Устройство для регулирования мощности магнетрона СВЧ-печи Советский патент 1990 года по МПК H05B6/68 

Селк тв. 50ГЦ

я

т

J7

73

йо:

ы

о:

KD

Изобретение относится к СВЧ-технике и может быть использовано в установках малой мощности для испарения жидких смесей, диэлектрической термообработки и обеспечения заданной влажности среды. Цель изобретения - повышение КПД и эксплуатационной надежности. Для этого устройство для регулирования мощности магнетрона СВЧ-печи содержит регулятор 1 анодного напряжения магнетрона 8, состоящий из выпрямителя 6, емкостного фильтра 7, диода 9, магнитного насыщающего эл-та 10, мостового трансформаторного преобразователя 12 напряжения, формирователя 13 тока и формирователя 15 пакетов импульсов, источник 2 питания накала, состоящий из полумостового трансформаторного преобразователя 14 напряжения и формирователя 16 пакетов импульсов, сетевой выпрямитель 3, емкостной фильтр 4, дроссель 5 и ограничитель 17 пусковых токов, состоящий из резистора 18, ключа 19 и выпрямителя 20. Цель достигается за счет обеспечения защиты, позволяющей устранить отказы и развитие лавинообразных отказов, возникающих за счет резкого увеличения напряжения анода. Устройство по п.п. 2 - 6 ф-лы отличается выполнением ограничителя 17, эл-та 10 и формирователей 13, 15 и 16. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

формирователя 13 пакетов импульсов, источтк 2 питания накала, состоящий из полумостового трансформаторного преобразователя 14 напряжетш и формирователя 16 пакетов импульсов, сетевой выпрямитель 3, емкостной фипьтр 4, дроссель 5 и огранитетель 17 пусковых токов, состоящий из резистора 18, ключа 19 и выпрямителя

Изобретение относится к СВЧ-техни ке, в частности к СВЧ-установкам, обеспечивающим нагрев диэлектрических материалов. Наиболее предпочтительной областью применешгя являет- ся СВЧ-злектроника .коммунально-бытового и хозяйственного назначения и Промьшленные установки малой мощности для испарения жидких смес ей, диэ- Ьектрической термообработки, обеспе 1ения заданной влажности среды.

Цель изобретения - повышение КПД и эксплуатационной надежности.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства для- регулирования мощности магнетрона СВЧ-печи; на фиг. 2 - принципиальная электр 1ческая схема ограничителя пусковых токов; на фиг. 3 - конструкция магнитного насыщающего элемента; на фиг. 4 - то же, вариант конструкции; на фиг. 5 - структурная электричес- кая схема формирователя тока; на 4иг. 6 - то же, формирователя :паке- ita импульсов о

Устройство для регулирования мощ- иости магнетрона СВЧ-печи содержит регулятор 1 анодного напряжения магнетрона и источник 2 питания накала, сетевой выпрямитель 3 и емкос тной фильтр 4, дроссель 5, выпрямитель 6 и емкостной фильтр 7, магнетрон 8, диод 9, магнитный насьпцающий элемент 10, управляющая обмотка которого подключена параллельно первичной обмотке трансформатора 11 мостового трансформаторного преобразователя 12 напряжения, формирователь 13 тока, полумостовой трансформаторный преобразователь 14 напряжения, формирователи 15, 16 пакетов импульсов, orpaHH4HTeji 17 пусковых токов, выполненный в виде параллельного соединения резистора 18 и ключа 19, выпрямитель 20.

20 25

0

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

Магнитный насыщающий элемент 10 может быть выполнен в виде броневого сердечника 23, обмотки 24 управления, 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, управляющий электрод которого через усилитель 27 постоянного тока подключен к выходу блока 28 сравнения, первый вход которого соединен с источником опорного напряжения (не показан).

