автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.10, диссертация на тему:Исследование и разработка высокочастотных систем питания с ламповыми генераторами для электротехнологий

С АШСТ-НЕТЕ?БУРГСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ Р»ШГ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ имени В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)

На правах рукописи'

Мальков Николай Николаевич

ИССЛЕДОВАНИЕ- И РАЗРАБОТКА ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ СИ Л ИИТШЙ С ЛАМПОВЫМИ ГЕНЕРАТОРАМИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОТ1 10ЛОП$.

Специальность 05.09.10 - Электротермические процессы

и установи

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

^.зпкт-петор^урх' - 1ээ2

Работа выполнена в Санкт-Петербургском ордена Ленина и 'а Октябрьской Революции электротехническом институте В;И.Ульянова (Ленина}

Научный руководитель -юр технических наук профессор Васильев A.C.

Официальные оппоненты: ^хнических наук профессор Дресвин C.B. чщат технических наук Петров О.В.

в на заседании специализированного совета К 063.36.08

Санкт-Петербургского ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции электротехнического института имени В.И.Ульянова (Ленина) по адресу: 197376, Санкт-Петербург, ул.Проф.Попова, 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " $ " __ Ï992 г. '

'.в - ВНИИТВЧ имени В.П.Вологдина

Защита диссертации ou

Ученый секретарь специализированного совета

Балабух А.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

-Актуальность проблемы. Задача технического перевооружения и перевода экономики на интенсивный путь развития требует дальнейшего повышения эффективности технологических процессов термообработки, улучшения качества готовой продукции и экономических показателей процессов. Это может быть достигнуто применением электрофизических методов термообработки и, в частности, использованием энергии электромагнитных волн высокочастотного диапазона. Применение высоких частот позволяет концентрировать энергию^ с поверхностной плотностью до 20кВт/см^, объемную до -200 кВт/см'1, и осуществлять высокую скорость нагрева.

Наиболее энергоемкими технологическими процессами, исполь-.зувдими энергию высокочастотных колебаний, являются индукционная пайка, сварка и закалка металлов, индукционная плавка оксидов в холодных тиглях и другие виды индукционного нагрева. Основным источником высокочастотных колебаний радиодиапазона является( ламповый генератор (лг), нагрузкой которого при индукционном нагреве служит индуктор с помещаемой в него детелью.

Характерной особенностью индукционного нагрева является изменение параметров -системы индуктор-деталь в ходе технологического процесса, что приводит к изменению выходной частоты колебаний й энергетического режима работы генератора. Это явление приводит к необходимости рассматривать источник питания (Щ) и технологическое звено как единое целое и анализировать влияние, оказываемое технологическим звеном на работу ИП.

Важнейшей проблемой является выбор элементов ЛГ таким образом, чтобы при возможном изменении параметров нагрузки рабочая частота генератора не -выходила из диапазона частот, предусматриваемого ГОСТ, а также чтобы в ходе технологического процесса поддерживать высокие экономические показатели. Исследования, проведенные в диссертационной работе, позволяют дать рекомендации проектировщикам высокочастотных ИП для индукционного нагрева с ЛГ' по выбору элементов схем, определить оптимальные режимы ЛГ с высоким кпд, используя нагрузочные характеристики, повысить качество выпускаемой продукции, а также ускорить процесс проектироваккк высокочастотных ИП для электротехнологий.

- г -

Цель работы. Основная цель работы состоит в разработке методов исследований рабочих режимов Ж1, выработке рекомендаций 150 выбору элементов схем Ж длинноволнового и средневолнового диапазона частот на стадии проектирования для поддержания стабильности выходной частоты и высоких технико-экономических показателей в точение всего технологического процесса при изменении параметров шщуционной нагрузки в широком диапазоне, повышении качества выпускаемой продукции, а также расширении функциональных возможностей ЯГ."

