SU1617672A1 - Устройство дл регулировани мощности магнетрона СВЧ-печи - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к СВЧ-технике и может быть использовано в установках малой мощности дл  испарени  жидких смесей, диэлектрической термообработки и обеспечени  заданной влажности среды. Цель изобретени  - повышение КПД и эксплуатационной надежности. Дл  этого устройство дл  регулировани  мощности магнетрона СВЧ-печи содержит регул тор 1 анодного напр жени  магнетрона 8, состо щий из выпр мител  6, емкостного фильтра 7, диода 9, магнитного насыщающего эл-та 10, мостового трансформаторного преобразовател  12 напр жени , формировател  13 тока и формировател  15 пакетов импульсов, источник 2 питани  накала, состо щий из полумостового трансформаторного преобразовател  14 напр жени  и формировател  16 пакетов импульсов, сетевой выпр митель 3, емкостной фильтр 4, дроссель 5 и ограничитель 17 пусковых токов, состо щий из резистора 18, ключа 19 и выпр мител  20. Цель достигаетс  за счет обеспечени  защиты, позвол ющей устранить отказы и развитие лавинообразных отказов, возникающих за счет резкого увеличени  напр жени  анода. Устройство по п.п. 2 - 6 ф-лы отличаетс  выполнением ограничител  17, эл-та 10 и формирователей 13, 15 и 16. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Селк тв. 50ГЦ

 

т

J7

73

йо:

ы

о:

KD

формировател  13 пакетов импульсов, источтк 2 питани  накала, состо щий из полумостового трансформаторного преобразовател  14 напр жетш и формировател  16 пакетов импульсов, сетевой выпр митель 3, емкостной фипьтр 4, дроссель 5 и огранитетель 17 пусковых токов, состо щий из резистора 18, ключа 19 и выпр мител 

Изобретение относитс  к СВЧ-техни ке, в частности к СВЧ-установкам, обеспечивающим нагрев диэлектрических материалов. Наиболее предпочтительной областью применешг   вл ет- с  СВЧ-злектроника .коммунально-бытового и хоз йственного назначени  и Промьшленные установки малой мощности дл  испарени  жидких смес ей, диэ- Ьектрической термообработки, обеспе 1ени  заданной влажности среды.

Цель изобретени  - повышение КПД и эксплуатационной надежности.

На фиг. 1 приведена структурна  электрическа  схема устройства дл - регулировани  мощности магнетрона СВЧ-печи; на фиг. 2 - принципиальна  электр 1ческа  схема ограничител  пусковых токов; на фиг. 3 - конструкци  магнитного насыщающего элемента; на фиг. 4 - то же, вариант конструкции; на фиг. 5 - структурна  электричес- ка  схема формировател  тока; на 4иг. 6 - то же, формировател  :паке- ita импульсов о

Устройство дл  регулировани  мощ- иости магнетрона СВЧ-печи содержит регул тор 1 анодного напр жени  магнетрона и источник 2 питани  накала , сетевой выпр митель 3 и емкос тной фильтр 4, дроссель 5, выпр митель 6 и емкостной фильтр 7, магнетрон 8, диод 9, магнитный насьпцающий элемент 10, управл юща  обмотка которого подключена параллельно первичной обмотке трансформатора 11 мостового трансформаторного преобразовател  12 напр жени , формирователь 13 тока, полумостовой трансформаторный преобразователь 14 напр жени , формирователи 15, 16 пакетов импульсов, orpaHH4HTeji 17 пусковых токов, выполненный в виде параллельного соединени  резистора 18 и ключа 19, выпр митель 20.

20. Цель достигаетс  путем обеспече-;. ки  защиты, позвол ющей устранить отказы и развитие лавинообразных отка- зов, возникающих вследствие резкого увеличени  напр жени  анода. Устройство по пп. 2-6 ф-лы отличаетс  выполнением ограничител  17, зл-та 10 и формирователей 13, 15 и 16. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

20 25

0

Магнитный насьпцающий элемент 10 может быть выполнен на двух тороидальных сердечниках 21 и имеет рабочую.обмотку 22 и обмотку 22 управлени . Рабоча  обмотка 22 выполнена в виде двух последовательных встречно включенных полуобмоток.