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

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

В режиме стабилизации рабочей точ- : ки магнетрона 8 при изменении входного напряжения питания формирователи 15-16 пакетов импульсов формируют бесконечно дпинные пакеты импульсов. При под1шючении устройства к сети переменного ока бытового назначения (220 В + 10%, 50 Гц) сетевой выпрямитель 3 выпрямляет это напряжение, которое имеет форму (/sin х/) с амплитудой 310 В (220К-42 ). Затем это напряжение фильтруется энергоемким емкостным фильтром 4, причем номинал

516

конденсаторов этого фильтра выбирается таким,чтобы величина пульсаций AUc не превышала 2-5% от амплитудного (выпрямленного) значения. Посколь ку величина емкостей конденсаторов емкостного фильтра 4 значительца, то для предохранения потребителя 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 выпрямителем 3 и емкостным фильтром 4 включен ограничитель 17 пусковых токов. В первый момент времени заряд конденсаторов емкостного фильтра 4 осуществляется через балластный резистор, а по истечении определенного времени (обыч но не более 1 с) управляемый ключ закорачивает балластный резистор.

Постоянное напряжение с емкостного фильтра 4 через дроссель 5 поступает на вход регулятора 1 анодного напряжения магнетрона 8. Этот регулятор выполнен на мостовом трансформато ре преобразователя 12 напряжения, на входы управления с формирователя 15 пакета импульсов поступает бесконечно длинньы пакет импульсов (прямоугольное напряжение меандр).

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

При отсутствии тока через формирователь 13 тока индукция в сердечнике будет изменяться от -Вр до Вр, где . При появлении тока через обмотку управления магнитного насыщающего элемента 10 часть полуперио- да индукция в сердечнике постоянна и равна Bj, т.е. магнитный насыщающий элемент насыщен. В течение этого времени выход мостового трансформаторного преобразователя 12 напряжения закорочен, но ток через транзисторы не возрастает, так как по цепи питания включен дроссель 5. К дросселю 5 в течение времени 1з приложено напряжение Едд. После переключения транзисторов магнитньш насыщающий элег мент 10 выходит из режима насыщения, но дроссель 5 инвертирует напряжение на своей обмотке и согласно с напряжением на емкостном фильтре 4 прикладывает его к входу мостового пре

76726

образователя 12 напряжеш-1я. При правильно выбранной величине индуктивности дросселя 5 ток через дроссель 5 должен быть практически постоянным. На вторичной обмотке трансформатора 1I формируются разнополярные импульсы с паузой на нуле. Затем эти импульсы выпрямляются выпрямителем

10 6 и фильтруются емкостным фильтром 7. Емкостной фЬльтр 7 заряжается до максимального значения. Это напряжение и поступает на анод-катодный промежуток магнетрона 8 и через делитель

15 (элемент согласования) - на управляющий вход формирователя 13 тока. Часть выходного напряжения ид сравнивается с опорным напряжением UOTI блоке 28 сравнения, а сигнал ошибки через уси- 20 литель 27 постоянного тока поступает на силовой транзистор 26, который регулирует ток через обмотку 11 управления магнитного насыщающего элемента 10, т.е. образуется система автома25 тического регулирования, обеспечивающая стабильное напряжение.

При уменьщении входного напряжения ток управляющей обмотки увеличивается, следовательно, больщее время

OQ сердечник магнитного насыщающего элемента 10 находится в режиме насыщения. Аналогично работает магнитный насыща- ющий элемент 10, выполненный на двух тороидальных сердечниках, но с той лишь разницей, что индукция от управ- ляющей и основной обмоток располагается в одной плоскости. Поскольку это напряжение будет стабилизировано, то напряжение на емкостях полумостового преобразователя 14 напряжения будет также стабилизировано, отсечку напряжения при насыщении магнитного нacьщ aющeгo элемента 10 обеспечива- ет диод 9, Транзисторы полумостового .- преобразователя 14 напряжения управляются от формирователя 16 пакета импульсов, причем вход формирователя подключается.к датчику действующего значения так, чтобы обеспечить стабильное действующее значение напряже40

50

J5

ния накала, которое снимается с вторичной обмотки трансформатора полумостового трансформаторного преобразователя 26 напряжения. Регулирование СВЧ-мощности обеспечивается изменением скважности работы магнетрона при периоде работы равном 32 с, Для этого вход формирователя 15 пакета импульсов подключается к выходу

электронного блока управления Элек- троника СП-03, который формирует пакеты импульсов со скважностью, определяющей режи1 1; Тепло з нагрев, Размораживание, Тушение, Кипячение, Выпечка, Жарение, Подогрев, Быстрый нагрев.