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- получить нагрузочные характеристики Ж1, т.е. зависимости основных энергетических показателей от эквивалентного сопротивления нагрузки,

- оценить влияние изменения параметров нагрузки в диапазоне , характерной для индуцношого нагрева при различных величинах элементов выбранных схем,

- разработать лг, обладающие повышенной стабильностью быт-ходкого напряжения, а также способностью изменять величину выходной мощности по 'заранее заданному закону,

- разработать программы, позволяющие ускорить процесс проектирования, повысить его эффективность.

Методы исследования. Исследование рабочих режимов Ж1 проводились с использованием системы анализа схем лг, позволяющей значительно сократить время исследований, и основанной на решении начальной задачи Кэши, которое дает возможность определить форму и значения напряжений и токов на элементах схемы как в установившемся, стационарном режиме, так и на протяжении всего переходного процесса.

Предварительная оценка правильности выбора элементов схем проводилась с помощью программы расчета мощного электронного генератора, а также с использованием аппарата расчета частотных характеристик. Достоверность проведенных исследований подтверждается адекватностью математической модели физическим процессам, проистекающим в Ж?, корректностью использования математи-1 ческого аппарата.

Научная новизна. Новизна работы заключается в следующем:

- получении нагрузочных и энергетических характеристик автогенераторов, используемых в электротехнологиях, выполненных по одно- и двухконтурной схемам;

- разработке способа улучшения энергетических показателей электротехнологических установок с ЛГ путем изменения собственных частот отдельных контуров, входящих в колебательную систему автогенераторов;

- выработке рекомендаций по проектированию мощных ЛГ для электротехнологий в средне- и длинноволновом диапазоне частот;

- разработке схемных решений ЛГ, защищенных авторскими свидетельствами, которые дают возможность избавиться от низкочастотных пульсаций, возникающих при использовании в качестве источника анодного напряжения трехфазного выпрямителя и влияющих на качество готовой продукции;

- разработке программы расчета мощного электронного генератора, зарегистрированной в ГОСФАП, позволяющей рассчитывать энергетические характеристики генераторов, используя в качестве базовых данных реальные вольт-амперные характеристики электронных ламп, и параметры элементов, на основании полученных характеристик,, для различных схемных решений.

Практическая ценность работы. Получены энергетические и нагрузочные характеристики одно-и двухконтурных схем ЛГ, что особенно ваяно при проектировании генераторов на широкий спектр технологических нагрузок, а также определена динамика рабочего технологического- режима в случае работы генератора в заданном технологическом процессе. Проведены исследования возможностей повышения технико-экономических показателей генератора путем ' изменения собственных частот контуров, входящих в колебательную систему. Проведен анализ способов регулирования выходной мощности ЛГ и предложено устройство, выполняющей эту функции, на ко-, торую получено"авторское свидетельство. Разработаны схемные решения ЛГ, которые позволяют повысить стабильность выходного напряжения путем компенсации низкочастотных пульсаций выпрямителя. Разработана программа расчета мощного электронного генератора. ■ Разработано математическое обеспечение для программы анализа частотных характеристик и системы анализа устройств электропи-

тания, служащие для визуального отображения получаемой инфор~ мации и.повышающие эффективность проектирования ЛГ.

Апробация работы.Основные положения и результаты работы, ■ а также отдельные разделы работы докладывались и обсуждались на зональном научно-техническом семинаре "Применение лазеров в промышленности и научных'исследованиях", Челябинск, 1988, на Межреспубликанской конференции "Методы и средства управления технологическими процессами", Саранск, 1989, на 8 Всесоюзной конференции "Силовая полупроводниковая техника и бе применение в народном хозяйстве", Челябинск, 1989, на XI Всесоюзной конференции " Применение токов высокой частоты для электротехнологий", Ленинград, 1991, на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ЛЭТИ им, В.И. Ульянова-(Ленина,),..1987Л 992 гг.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 10 пеяатяых работ, аз которых 4 авторских свидетельства.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 57 наименований, и 3 приложений. Основная часть работы изложена на 108 страницах машинописного текста. Работа содержит 20 таблиц, 86-рисунков.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы формулируется цель ее проведения,, приводятся основные решаемые в работе задачи, отмечается практическая значимость я приводятся положения, выносимые на защиту.