Магнитный насыщающий элемент 10 может быть выполнен в виде броневого сердечника 23, обмотки 24 управлени , размещенной внутри броневого сердечника 23 и намотанной на керн 25, и рабочей. . обмотки, намотанной поверх броневого сердечника 23 и керна 25. Формирователь 13 тока выполнен в виде силового транзистора 26, управл ющий электрод которого через усилитель 27 посто нного тока подключен к выходу блока 28 сравнени , первый вход которого соединен с источником опорного напр жени  (не показан).

Формирователь 15 (16) пакетов им- пульсов выполнен в виде генератора 29 та ктовых импульсов; счетчиков 30, 31, четырех блоков 32-35 совпадени  и автогенератора 36 с синхровходами:. Формирователь 13 тока соединен с источником 37 посто нного тока.

Устройство регулировани  мощности магнетрона СВЧ-печи работает следу1о- щим образом.

В режиме стабилизации рабочей точ- : ки магнетрона 8 при изменении входного напр жени  питани  формирователи 15-16 пакетов импульсов формируют бесконечно дпинные пакеты импульсов. При под1шючении устройства к сети переменного ока бытового назначени  (220 В + 10%, 50 Гц) сетевой выпр митель 3 выпр мл ет это напр жение, которое имеет форму (/sin х/) с амплитудой 310 В (220К-42 ). Затем это напр жение фильтруетс  энергоемким емкостным фильтром 4, причем номинал

516

конденсаторов этого фильтра выбираетс  таким,чтобы величина пульсаций AUc не превышала 2-5% от амплитудного (выпр мленного) значени . Посколь ку величина емкостей конденсаторов емкостного фильтра 4 значительца, то дл  предохранени  потребител  от излишних бросков тока в бытовой сети, которые могут быть причиной пожара или сбоев в работе других злектро- и радиоприборов (например, сбой кадровой развертки у телевизионных приемников ) I между сетевым выпр мителем 3 и емкостным фильтром 4 включен ограничитель 17 пусковых токов. В первый момент времени зар д конденсаторов емкостного фильтра 4 осуществл етс  через балластный резистор, а по истечении определенного времени (обыч но не более 1 с) управл емый ключ закорачивает балластный резистор.

Посто нное напр жение с емкостного фильтра 4 через дроссель 5 поступает на вход регул тора 1 анодного напр жени  магнетрона 8. Этот регул тор выполнен на мостовом трансформато ре преобразовател  12 напр жени , на входы управлени  с формировател  15 пакета импульсов поступает бесконечно длинньы пакет импульсов (пр моугольное напр жение меандр).

Через формирователь 13 тока и управл ющую обмотку магнитного насьпцаю- щего элемента 10 протекает ток, вызывающий возникновение поперечной индук ции..

При отсутствии тока через формирователь 13 тока индукци  в сердечнике будет измен тьс  от -Вр до Вр, где . При по влении тока через обмотку управлени  магнитного насыщающего элемента 10 часть полуперио- да индукци  в сердечнике посто нна и равна Bj, т.е. магнитный насыщающий элемент насыщен. В течение этого времени выход мостового трансформаторного преобразовател  12 напр жени  закорочен , но ток через транзисторы не возрастает, так как по цепи питани  включен дроссель 5. К дросселю 5 в течение времени 1з приложено напр жение Едд. После переключени  транзисторов магнитньш насыщающий элег мент 10 выходит из режима насыщени , но дроссель 5 инвертирует напр жение на своей обмотке и согласно с напр жением на емкостном фильтре 4 прикладывает его к входу мостового пре

76726

образовател  12 напр жеш-1 . При правильно выбранной величине индуктивности дроссел  5 ток через дроссель 5 должен быть практически посто нным. На вторичной обмотке трансформатора 1I формируютс  разнопол рные импульсы с паузой на нуле. Затем эти импульсы выпр мл ютс  выпр мителем

10 6 и фильтруютс  емкостным фильтром 7. Емкостной фЬльтр 7 зар жаетс  до максимального значени . Это напр жение и поступает на анод-катодный промежуток магнетрона 8 и через делитель

15 (элемент согласовани ) - на управл ющий вход формировател  13 тока. Часть выходного напр жени  ид сравниваетс  с опорным напр жением UOTI блоке 28 сравнени , а сигнал ошибки через уси- 20 литель 27 посто нного тока поступает на силовой транзистор 26, который регулирует ток через обмотку 11 управлени  магнитного насыщающего элемента 10, т.е. образуетс  система автома25 тического регулировани , обеспечивающа  стабильное напр жение.

