Источники питания установок диэлектрического нагрева
Принципиальная электрическая схема простейшей установки приведена на рисунке 7.2. Диэлектрик Д помещается между обкладками рабочего конденсатора Ск, образующего с индуктивностью Lк и регулируемой емкостью Скр колебательный контур лампового генератора токов высокой частоты. Рабочий конденсатор, в котором происходит нагрев материала, является диэлектрическим нагревателем.
|
| Рис. 7.2. Принципиальная электрическая схема лампового автогенератора для диэлектрического нагрева: ИП - источник питания; Л - генераторная лампа; Сд-конденсатор блокировочный; Lст- дроссель анодный; Ср- конденсатор разделительный; Ср, Rр - конденсатор и сопротивление сеточной цепи; LС, Сс - дроссель и конденсатор сеточный; LС- катушка связи; lк - индуктивность колебательного контура; Ск-рабочий конденсатор; Скр-регулирующий конденсатор; Д - диэлектрик; Сса-межэлектродная емкость сетка-анод. |
Ламповые генераторы ТВЧ для диэлектрического нагрева имеют много общего с генераторами для индукционного нагрева. У них общий принцип действия, и их часто выполняют на одних и тех же генераторных лампах. В обоих случаях используют, как правило, генераторы с самовозбуждением (автогенераторы). Однако между ними существуют и различия, обусловленные разными диапазонами генерируемых частот. В технике высокочастотного нагрева частотный диапазон индукционного нагрева относят к "низким" частотам, а диэлектрического нагрева, у которого частоты на 2-3 порядка выше, - к "высоким".
|
|
|
В диапазоне высоких частот (выше 5-10 МГц) на работу генераторов заметное влияние оказывают паразитные емкости и индуктивности монтажа, а также межэлектродные емкости лампы: катод - анод, сетка - катод, сетка - анод. Это усложняет настройку генератора и затрудняет его работу.
В высокочастотных генераторах межэлектродные емкости используются как элементы обратной сеточной связи. На схеме, приведенной на рисунке 7.2, таким элементом является межэлектродная емкость сетка - анод Сса, показанная пунктиром.
Магнетроны.Повышение требований технологии к нагреву диэлектриков привело к использованию токов сверхвысоких частот (СВЧ), к которым принято относить токи частотой выше 50- 100 МГц.
Основные особенности нагрева энергией СВЧ состоят в следующем:
1) значительное повышение интенсивности нагрева. Переход к более высоким частотам является единственным средством повышения удельной мощности нагрева, так как значение напряженности электрического поля ограничивается электрической прочностью нагреваемого материала;
2) лучшее использование спектральной чувствительности нагреваемых материалов, что открывает новые возможности для избирательного нагрева и повышения эффективности высокочастотной электротермии.
|
|
|
Нагрев в поле СВЧ может использоваться в тех же процессах, что и диэлектрический нагрев. Весьма перспективно применение СВЧ-нагрева в процессах приготовления пищи на предприятиях общественного питания и в быту.
Для генерирования токов СВЧ обычные вакуумные триоды и тетроды непригодны. При частотах более 100 МГц уже заметно проявляется механическая инерция электронов, а время пробега электрона между электродами лампы становится соизмеримым с периодом колебаний. Это существенно затрудняет управление электронным потоком при помощи управляющего электрода и, следовательно, генерирование ВЧ-колебаний модуляцией электронного потока по плотности. Возникающие при таких частотах даже небольшие "паразитные" емкости и индуктивности в конструкционных элементах ламп вносят существенные погрешности в нормальный режим работы ламп. Малопригодными оказались и обычные колебательные контуры, имеющие на этих частотах значительные потери на излучение.
Выход был найден в использовании специальных электронных приборов - магнетронов, в которых генерирование СВЧ-колебаний осуществляется модуляцией электронного потока по скорости. Магнетроны значительно расширили область применения диэлектрического нагрева.
|
|
|
В магнетронах (рис. 7.3) используется движение электронов во взаимно перпендикулярных электрическом и магнитном полях, создаваемых в кольцевом зазоре между катодом и анодом. Между электродами подается анодное напряжение, создающее радиальное электрическое поле, под действием которого вырываемые из подогретого катода электроны устремляются к аноду. Анодный блок помещается между полюсами электромагнита, который создает в кольцевом зазоре магнитное поле, направленное по оси магнетрона. Под действием магнитного поля электрон отклоняется от радиального направления и движется по сложной спиральной траектории. В пространстве между катодом и анодом образуется вращающееся электронное облако с языками, напоминающее ступицу колеса со спицами. Пролетая мимо щелей объемных резонаторов анода, электроны возбуждают в них высокочастотные колебания. Каждый из объемных резонаторов представляет собой колебательную систему с распределенными параметрами. Электрическое поле концентрируется у щелей, а магнитное поле сосредоточено внутри полости.
|
|
|
|
| Рис. 7.2. Анодный блок магнетрона. |
Вывод энергии из магнетрона осуществляется при помощи индуктивной петли, помещаемой в один или чаще два соседних резонатора. По коаксиальному кабелю энергия подводится к нагрузке.
Нагрев токами СВЧ осуществляется в волноводах круглого или прямоугольного сечения или в объемных резонаторах, в которых возбуждаются электромагнитные волны. Нагрев может осуществляться и излучением электромагнитной волны на объект нагрева.
Питание магнетронов осуществляется выпрямленным током с упрощенной схемой выпрямителя. Установки очень малой мощности могут питаться переменным током. Простота устройства и относительно невысокая стоимость магнетронов в сочетании с высокой интенсивностью нагрева и разнообразием применения токов СВЧ открывают перед ними большие перспективы применения в различных отраслях хозяйства.
Дата добавления: 2021-07-19; просмотров: 199; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!