Первая глава "Виды технологических нагрузок ламповых генераторов" носит обзорный характер и в ней проводится анализ существующих видов электротехнологических нагрузок для индукционного нагрева, выделяются электротехнологии, потребляющие наибольшую часть электроэнергии, в которых повышение технико-экономических показателей имеет приоритетное значение.

Для определения основных параметров и характеристик электротехнологической установки необходимо рассматривать техноло-

гическое звено - нагрузку и ИП как единую целую, взаимосвязан^ систему, каждая из частей которой оказывает влияние на рабочие режимы и энергетику установки. При индукционном нагреве, одном из наиболее энергоемких электротехлологическях процессов, нагрузкой ЛГ является индуктор с помещаемой в него деталью, который представляет собой электромагнитную систему, характеризующуюся индуктивностью lh и активным сопротивлением rh. Изменение размеров обрабатываемых деталей, применение различных индукторов вызывают первоначальное изменение режима работы ЛГ, которое существенно возрастает при изменении электрофизических параметров системы индуктор-деталь в ходе обработки заготовки.

В этом разделе рассматриваются основные виды индукционного нагрева и их особенности с целью определения диапазона изменения величин параметров нагрузки.

Одним из видов индукционного сквозного нагрева является индукционная плавка в холодных тиглях (ИПХТ). При этом виде нагрева электрофизические параметры нагрузки изменяются весьма в широких пределах, при этом параметром, определяющим режим работы, является, коэффициент мощности индуктора cos V , от которого зависит напряжение на индукторе и мощность, необходимая для плавки. В зависимости от конструкции- тигля cosi>может изменяться более чем в 10 раз.

Другим типом индукционного нагрева, с широко изменяющимися параметрами нагрузки, является индукционная пайка, обеспечивающая высокую скорость л локальность нагрева, а также высокую чистоту и прочность паяного соединения. Помимо изменения характеристик нагрузки в ходе нагрева существенное влияние оказывает зазор между индуктором и паяемыми деталями. Совокупное изменение этих факторов приводят к значительному разбросу значений индуктивного и активного сопротивлений, характеризующих индукционную систему. Дополнительной сложностью при индукционной палке является точное определение мощности, необходимой для нагрзвя, и,как следствие этого, колебательной мощности генератора, что приводит к необходимости выбора ЛГ, обладающего избыточной мощностью по сравнению с мощностью, необходимой для пайка.

Не менее сложным процессом, требующим тщательного апализа режимов ЛГ, является процесс закалки, конечный результат-которого определяется двумя противоположными но взаимосвязанными процес-

сама - нагрева и охлаждения. Управление охлавдением представляет собой технически сложнореализуемую задачу, поэтому без ущерба качеству конечной продукции все регулирование осуществляется на стадии нагрева, для получения определенного распределения температуры по объему заготовки. Происходящие при нагреве структурные изменения материала обуславливают относительные изменения индуктивного и активного сопротивления, зависимость которых от времени нагрева приведена на рис. Коэффициент мощности cos V при этом изменяется от 0.2 до 0.Р6 как это показано на'рис.

ulh

r/rh

о,ч

У

cos у

cos?

о j

/

Из рассмотрения различных видов наиболее широко распространенных нагрузок ясно видно, что подавляющее большинство процессов индукционного нагрева сопровождается значительным изменением активного и индуктивного сопротивления, соотношение которых приводит к вариации эквивалентного сопротивления, коэффициента мощности индуктора, изменению собственной частоты колебательного контура, представляющего собой нагрузку ЛГ. В связи с этим представляется необходимым использовать для анализа режимов работы ЛГ его нагрузочные характеристики, т.е. зависимости важнейших-показателей от величины сопротивления.

Вторая глава "Методы расчета ламповых автогенераторов" содержит анализ методов расчета ЛГ и в ней определяется последовательность и методика расчета ЛГ.

