Высокочастотных генераторов

Высокочастотные установки для нагрева проводников и диэлектриков. Устройство для нагрева электропроводящих материалов в переменном электромагнитном поле получили к настоящему времени очень широкое распространение для самых разнообразных технологических процессов. Например, при термообработке металлов, при пайке, сварке. В практике индукционного нагрева имеют наибольшее значение те случаи, когда индуктированные токи концентрируются только в поверхностных слоях нагреваемых изделий. Это свойство токов высокой частоты в промышленности используется в целях быстрого нагрева наружных слоев металла для поверхностной закалки. Глубина слоя, по которому идет ток и нагрев его зависит от частоты тока и свойств материала. После такой закалки основная масса детали не делается хрупкой, так как сердцевина металла продолжает сохранять прежнюю вязкость.

Такое устройство для нагрева диэлектриков является конденсатором, имеющим собственные потери электрической энергии. В электротермии эти «потери» и будут составлять активную электрическую энергию, полезно преобразованную в тепло для выполнения процессов сушки и вулканизации. Высокочастотные установки, используемые для сушки диэлектриков (например, древесины) создают равномерный прогрев по всей ее толщине, обеспечивая высокое качество сушки.

Высокочастотные установки для сушки дерева создают значительную пожарную опасность, если при их эксплуатации не соблюдаются установленные требования. Сетчатые электроды перед укладкой на штабели древесины необходимо тщательно выправлять, так как всевозможные вмятины ухудшают контакт, вызывая образование дуги и загорание древесины. К таким же последствиям приводит коррозия на сетчатых электродах или чрезмерно загрязненная поверхность древесины.

Не разрешается производить сушку разных пород древесины или одной породы, но с разным содержанием влаги, а также древесины с неснятой корой. Древесину надо укладывать плотно. Нельзя чрезмерно форсировать процесс сушки. Заданные технологическими инструкциями температурные режимы и температуры по отдельным зонам печей должны строго выдерживаться. Температура наружной поверхности электропечей должна соответствовать уровню, определенному инструкцией завода-изготовителя. При появлении искр между электродами и древесиной установку следует немедленно отключить. Высокочастотные установки для нагрева диэлектриков с электродами, которые не соприкасаются с нагреваемыми материалами, в пожарном отношении сравнительно безопасны. В циркуляционных электропечах предусматривают блокировки, исключающие возможность включения печей при отключенных вентиляторах. Линии питания технологических элементов высокочастотной энергией выполнены специальными высокочастотными кабелями с экраном.

Заземляющие устройства защиты от высокочастотных облучений. В последние годы в промышленности нашли применение мощные источники высокочастотных излучений (/=106—10й гц): установки высокочастотной обработки металлов, индукционной плавки металлов и т. п. Однако оказалось, что высокие частоты вредно влияют на здоровье человека, нарушая условную и безусловную рефлекторную деятельность центральной нервной системы, снижая кровяное давление, пульс и дыхание, вредно действуя на органы зрения и вызывая ожоги поверхности тела человека. Для предупреждения заболеваний персонала, обслуживающего высокочастотные установки, «Временными санитарными правилами для работы с ламповыми установками высокочастотного нагрева» регдаментиро-

При диэлектрическом нагреве используются частоты от сотен килогерц до сотен мегагерц. Преимуществом нагрева материалов в поле конденсатора является выделение теплоты непосредственно внутри нагреваемого объекта за счет поляризации (токов смещения). Высокочастотные установки для нагрева непроводниковых и полупроводниковых материалов применяются в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства.

3.14. ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ УСТАНОВКИ

Высокочастотные установки для нагрева диэлектриков с использованием ламповых генераторов начали применяться в нашей стране более 35 лет тому назад. Первоначально выпускались установки только для нагрева термопластичных материалов, затем их области применения расширились, увеличилась мощность установок, расширился диапазон частот. Появились установки мощностью 63 кВт для сушки литейных стержней с производительностью до 800 кг/ч, разрабатывается генератор мощностью 160 кВт для сушки вискозного шелка с суточной производительностью до 3,5 т.

3.14. Высокочастотные установки для нагрева полупроводников и диэлектриков ............ 174

Учитывая, что высокочастотные установки, куда поставляются контакторы, имеют системы водяного охлаждения, целесообразно и контакторы выполнять с водяным охлаждением. Пример такого контактора приведен на 16-11.

§ 60. ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ УСТАНОВКИ

Структурные схемы высокочастотных генераторов принципиально мало отличаются от схемы 10.10. В них используют перестраиваемые Z-C-усилители. Упрощенная структурная схема генератора прямоугольных импульсов приведена на 10.11. Задающий генератор ЗГ вырабатывает импульсы с частотой следования, устанавливаемой либо плавно, либо дискретно. В качестве задающего генератора используют мультивибраторы или генераторы гармонических колебаний фиксированной стабильной частоты. В последнем случае для формирования прямоугольных импульсов с регулируемой частотой следования применяют цифровые счетчики, работающие в режиме деления частоты. При этом коэффициент деления может изменяться в широких пределах.