При уменьщении входного напр жени  ток управл ющей обмотки увеличиваетс , следовательно, больщее врем 

OQ сердечник магнитного насыщающего элемента 10 находитс  в режиме насыщени . Аналогично работает магнитный насыща- ющий элемент 10, выполненный на двух тороидальных сердечниках, но с той лишь разницей, что индукци  от управ- л ющей и основной обмоток располагаетс  в одной плоскости. Поскольку это напр жение будет стабилизировано, то напр жение на емкост х полумостового преобразовател  14 напр жени  будет также стабилизировано, отсечку напр жени  при насыщении магнитного нacьщ aющeгo элемента 10 обеспечива- ет диод 9, Транзисторы полумостового .- преобразовател  14 напр жени  управл ютс  от формировател  16 пакета импульсов , причем вход формировател  подключаетс .к датчику действующего значени  так, чтобы обеспечить стабильное действующее значение напр же40

50

J5

ни  накала, которое снимаетс  с вторичной обмотки трансформатора полумостового трансформаторного преобразовател  26 напр жени . Регулирование СВЧ-мощности обеспечиваетс  изменением скважности работы магнетрона при периоде работы равном 32 с, Дл  этого вход формировател  15 пакета импульсов подключаетс  к выходу

электронного блока управлени  Элек- троника СП-03, который формирует пакеты импульсов со скважностью, определ ющей режи1 1; Тепло з нагрев , Размораживание, Тушение, Кип чение, Выпечка, Жарение, Подогрев, Быстрый нагрев.

При окончании пачки импульсов закрываютс  транзисторы мостового гран ;Сформатоного преобразовател  12 нап- |р жени , что приводит к разр ду кон- |денсатора фильтра 7 и пропаданию анодного напр жени  и foKa магнетрон 8, При наличии управл ющих импульсов даоссель 5 периодически зар жает и разр жает анодную и накальнуи цепи магнетрона 8, однако при выключении мостового трансформаторного преобразовател  I 2 цепь разр да дроссел  5 откпючаетс  и вс  запасенна  энерги  дроссел  5 через диод 9 поступает в конденсаторы полумостового трансфор- Иаторного преобразовател  14 напр - ени „ -

Выбором величин емгсостей конденсаторов полумостового трансформаторного преобразовател  14 можно обеспечить Аи не более 10-15%. После разр да индуктивности дроссел  5 в период за- крытого состо ни  мостового трансфор- иаторного преобразовател  12 на входе цолумдстового трансформаторного пре- | бразовател  14 установитс  напр жение , равное величине Е. Изменение Напр жений на входе в процессе паузы 4трабатываетс  обратной св зью формирователем 15 пакета импульсов. Придем частота /Т,з может быть выше ijacTOTbi 1/Т,з регул тора 1, а период пачек импульсов определ етс  инерционностью нити накала магнетрона 8,