До настоящего времени основополагающим являлся линеаризованный метод расчета схем ЛГ. При этом схема подразделялась на две части: линейную, состоящую из системы колебательных контуров, и нелинейную - генераторную лампу. Для расчета ЛГ производилась замена реальных характеристик нелинейного элемента семейством параллельных линий, что позволяло свести систему к линейной,

Практическим применением линейной теории представляется

метод-эквивалентных параметров, дающий хорошие результаты при оценочном расчете. Однако, помимо допущения о линейности характеристик дополнительные ограничения вносят графоаналитический метод нахождения коэффициентов линейности лампы, который достаточно трудоемок, и требует значительных временных затрат. Эти недостатки были -устранены путем автоматизации расчета параметров генератора за счет применения разработанной программы расчета мощного электронного генератора. Это позволило, базируясь, на реальных вольт-амперных характеристиках генераторной лампы, и задаваясь исходными данными в виде колебательной мощности, анодного напряжения и угла отсечки анодного тока, проводить расчет параметров и энергетического режима ЛГ. Кавдый тип лампы описывается полем характеристик, оформленным в виде подпрограммы. Поля характеристик задаются в табличном виде, а недостающие значения определяются путем интерполяции. Одним из промежуточных результатов расчета является максимальная величина им -пульса анодного тока и, хотя эмиссионные свойства катодов со-" временных ламп весьма высоки, проводится проверка и в случае превышения максимального паспортного значения тока эмиссии корректируется коэффициент использования анодного напряжения и расчет начинается вновь. На базе рассчитанных величин определяются токи и напряжения, а на их основе мощности: входная, колебательная, потерь на аноде. Проводится проверка выполнения условия малости мощности потерь на аноде по сравнению с максимально разрешенным паспортным значением в противном случае происходит корректировка величины и формы импульса анодного тока. При соблюдении всех ограничений определяется КПД анодной цепи л эквивалентное сопротивление й*, Это обстоятельство являетс& одним из самых неудобных в линейной теории, которая строилась для радиотехнических ЛГ, работающих на фиксированную нагрузку, эквивалентное сопротивление которой выбиралось исходя из требований к оптимальному режиму генератора. В индукционном нагреве не только происходит изменение параметров нагрузки, но а первоначальные параметры целиком определяются той деталью или материалом, которые необходимо обрабатывать, поэтому одним из важнейших является вопрос согласования сопротивления нагрузка с необходимым для обеспечения режимов работы ЛГ, полученных расчетным путем. Кроме уже упомянутых, разработанная программа поз-

воляет определить показатели сеточной цепи, проводит оценку возможности1безаварийного режима работы.по максимально допустимой мощности рассеяния на сетке, а затем определяет параметры основных элементов, входящих в схему ЛГ при различных схемных решениях.

. Полученные параметры элементов схемы являются исходными при расчете частотных характеристик, построение которых позволяет сделать вывод об устойчивости колебаний в схеме, определить нули и полюса частотной .характеристики, а также коэф-• фициент обратной'связи в этих особых точках. Использованная для этого программа базируется на использовании метода узловых потенциалов. В ходе выполнения диссертационной работы она для удобства пользователя была дополнена блоком, расширившим ее сервисные возможности и позволяющим строить' частотные характеристики, что повысило наглядность и эффективность частотного анализа.

Все рассмотренные этапы расчета ЛГ можно считать предварительными. Основным этапом расчета является определение энергетических показателей, а также форм и величин токов и напряжений на элементах схемы в установившемся режиме при заданных величинах элементов схем и выбранном типе генераторной лампы.

В работе использовалась система автоматизированного исследования устройств электропитания (САУЭП). Блочная' структур* выбранной системы расчета позволила проводить исследования наиболее рациональны;,I способом. Достаточно простой и удобный входной язык системы служит дополнительным арх'ументом использования именно этой системы при анализе работы ЛГ.