Свойства диодов Ганна используются для создания высокочастотных генераторов, работающих в диапазоне ЭО....ЗОО ГГц при мощности импульса 1000 Вт и к. п. д., равном 20%. Кроме того, известны генераторы Ганна, работающие на частотах 1,8 и 10 ГГц при мощности соответственно 1000, 360 и 33 Вт. Эти генераторы в последнее время находят широкое применение в миниатюрных радиолокационных станциях и навигационных устройствах.

В индукционных электрических печах используется свойство вихревых токов нагревать массивные электропроводящие материалы. Конструкция первой индукционной печи была разработана в 1905 г. А. Н. Лодыгиным. Индукционные печи в настоящее время получили широкое распространение. Мощность их колеблется в широких пределах (от нескольких сот ватт до тысяч киловатт). Индукционные печи со стальными сердечниками применяют для плавления цветных металлов. Они питаются током промышленной частоты (50 Гц). Индукционные печи без стальных сердечников— это печи высокой частоты. При частоте до 104 Гц они питаются от машинных высокочастотных генераторов, а при большей частоте (до 106—107 Гц) —от ламповых генераторов. Машинные и ламповые генераторы для установок индукционного нагрева в СССР впервые разработаны В. П. Вологдиным. Конструкции высокочастотных индукционных печей весьма разнообразны. Основная часть печи — огнеупорный тигель, опоясываемый медной трубкой (индуктор), по которой пропускается ток высокой частоты. Внутри трубки протекает вода для ее охлаждения. Тигель установлен на основании, выполненном из цветных металлов или немагнитной стали. Высокочастотные индукционные печи используют для плавки цветных и черных металлов.

Изобретение радио А. С. Поповым стимулировало во всем мире работы по созданию высокочастотных генераторов, сначала электромашинных, а затем и электронных, единичная мощность которых в наше время доходит до нескольких мегаватт.

Еще одним классификационным признаком служит назначение ИМС, когда их делят на логические и линейные. Логические ИМС используют в цифровых электронных вычислительных машинах, схемах автоматики и радиоэлектроники, для построения запоминающих устройств и логических блоков, линейные — для построения аналого-цифровых -преобразователей, усилителей сигналов, низко- и высокочастотных генераторов.

Переменные токи высокой частоты (до 20—50 кгц) можно получить при помощи вращающихся высокочастотных генераторов, а токи более высокой частоты — при помощи ламповых генераторов.

Особенностью установок газовой эпитаксии полупроводниковых соединений ЛШБУ и твердых растворов на их основе с использованием МОС является охлаждение стенок реактора, предотвращающее разложение термически неустойчивых металлалкилов. Поэтому нагрев графитового, покрытого слоем карбида кремния подложкодержателя, находящегося внутри кварцевого реактора, располагаемого обычно горизонтально, производят токами высокой частоты. Для этого пользуются многовитковыми индукторами, питаемыми от высокочастотных генераторов. Для предотвращения конденсации металлалкилов индия, галлия и цинка на холодных стенках трубопроводов газораспределительной системы их нагревают нагревателями электросопротивления максимально до 100 °С.

на выходе которого возникают напряжения разностной частоты F и высокочастотные составляющие. Последние отфильтровываются фильтром нижних частот Ф, а разностная частота поступает на усилитель и далее на выход генератора. Относительная нестабильность выходной частоты зависит от нестабильности высокочастотных генераторов и определяется следующей формулой: 6Р= (бф/ф — ЬП11?11Л)/Р, где бф и д„л — нестабильности генераторов фиксированной частоты и с плавной настройкой.

механической постоянной времени. Действительно, постоянная времени инерционной системы равна времени, за которое система переходит от одного установившегося состояния к другому под действием неизменного в течение переходного процесса возмущения. Торможение двигателя при свободном выбеге является хорошим методом экспериментального определения механической постоянной времени при известном моменте статического сопротивления. Согласно определению Гм=^т—/шс/уМс. Следует отметить, что в ЭТУ на свободном выбеге тормозятся приводы высокочастотных генераторов. Длительность торможения вследствие большого момента инерции такого привода достигает десятков секунд.

Переменные токи до 20—50 кгц можно получить при помощи вращающихся высокочастотных генераторов, а токи более высокой частоты — при помощи ламповых генераторов.

Индуктивная связь между катушками используется в РЭА для разделения цепей по постоянному току; согласования нагрузок цепей; изменения напряжений; получения заданной частотной характеристики связанных колебательных контуров; отбора мощности от высокочастотных генераторов (например, от оконечных каскадов передатчиков в антенну).