При окончании пачки импульсов закрываются транзисторы мостового гран ;Сформатоного преобразователя 12 нап- |ряжения, что приводит к разряду кон- |денсатора фильтра 7 и пропаданию анодного напряжения и foKa магнетрон 8, При наличии управляющих импульсов даоссель 5 периодически заряжает и разряжает анодную и накальнуи цепи магнетрона 8, однако при выключении мостового трансформаторного преобразователя I 2 цепь разряда дросселя 5 откпючается и вся запасенная энергия дросселя 5 через диод 9 поступает в конденсаторы полумостового трансфор- Иаторного преобразователя 14 напря- ения„ -

Выбором величин емгсостей конденсаторов полумостового трансформаторного преобразователя 14 можно обеспечить Аи не более 10-15%. После разряда индуктивности дросселя 5 в период за- крытого состояния мостового трансфор- иаторного преобразователя 12 на входе цолумдстового трансформаторного пре- | бразователя 14 установится напряжение, равное величине Е. Изменение Напряжений на входе в процессе паузы 4трабатывается обратной связью формирователем 15 пакета импульсов. Придем частота /Т,з может быть выше ijacTOTbi 1/Т,з регулятора 1, а период пачек импульсов определяется инерционностью нити накала магнетрона 8,

В аварийном режиме в первый момент включения заряд конденсаторов фштьтра 4 осуществляется через резис- тор 18 ограничителя 17 пусковых токов, затем-- после начала процесса г(реобразова шя - полумостовым трансформаторным преобразователем 14 напряжения. Напряжение с дополнительной обмотки трансформатора через выпрямитель 20 поступает на управляющий электрод тиристора ограничителя 17 пусковых токов. Тиристор открывается и шунтирует/ ; балластный резистор заря- да конденсаторов фильтра 4„ Мощность первичного источника питания беспрепятственно начинает поступать через преобразователи и регуляторы в анодную и накальную цепи магнетрона 8. При отказе источника питания накала, разрушении или перегорании накала на на выходе дополнительного выпрямителя 20 пропадает, что, в свою очередь, приводит к запиранию тиристора в первый ближайший полупериОд переменного напряжения (за счет уменшения тока через тиристор до нуля). Тиристор закрывается, подключается .балластный резистор 18, ограничиваю- пщй ток перегрузки и развитие высоковольтного напряжения на анод-катодном промежутке в режиме холостого хода. Такая защита позволяет устранить отказы и развитие лавинообразных отказов за счет резкого увеличения напряжения анода, что вызывает междуэлектродные и другие типы пробоев, которые приводят к невосстанавливаемым отказам трансформаторов, диодов, конденсаторов. Конструкция устройства обеспечивает электропрочность в рабочем режиме.

Формула изобретения

2, Устройство по п. 1, отличающееся тем, что ограничитель пусковых токов выполнен в виде параллельно соединенных резистора и ключа и дополнительного выпрямителя, вклюг ченного между одной из обмоток трансформатора полуМОстового трансформатор кого преобразователя напряжения и управляющим входом ключа, о 3, Устройство по п, 1,, о т л и - чающееся тем, что магнитный насыщающий элемент состоит из перво- го и второго тороидальных сердечников установленных соосно, обмотки управления, размещенной на первом и втором тороидальных сердечниках, и рабочей обмотки, состоящей из двух встречно включенных полуобмоток, одна из которых размещена на одном из тороидальных сердечников а другая - на другом

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

от Son. вбшр.

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

19

Фаг. 2

Основная ooMomf(a

Ж Фиг.

гг

ОсноВния обмотки

обмотка управления

1

29

JJ

30

32

I

от истачнаха nufnoHua накала

uxoS упраЗАеиий

фаг. 5

31

J4

3S

35

Фиг. 6