Таким образом, во втором разделе проведен анализ существующих методов расчета ЛГ, описаны разработанная в ходе работ! программа расчета мощного электронного генератора, созданное математическое обеспечение, позволяющее представлять результаты расчетов программы частотных характеристик и системы САУЭП в графическом виде, а также обоснован выбор методов и программных средств, с помощью которых проводились дальнейшие исследования.

Третья глава "Особенности режимов работы одноконтурных схем ламповых генераторов" посвящается рассмотрению особен-

ностей работы одноконтурных' схем ЛГ. В качестве примера рассмотрен сери:!!'}/!- .¡[Г ВЧГЗ-4/1.76 с рабочей частотой I.7G МГц. Для'анализа роаима работы и регулировочных возмосяостей генератора получены нагрузочные характеристики ЛГ при различно»,! значении коэффициента обратной связи . Поля нагрузочных характеристик получались путем расчета стационарных регашов ЛГ при различных величинах элементов, входящих в нагрузку. Расчет характеристик с малым шагом дискретности изменения параметров нагрузки связан с большими вычислительными затратами, в связи с чем, был применен другой подход, заключающийся в том, что результаты расчетов с большим шагом дискретности сводились в таблицы, которые затем обрабатывались специально разработанными программами, позволяющими, нн основе интерполяции воссоздать недостающие режимы.

Основным регулирующим воздействием в одноконтурной схеме" ЛГ является изменение коэффициента обратной связи J5 . Поэтому необходимо рассмотреть ход нагрузочных характеристик ара различных коэффициентах Jb . Расчеты проводились дляf> = 0.3, 0.2, 0.1 и поверочный расчет дляJ3 = 0.15.

При рассмотрении нагрузочных характеристик приJB - 0.3 были получены1не только качественный характер°изменения входной и колебательной мощности, мощности рассеяния на аноде и сетке генераторной лампы, но и конкретные численные значения указанных величин, позволяющие оценить изменение " при изменении эквивалентного сопротивления нагрузки. •

. Традиционным в радиотехнике считается определение КМ-генератора по аноду лампы, вычисляемого по формуле ■>

* Дь-Д А " Ра*

.л

однако в ходе построения зависимостей КПД по аноду и КПД по нагрузке , определяемого как

п = А. * рв,

выяснилось, что существует значительное различие мезду указан-шип коо^фициентами, особенно в области больших эквивалентных

сопротивлений. Установленная закономерность привела к необходимости рассмотрения указанного факта, что позволило, учитывая существующие в ЛГ'мощности получить соотношение между у* я ф в виде

А,

где /5 - мощность потерь на сетке,

- мощность потерь в цепи обратной связи, Ар - мощность потерь в гридлике, Рйч- входная мощность генератора.

Из указанного соотношения видно, что КЦЦ по нагрузке П, всегда меньше КПД по аноду и это различие тем больше, чем больше указанные мощности потерь и ниже уровень входной мощности. Подобное изменение рассмотренных мощностей происходит при увеличении эквивалентного сопротивления, что"и было отмечено при анализе нагрузочных характеристик.

Поскольку первоочередной задачей в электротехнологии является высокоэффективная передача мощности в нагрузку, то основной характеристикой, адекватно описывающей оптимальность этого процесса, служит КЦЦ по нагрузке, а не КЦЦ по аноду, как это принималось ранее.

Кроме получения нагрузочных характеристик, рассматривались формы токов и напряжений на электродах лампы. При малых эквивалентных сопротивлениях формы напряжений и токов мало отличаются от косинусоидалышх, на рассмотрении которых базируется линейная теория расчета ЛГ и, следовательно, точность расчетов, основанных на линейной теории, наиболее высока именно в недонапряженных режимах. С увеличением эквивалентного сопротивления происходит изменение формы анодного тока, наблюдается значительный провал, однако в отличие от рассматриваемого в линейной теории этот провал несимметричен, вследствие чего происходит не только уменьшение основной гармонической составляющей, но и ее значительный фазовый сдвиг по отношению напряжения на аноде, что по принятой, традиционной классификации определялось как работа на ненастроенную нагрузку и считалось вредным ввиду снижения энергетических показателей. Однако на самом деле, упомянутые режимы явлтатся одними из наи-

более выгодных и именно при' таких условиях возможна передача в нагрузку максимальной мощности и работа с высоким КПД, т.е. с увеличением эквивалентного сопротивления и усилением.напряженности режима расчеты, основанные на л.здейнсй. теории, не могут быть признаны удовлетворительными, поскольку выводы,- базирующиеся на них, не соответствуют действительности.

Уменьшение коэффициента обратной связи £ до 0.2, а . . затем до 0.1 не вносит качественного изменения-з ход нагрузочных характеристик, однако численные значения различны. Для доказательства пропорциональности происходящих изменений был проведен расчет при промежуточном положении регулятора обратной связи при £ = 0.15, при этом Есе нагрузочные, харакюри-■ стики расположилисв между соответствующими характеристиками для = 0.2 и. =0.1. Основываясь на этом и используя интерполирование, стало возможно получить нагрузочные характеристики для любого коэффициента от 0.3 до. 0.1.

Построенные характеристика позволили определить зону регулирования,. которую можно получить путем изменения коэффициента дБ и диапазон изменения эквивалентного сопротивления генератора. Используя различные преобразования, на ях основа были получены-внешние характеристики генератора, .отрАзинэцае зависимость выходного напряжения от выходного тока, а таете зависимость выходной мощности от величины выходного напряжения.

Исходя из того, что серийно выпускаемые генераторы оснащены приборами, позволяющими определять постоянные составляющие анодного и сеточного токов, были рассмотрены зависимости этих величия от эквивалентного сопротивления. При определении режима работы особую важность играют линии равного уровня выходной мощности и КПД по нагрузке в базисе постоянных составляющих анодного и сеточного токов, полученные в результате преобразования нагрузочных характеристик. Это позволило по Iоказаниям штатных приборов проводить идентификацию режимов а эпределять не только режимы, близкие к авар 1йяым, при которых увеличение анодного тока приводит к превышению максимально допустимых потерь на аноде, а увеличение сеточного к превышению соответствующих потерь на сетке, но и режимы, обеспечивающие эптимальную эксплуатацию или максимальную выходную мощность.

Кроме этого исследованы режимы при изменении питающего анодного напряжения. Численные расчеты подтвердили, что проис ходит изменение соответствующих токов и .напряжений прямопро-порционально снижению напряжения питания, изменение мощности находится в квадратичной зависимости, а относительные показатели, такие как КЦЦ по аноду и нагрузке остаются неизменными.

Четвертая глава"Особенности работы двухконтурной схемы лампового автогенератора" посвящена рассмотрению нагрузочных характеристик двухконтурной схемы ЛГ. Аналогично одноконтурному ЛГ были получены нагрузочные характеристики при различных управляющих воздействиях, причем число этих воздействий возросло из-за введения в схему регулятора мощности. Рассмотрены влияние параметров нагрузочного контура на режимы работы ЛГ, возможность поддержания стабильности выходной частоты и обеспечения энергетически выгодных режимов при указанных изменениях за счет выбора оптимальных параметров первого контура, а также возможность раюоты при собственных частотах контуров, входящих в колебательную систему, отличных от рабочей частоты генератора.

Рассмотрение нагрузочных характеристик двухконтурной схемы показало, что качественный характер этих характеристик во многом остается прежним, наибольшее отличие имеется в зависимостях КПД по аноду и нагрузке, в которых наблюдаются экстремумы, смещенные друг относительно друга. Кроме этого, с ростом эквивалентного сопротивления становится существенны? различие между последними зависимостями. При больших эквивалентных сопротивлениях величина выходной мощности крайне мал что приводит к снижению КПД по нагрузке до предельно малых значений. .

Вместе с тем формы токов и напряжений на электродах далеки от косияусоидальных даже в-недонапряженных режимах, что особенно заметно по форме анодного напряжения. Другой характерной особенностью можно считать значительное изменение фазовых сдвигов мевду основными гармоническими составляющими анодного тока и напряжения.

