По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621.365.55

Твердотельные источники энергии установок СВЧ диэлектрического нагрева

Федоров А. В. аспирант, Саратовский государственный технический университет им. Ю.А. Гагарина, г. Саратов

В работе рассмотрен принцип построения источника энергии установок СВЧ диэлектрического нагрева на полупроводниковых приборах (твердотельных СВЧ-генераторах). Показаны преимущества применения твердотельных генераторов вместо магнетронных источников СВЧ-энергии. Даны рекомендации по подбору полупроводниковых приборов для применения в качестве генераторов в установках диэлектрического СВЧ-нагрева, приведена методика расчета выходной мощности твердотельного источника СВЧ-энергии.

Литература:

1. Архангельский Ю.С. Сверхвысокочастотные нагревательные установки для интенсификации технологических процессов / Ю.С. Архангельский, Н.И. Девяткин. – Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1983. – 140 с.

2. Архангельский Ю.С. Рабочая камера СВЧ электротехнологической установки для модификации полимерных волокон / Ю.С. Архангельский, С.Г. Калганова // Вестник СГТУ «Энергетика и электротехника». – 2004. – № 1 (2). – С. 86–90.

3. Архангельский Ю.С. Элементная база СВЧ электротермического оборудования / Ю.С. Архангельский, В.А. Воронкин. – Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2003. – 212 с.

4. Колесников Е.В. Проектирование электротехнологических установок: монография / Е.В. Колесников / Под общей ред. Ю.С. Архангельского. – Саратов: Сарат гос. техн. ун-т, 2006. – 283 с.

5. Архангельский Ю.С. Справочная книга по СВЧ-электротермии / Ю.С. Архангельский. – Саратов: Научная книга, 2011. – 560 с.

6. Федоров А.В. Применение сверхвысокочастотных электронных приборов в установках диэлектрического нагрева / А.В. Федоров, Ю.С. Архангельский // Вопросы электротехнологии. – 2017. – № 2 (15). – С. 80–86.

7. Mackay A.B. Frequency agile sources for microwave ovens/A.B. Mackay, W.R. Tinga, W.A.G. Voss /Journal of Microwave Power & Electromagnetic Energy. – 1979. – Vol. 14. – Pp. 63–76.

8. Voss W.A.G. Solid state microwave oven development / W.A.G. Voss // Journal of Microwave Power & Electromagnetic Energy. – 1986. – Vol. 21. – Pp. 188–189.

9. Продукция компании Ampleon / официальный сайт фирмы Ampleon. – http://www. ampleon.com (дата обращения: 14.11.2017).

10. Продукция компании NXP / официальный сайт фирмы NXP® Semiconductors – http:// www.nxp.com (дата обращения: 14.11.2017).

11. Федоров А.В. Установки СВЧ диэлектрического нагрева с перестраиваемой частотой / А.В. Федоров // Вестник СамГТУ. Серия «Технические науки». – 2017. – № 4 (57). – С. 106–113.

12. Федоров А.В. Улучшение параметров СВЧ рабочей камеры с бегущей волной путем перестройки частоты СВЧ-генератора / А.В. Федоров, Ю.С. Архангельский // Вопросы электротехнологии. – 2017. – № 1 (14). – С. 36–39.

13. Ченакин А. ГУН или ЖИГ? Проблема выбора при проектировании высококачественного синтезатора с ФАПЧ / А. Ченакин // Электроника НТБ. – 2012. – № 6 (120). – С. 118–122.

14. Кувшинов В. ЖИГ-генераторы и синтезаторы частот компании Micro Lambda Wireless / В. Кувшинов, А. Майстренко // Компоненты и технологии. – 2015. – № 9. – С. 34–38.

15. Colantonio P. High Efficiency RF and Microwave Solid State Power Amplifier / P. Colan-tonio, F. Giannini, E. Limiti. John Wiley & Sons Ltd. – 2009. – Р. 511.

Одним из основных компонентов всех установок СВЧ диэлектрического нагрева является источник СВЧ-энергии, который преобразовывает энергию переменного или постоянного тока электрической сети в энергию СВЧ электромагнитных колебаний, вызывающих поляризацию обрабатываемого диэлектрика и, как следствие, достижение того или иного технологического эффекта (нагрев, сушка, плавление, отверждение, дефростация, полимеризация и др.). СВЧ электромагнитные колебания (СВЧ электромагнитные волны) от источника СВЧ-энергии по волноводу поступают в рабочую камеру установки СВЧ диэлектрического нагрева, в которой поглощаются обрабатываемым диэлектриком. Различают традиционное (тепловое) действие СВЧ-энергии на диэлектрик и нетрадиционное (нетепловое) действие на полимеры, при котором происходит модификация свойств полимерного материала, сырья или изделия (полисульфидной смолы, поликапроамидных нитей и волокон, эпоксидных компаудов) без существенного нагрева [1, 2].

Рабочие камеры различаются конструкциями, характеристиками и подразделяются на рабочие камеры с бегущей волной (КБВ), камеры лучевого типа (КЛТ) и камеры со стоячей волной (КСВ) [3–5].

В подавляющем большинстве установок СВЧ диэлектрического нагрева в качестве СВЧ-генератора применяют магнетроны – электровакуумные приборы [6]. Структурная схема источника СВЧ-энергии с магнетроном показана на рис. 1. Для получения высокого анодного напряжения магнетрона используется повышающий трансформатор и удвоитель напряжения, собранный на высоковольтном диоде и конденсаторе. При такой схеме, магнетрон работает лишь на одной полуволне питающего переменного напряжения, так как другая полуволна заряжает конденсатор удвоителя напряжения.

Показанная на рис. 1 схема получила широкое распространение благодаря простоте и невысокой стоимости. Однако источник СВЧ-энергии на магнетроне имеет недостатки:

– невозможность перестройки по частоте;

– работа только на одной полуволне питающего напряжения;

– невозможность плавной регулировки выходной СВЧ-мощности;

Для Цитирования:
Федоров А. В., Твердотельные источники энергии установок СВЧ диэлектрического нагрева. Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2018;8.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: