną wadę, polegająca na tym, że regulacja mocy odbywa się skokowo (systemy z wieloma magnetronami albo z zasilaczami pracującymi równolegle) lub dwustanowo - włączony - wyłączony (systemy z pojedynczym magnetronem lub ich parą w układzie z transformatorem z uzwojeniem symetrycznym). Brak płynnej regulacji mocy w tych systemach może utrudniać obróbkę termiczną materiałów wrażliwych na przegrzanie.

W opisie patentowym Wielkiej Brytanii GB2239330 (B) ujawniono urządzenie mikrofalowe z płynną regulacją mocy magnetronu, w którym stosuje zasilnie za pomocą inwertera (zasilacza impulsowego).

Istotą układu płynnej regulacji mocy mikrofal, zwłaszcza w mikrofalowych urządzeniach grzewczych z zasilaniem transformatorowym, w którym system magnetronów zasilany jest z transformatorowego zasilacza anodowego, a katody magnetronów zasilane są z zasilacza żarzenia podłączonego do sieci zasilającej, jest to, że posiada sterownik fazowy współpracujący z obwodem pomiaru prądu, który współpracuje z transformatorowym zasilaczem anodowym i wartość średnia prądu anodowego regulowana jest kątem załączenia sterownika fazowego. Do wejścia obwodu wykonawczego sterownika fazowego podłączony jest filtr sieciowy, włączony do sieci zasilającej. Do wejścia synchronizacji sterownika fazowego dołączony jest generator impulsów synchronizacji, pobudzany napięciem sieci zasilającej. Do wejścia sterującego sterownika fazowego dołączone jest wyjście wzmacniacza błędu, który do wejścia nieodwracającego ma dołączone źródło regulowanego napięcia odniesienia. Do wejścia odwracającego dołączone jest wyjście obwodu pomiaru prądu wyjściowego, w który zaopatrzone jest wyjście sterownika fazowego, zasilającego, poprzez obwód tłumienia przepięć, wejście zasilacza anodowego. Dzięki takiej konfiguracji prąd płynący w obwodzie pierwotnym zasilacza anodowego jest ściśle zależny od napięcia odniesienia a w niewielkim stopniu od charakterystyki prądowo-napięciowej zasilanego przezeń systemu magnetronów, czy też wahań napięcia sieci zasilającej. Ponieważ prąd płynący w uzwojeniu wtórnym transformatora jest w przybliżeniu proporcjonalny do prądu w uzwojeniu pierwotnym, więc wartość średnia prądu anodowego systemu magnetronów, a więc również moc średnia energii mikrofalowej, także ściśle zależą od nastawionej wartości napięcia odniesienia.

Układ według wynalazku posiada następujące zalety:

- umożliwia bezstopniową regulację mocy mikrofal, od zera do wartości znamionowej;

- umożliwia ograniczenie wpływu wahań napięci sieci na zasilającej na generowaną moc mikrofalową;

- pozwala rozbudować istniejące już systemy o moduł płynnej regulacji mocy z wykorzystaniem ich własnych układów zasilania;

- ze względu na płynne narastanie mocy umożliwia redukcję naprężeń termicznych magnetronu;

- pozwala wyeliminować zjawisko udarów prądowych, związanych z kluczowaniem transforma tora.

PL 230 341 Β1

Przedmiot wynalazku zilustrowany został w przykładzie wykonania na rysunku przedstawiającym układ w schemacie blokowym.

Filtr sieciowy 1 podłączony jest z jednej strony do sieci zasilającej U, a z drugiej do wejścia obwodu wykonawczego sterownika fazowego 2. Do wejścia synchronizacji sterownika fazowego 2 dołączony jest generator 3 impulsów synchronizacji pobudzany napięciem sieci zasilającej U. Do wejścia sterującego sterownika fazowego 2 dołączone jest wejście wzmacniacza błędu 4. Do wejścia nieodwracającego wzmacniacza błędu 4 dołączone jest źródło 5 regulowanego napięcia odniesienia. Sygnał proporcjonalny do prądu anodowego jest porównywany z sygnałem odniesienia ze źródła 5. Wzmacniacz błędu 4 daje na wyjściu sygnał będący różnicą obu sygnałów i wysterowuje sterownik fazowy 2, by sygnał błędu osiągnął minimalną wartość. Wejście zasilacza anodowego 6, poprzez obwód tłumienia przepięć 7, zasilane jest z wyjścia sterownika fazowego 2, zaopatrzonego w obwód 8 pomiaru prądu wyjściowego. Wyjście obwodu 8 pomiaru prądu wyjściowego podłączone jest do wejścia odwracającego wzmacniacza błędu 4. Prąd płynący w obwodzie pierwotnym zasilacza anodowego 6 zależy przy takiej konfiguracji układu od napięcia odniesienia ze źródła 5, a w niewielkim stopniu od charakterystyki prądowo-napięciowej zasilanego przezeń systemu magnetronów 9 oraz od wahań napięcia sieci zasilającej. Prąd płynący w uzwojeniu wtórnym transformatora jest w przybliżeniu proporcjonalny do prądu w uzwojeniu pierwotnym. Zatem wartość średnia prądu anodowego systemu magnetronów 9, a więc również moc średnia energii mikrofalowej, także ściśle zależą od nastawionej na źródle 5 wartości napięcia odniesienia. Zasilacz żarzenia 10 katod magnetronów zasilany jest z sieci zasilającej U, z pominięciem sterownika fazowego 2.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   1. Układ płynnej regulacji mocy mikrofal, zwłaszcza w mikrofalowych urządzeniach grzewczych z zasilaniem transformatorowym, w którym system magnetronów zasilany jest z transformatorowego zasilacza anodowego, a katody magnetronów zasilane są z zasilacza żarzenia podłączonego do sieci zasilającej, znamienny tym, że posiada sterownik fazowy (2) współpracujący z obwodem pomiaru prądu (8), który współpracuje z transformatorowym zasilaczem anodowym (6) i wartość średnia prądu anodowego regulowana jest kątem załączenia sterownika fazowego (2), przy czym do obwodu wykonawczego sterownika fazowego (2) podłączony jest filtr sieciowy (1), włączony do sieci zasilającej (U), do wejścia synchronizacji sterownika fazowego (2) dołączony jest generator (3) impulsów synchronizacji, pobudzany napięciem sieci zasilającej (U), natomiast do wejścia sterującego sterownika fazowego (2) dołączone jest wyjście wzmacniacza błędu (4), który do wejścia nieodwracającego ma dołączone źródło (5) regulowanego napięcia odniesienia, a do wejścia odwracającego dołączone jest wyjście obwodu (8) pomiaru prądu wyjściowego, w który zaopatrzone jest wyjście sterownika fazowego (2), zasilającego, poprzez obwód tłumienia przepięć (7), wejście zasilacza anodowego (6).