Исследования показали, что при управлении выходной глощ-

ностыэ путем изменения величины коэффициента обратной связи происходит сужение диапазона эквивалентного сопротивления, при котором возможно достичь определенного уровня КПД по нагрузке. Кроме этого, увеличение приводит к веерообразности зависимостей мощности рассеяния на сетке и, в свою очередь, к дополнительным ограничениям на работу в области больших эквивалентных сопротивлений.

Анализ изменения выходной частоты и эиергетичесглх показателей в ходе технологического процесса, доказал необходимость тщательного выбора величин элементов схемы. Сущестъепше изменения коэффициента мощности со^У, происходящее в течение технологического процесса и рассмотренные в первс.! главе, обосновали необходимость исследования влияния добротности нагрузочного контура на работу ЛГ. Снижение добротности приводит к талу, что экстремум зависимости выходной мощности становится более выраженным и несколько смещается в область малых эквивалентных сопротивлений.

Одновременно с уменьшением диапазона сопротивлений, в котором возможна передача мощности в нагрузку не ниже заданного уровня происходит снижение стабильности выходной частоты, од-* нако при индукционном нагреве наиболее распро^раьелными язля-отся именно низкодобротные нагрузки, поэтому рассмотрено влияние реактивной мощности первого контура на повышение стабильности рабочей частоты.

Анализ различных технологических процессов доказал необхо-1имость снижения величины реактивной мощности с целью повышения энергетических показателей генератора, одновременно с этим чрезмерное снижение этой мощности до величины лишь в 5 - 8 раз пре-зышапцей колебательную мощность ЛГ приводят к тому, что даже ^значительное изменение параметров нагрузки нарушает требования ?0СТ на стабильность выходной частоты и значительно увеличивает Юлю высших гармонических составляющих в анодном токе и напря-¡сеяии.

Проведенный анализ показал возможность работы при фазовом :двиге между первыми гармониками анодного тока и напряжения значительно отличающимися от противофазы с высокими энергети-юскими показателями, что послужило основанием для проведения ^следований режимов работы ЛГ с контурами, собственные частоты

которых отличаются от рабочей частоты.

На основании полученных результатов сделан вывод о возможности повышения кпд генератора и снижения уровня потерь на аноде лампы в определенном диапазоне изменения Л» при уменьшении собственной частоты анодного контура относительно выходной частоты. Однако большая расстройка приводит к сужению диапазона Л» в котором можно работать с КПД не ниже заданного уровня. Отмеченное свойство позволяет работать на различные нагрузки.с.достаточно высоким КПД.

Пятая глава " Разработка ламповых генераторов с высокой стабильностью выходного напряжения"посвящена вопросам создания ЛГ с компенсацией низкочастотных пульсаций, генерируемых источником анодного питания.

В этом разделе рассмотрены схемные решения, разработанные в ходе выполнения диссертационной работы и защищенные авторскими свидетельствами, которые позволили значительно снизить нестабильность напряжения на нагрузке, возникающую в результате проникновения сетевых пульсаций,.путем формирования компенсирующего воздействия, которое подается на сетку лампы через цепь постоянной составляющей сеточного тока.

Приложения содержат табличные значения рассчитанных режимов, а также листинги программ для визуального отображения результатов расчета системы анализа устройств электропитания.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Получены нагрузочные и энергетические характеристики для одно- и двухконтурных схем ламповых автогенераторов.

2. Проведен анализ влияния регуляторов мощности и обратно] сеязи на рабочие режимы ЛГ.

3. Исследовано влияние изменения параметров индукционной нагрузки на работу охем ЛГ.

4. Выработаны рекомендации по проектированию и выбору элементов схем ЛГ длинноволнового и средневолнового диапазона частот.

5. .Разработаны ЛГ, в которых происходит подавление канонических и неканонических сетевых пульсаций питающего напряжения, влияющих на ход технологического процесса.

6. Разработана программа расчета параметров схем я энергических режимов ЛГ в диапазона частот 66 к1й - 1.76 МГц.

