Введение к работе
. Актуальность. Диэлектрический нагрев (ДН) широко используется в промышленности для сушки пиломатериалов, текстиля, порошков, для сварки термопластов, термообработки полимеров и т.п. Для обеспечения этих технологий ламповые генератори (ЛГ) еще долго останутся единственными источниками высокочастотной (ВЧ) энергии.
Общая тенденция . развитии ЛГ для ДН состоит в необходимости разработки генераторов под конкретный технологический процесс, что делает нецелесообразным создание генераторов, которые имеют избыточные мощностные и регулировочные характеристики. Несмотря на то, что схемные решения ВЧ части ЛГ достаточно отработаны, актуальными остаются задачи оптимизации параметров элементов, их конструкции и оптимальной настройки ЛГ на конкретную нагрузку.
Основная специфика проектирования мощных ЛГ (10-100 кВт) в диапазоне частот от 5.28 до 81 МГц связана с невозможностью априорного учета конструктивного исполнения ВЧ колебательных цепей (КЩ, т.к. строгий расчет требует моделирования трехмерных волновых и квазистащюноршх электромагнитных полей. Сегодня очевидна нереальность таких оперативных расчетов.
В то же время практика наладки ЛГ для ДН показала, что использование на этапе проектирования неадекватных моделей, полученных баз учета влияния конкретной конструкции, вызывает большие трудности при настройке и эксплуатации ЛГ. Это может привести, например, к неправильному выбору параметров постоянных элементов, диапазона изменения значений параметров переменных элементов, на позволяющего удовлетворить требованиям технологического процесса; к неустойчивости работы ЛТ вследствие возникновения генерации на паразитных чвсютах из-за влияния неучтенных паразитных элементов.
Таким образок», возникает необходимость в определении значений всех параметров реальной схемы замещения ВЧ КЦ ЛГ, в том. числа параметров, отражающих влияние конкретных конструкций.
В данной работе предложена методика решения данной задачи на основе измерений электрических характеристик ЛГ на этапе испытаний опытного образца и использования методов диагностики электрических цепей.
При эксплуатации ЛГ вааной является также задача настройки, т.е. подбора параметров регулируемых элементов в ЛГ, обеспечивающих его согласование с нагрузкой. Отсутствие согласования помимо неоптимального энергетического режима монет приводить к аварийный ситуациям, таким как, пробои в элементах или отсутствие генерации.
Существующие измерительные средства, которые могли бы использоваться для наотройки, являются комплексными лабораторными приборами и не предназначены для настройки ЛТ при их эксплуатации. Все вто делает актуальными решаемые в работе задачи создания методики и специализированного устройства для предварительной настройки ЛГ без подачи анодного напряжения на генераторную лампу. Цель работы:
разработка методики диагностики ВЧ КЦ ЛГ для ДН;
разработка математического и программного обеспечения, необходимого для диагностики ВЧ КЦ ЛГ для ДН;
диагностика серийных ЛГ для ДН;
разработка методики и устройства для настройки ЛТ.
Методы исследования. В работе использованы алгоритмы диагностики влектрических цепей, модафицированные в соответствии в особенностями объекта исследования. Системы уравнений, полученные в результате создания моделей диагностируемого объекта, решались с использованием численных методов решения нелинейных систем большой размерности, в частности современных модификаций методов Ньютона и наименьших квадратов. При реализации разработанных алгоритмов на ЭВМ- использован модульный принцип построения программных комплексов. Результаты диагностики подтверждены экспериментальными данными, полученными на лабораторном оборудовании и промышленных установках. Научная новизна;
предложена новая методика для определения параметров полноі схемы замещения ВЧ КЦ ЛГ, позволяющая учесть влияние их конкретного конструктивного выполнения;
исследована проблема разрешимости и единственности решения задачи диагностики линейных колебательных цепей с учетом, возможностей проводимых измерений;
исследованы особенности диагностики ВЧ КЦ ЛГ в зависимости о выполненных измерений для следующих случаев:
-
измерения модулей и фаз коэффициетнов.передачи по напряже нию, входных сопротивлений, напряжений и токов на одной частоте;
-
аналогичные измерения на нескольких частотах;
-
измерения только модулей токов и наряжений на одной ил нескольких частотах;
- разработано новое программное обеспечение для диагностики ВЧ
ЛТ.
Практическая ценность:
разработанные методика и программное обеспечение для диагностики ВЧ КЦ ЛГ являются рабочим инструментом проектировщика, позволяющем оптимизировать конструкцию ЛГ, повысить устойчивость его работы, сократить сроки разработки;
методика и устройство для настройки ВЧ КЦ ЛГ необходимы при експлуатащш, наладке и испытаниях установок с ЛГ. Они обеспечиваю повышение энергетической эффективности эксплуатации ЛГ и повышения производительности установок;
разработанный в составе устройства для настройки дискриминатор имеет и другие области применения, в частности, позволяет построить системы автоматической стабилизации частоты ЛГ с самовозбуждением устойчиво функционирующие в широком частотном диапазоне. Внедрение результатов работы. Результаты работы использовании в научно-исследовательской работе кафедры по диагностике серийных ЛГ для ДН, при проектировании и эксплуатации генератора "ТЕРМАНТ-Д2", предназначенного для комплектования установок вакуумной ВЧ сушки пиломатериалов.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского, состава СПбГЭТУ в 1989-1995 гг.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликованы две печатные работы, в том числе: статья и тезисы научно-технической конференции.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы, включающего наименований и трех прилокений. Основная часть работы изложена на 147 страницах машинописного текста. Работа содержит 71 рисунок и 10 таблиц.
Похожие диссертации на Диагностика и настройка высокочастотных колебательных цепей ламповых генераторов для диэлектрического нагрева