В аварийном режиме в первый момент включени  зар д конденсаторов фштьтра 4 осуществл етс  через резис- тор 18 ограничител  17 пусковых токов , затем-- после начала процесса г(реобразова ш  - полумостовым трансформаторным преобразователем 14 напр жени . Напр жение с дополнительной обмотки трансформатора через выпр митель 20 поступает на управл ющий электрод тиристора ограничител  17 пусковых токов. Тиристор открываетс  и шунтирует/ ; балластный резистор зар - да конденсаторов фильтра 4„ Мощность первичного источника питани  беспреп тственно начинает поступать через преобразователи и регул торы в анодную и накальную цепи магнетрона 8. При отказе источника питани  накала, разрушении или перегорании накала на на выходе дополнительного выпр мител  20 пропадает, что, в свою очередь, приводит к запиранию тиристора в первый ближайший полупериОд переменного напр жени  (за счет уменшени  тока через тиристор до нул ). Тиристор закрываетс , подключаетс  .балластный резистор 18, ограничиваю- пщй ток перегрузки и развитие высоковольтного напр жени  на анод-катодном промежутке в режиме холостого хода . Така  защита позвол ет устранить отказы и развитие лавинообразных отказов за счет резкого увеличени  напр жени  анода, что вызывает междуэлектродные и другие типы пробоев, которые привод т к невосстанавливаемым отказам трансформаторов, диодов, конденсаторов. Конструкци  устройства обеспечивает электропрочность в рабочем режиме.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   1. Устройство дл  регулировани  мощности магнетрона СВЧ-печи, содержащее регул тор анодного напр жени , ограничитель пусковых токов и источник питани  накала, отличающеес  тем, что, с целью повьшхе- ни  КПД и эксплуатационной надежности , регул тор анодного напр жени  состоит из последовательно соединенных мостового трансформаторного преобразовател , вход которого  вл етс  входом регул тора анодного напр жени , выпр мител  и фильтра, выход которого  вл етс  первым выходом регул тора .анодного напр жени , диода, вход которого подсоединен к выходу мостового трансформаторного преобразовател  напр жени , а выход  вл етс  вторым выходом регул тора анодного напр жени , последовательно .соединенных формировател  тока, вход которого соединен с выходом введенного источника посто нного тока, а управл ющий вход  вл етс  входом дл  подсоединени  анода магнетро, .а, магнитного насыщающего мента, включенного параллельно первичной обмотке трансформатора мостового трансформаторного преобразовател  напр жени  и первого формировател  пакета импульсов , выход которого соединен с управ- л ннцим входом мостового трансформаторного преобразовател  напр жени , источник питани  накала состоит из полумостового трансформаторного преобразовател  напр жени , вход и вы- ход которого  вл ютс  соответственно входом и первым выходом источника питани  накала, и второго формировател  пакета импульсов, выход которого соединен с управл ющим входом полумосто вого трансформаторного преобразовате- л  напр жени , введены сетевой выпр митель , емкостной фильтр и дроссель, при этом выход сетевого выпр мител  через последовательно соединенные ог- раничитель пусковых токов, емкостной фильтр и дроссель соединен с первым входом регул тора анодного напр жени 

   2, Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что ограничитель пусковых токов выполнен в виде параллельно соединенных резистора и ключа и дополнительного выпр мител , вклюг ченного между одной из обмоток трансформатора полуМОстового трансформатор кого преобразовател  напр жени  и управл ющим входом ключа, о 3, Устройство по п, 1,, о т л и - чающеес  тем, что магнитный насыщающий элемент состоит из перво- го и второго тороидальных сердечников установленных соосно, обмотки управлени , размещенной на первом и втором тороидальных сердечниках, и рабочей обмотки, состо щей из двух встречно включенных полуобмоток, одна из которых размещена на одном из тороидальных сердечников а друга  - на другом

   4, Устройство по п, 1, о т л и - чающе ес  тем, что магнитный насыщающий.элемент состоит из броне-

   от Son. вбшр.

   него сердечника и обмоткиуправлени , , размещенной внутри броневого сердечник на керне, и рабочей обмотки, размещенной поверх броневого сердечника и керна.

   5. Устройство по п, I, о т л и - чающеес  тем, что формирователь тока состоит из силового транзистора , вход и выход которого  вл ютс  соответственно входом и выходом формировател  тока, и последовательно соединенных блока сравнени  один вход которого  вл етс  управл ющим входом формировател  тока, а другой соединен с выходом введенного источника опорного напр жени , и усилител  посто нного тока, выход кото- . рого соединен с управл кнцнм входом силового транзистора,

   6. Устройство по п, 1, о т л и - чающеес  тем, что формирователь пакета импульсов содержит последовательно соединенные генерато р тактовых импульсов, первый блок совпадени , первый счетчик, второй счетчик, второй блок совпадени , автогенератор с синхровходами, выход которого  вл етс  выходом формировател  пакета импульсов, третий блок совпадени , выход которого соединен с вторыми входами.первого и второго блоков совпадени , а вход  вл етс  управл ющим входом формировател  пакета импульсов, четвертой, блод совпадени , входы которого подключены соответственно к выходам второго счетчика и третьего блока совпадени  а выход - к второму входу автогенератора с сишфонходами

   19

   Фаг. 2

   Основна  ooMomf(a

   Ж Фиг.

   гг

   ОсноВни  обмотки

   обмотка управлени 

   1

   29

   JJ

   30

   32

   I

   от истачнаха nufnoHua накала

   uxoS упраЗАеиий

   фаг. 5

   31

   J4

   3S

   35

   Фиг. 6