7. Разработана программа для визуального отображения ре-'льтатов расчета частотяшс характеристик, рабочих реквмов

а также нагрузочных характеристик по мляямуму аяалямру-их режимов.

ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ ПО ТЖЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Ю.И. Блинов, A.M. Каргальцев, H.H. "альков Программа счета мощного электронного генератора./ Леяйпгр. электротехя, -т им. В.И. Ульянова (Ленина). - ГССФАП-, Ипв. J5 5Ü87.P00I659. IS88. - 6 л.// Алгоратш и программы: Информ. fei.- 1?£й. -в.- с.9.

2. Свстагла электропатапая СО^ лазеров с высокочастотной качкой/ Ю.И. Блинов, A.M. Каргальцев, Б.Я. Качзков, Б.З. Kofi, H.H. Мальков // Применение лазеров в прота*зяеня-!С?я g учнцх псследоканвях: Тез. докл. зонального /¡зуад.-твхя. сз-нара,- сентябрь, 1988.- Челябинск, IS88.- С.50-51.

3. Ю.И. Блинов, H.H. Мальков, О.П. яблонская uotvw.so хнико-экономическзх показателей ламповых ге/Язрз'-ороз // Но-адованив а расчет характеристик электротехяолоютескзх ус-ойств и преобразователей энергии: Сб. науч • тр. Леиангр. ектротехн. ин-та им. В.И; Ульянова (Ленина-).- Изв. ЛЭТИ.-

1989.— Вып. 417.- С.32-36.

. 4. Управление технологическими процессами прл питании ус-¡юези от ламповых генераторов с промежуточным преобразовала частоты / A.M. Каргальцев, H.H. Мальков, В.В. Хорлзглпяйз, Т. Яблонская // Методы а срздстза правления техяологячес.чя-процессамя: Тез. докл. Межреспубликанской научной конфергн-

май ISS9,.- Саранск, 1989. - С.34._________________

5. Ю.И. Блинов, A.C. Васильев, H.H. Мальков Особенности !оты схем ламповых генераторов яа рзсетроызяий контур // ¡ледование электротехнических и элзгмгротехлологических ус-!йств и преобразователей энергии: сб. науч. тр. Ленингр. ктротехн. ин-та им. В.И. Ульянова (Ленина).- Л., 1990.:. 424,- С.58-62.

6. Ю.И. Блинов, H.H. Мальков. Энергетические характерно тики ламповых генераторов, работавдих на расстроенный конту! // Применение токов высокой частоты в электротехнологии: Тез докл. XI Всесоюз. науч.-техн. конф., сентябрь 1ЭЭ1,- JI., 1991,- 4.1 - С.78-79. .

7.А.с. 1555798 СССР, МКИ НОЗ В 5/22. Ламповый генератор A.C. Васильев, Ю.И. Блинов, H.H. Мальков, Л.В. Сазонов ("СССР

- * 4335891/24-09; Заявл. 01.12.87; Опубл. 07.04.90.,Бюл. Ш

- С.226.

. 8. A.c. 1646038 СССР, МКИ НОЗ В 5/10. Ламповый генерато Ю.И. Блинов, A.C. Васильев, H.H. Мальков (СССР).- № 4452605/ 09; Заявл. 29'.05.88; Опубл. 30.04.91, Бюл. й 16.- С.207.

9. А.с.1646039 СССР, МКИ НОЗ В 5/10, Н05 В 6/06. Лампов генератор/ Ю.И. Блинов, A.C. Васильев, Б.В. Коган, H.H. Маль ков (СССР). - й 4457470/09; Заявл. 06.07.88; Опубл. 30.04*.91 Бюл. J* 16.- С.207.

10. A.c. I653I24 СССР, МКИ НОЗ В 5/10, Н05 В 6/06. Ламповый генератор/ Ю.И. Блинов, A.C. Васильев, H.H. Мальков (СССР).- № 4453135/09; Заявл. 29.06.88; Опубл. 30.05.91. Бюл № 20.- С.232.