Подавление паразитных радиочастотных колебаний в системах нагревательного и электромеханического типов

• Автор: Козлов, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.03, 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 140 с. : ил.

Введение

Глава 1. Методы анализа электромагнитной совместимости,

нелинейных искажений, подавления паразитных колебаний и

излучений

1.1. Методы анализа преобразования сигналов в безынерционных нелинейных цепях.

1.2. Методы анализа преобразования сигналов в инерционных нелинейных цепях.

1.3. Методы анализа и подавление паразитных излучений.

1.4. Подавление паразитных высших колебаний в многомодовых резонансных камерах СВЧ нагрева

1.5. Выводы.

Глава 2. Теоретическое и экспериментальное исследование

электронагревательных установок

2.1. Теоретический анализ тепловых полей в стационарных режимах
электронагревательных элементов
2.2. Разработка методов экспериментального исследования. Основные результаты анализа стационарных и нестационарных тепловых режимов. Выбор типа электронагревательного элемента
2.2.1. Экспериментальное исследование температурных
зависимостей нагревательного блока на открытых спиралях
в стационарном и нестационарном режимах
2.2.2. Экспериментальное исследование температурных
зависимостей нагревательного блока на ТЭНах в стационарном и нестационарном режимах и сравнение их с данными, полученными для блока нагрева на открытых спиралях.
2.2.3. Сравнение однородности температурного поля по сечению нагреваемого воздушного потока
2.3. Сравнение режимов остывания ТЭНов и нагревательных блоков на открытых спиралях с учетом нелинейных нестационарных тепловых процессов
2.4. Постановка задачи расчета, проектирования и разработки электрона1ревательных приборов с включенными в их электрическую схему силовыми диодами.
2.5. Теоретический анализ уровня паразитных колебаний, создаваемых в цепи переменного тока силовыми, полупроводниковыми диодами СПД в составе Э1 ГУ.
2.6 Расчет уровней ИРП для схем с одним диодом с исследованием влияния технологического разброса характеристик диодов на уровни индустриальных радиопомех.
2.7. Определение влияниявыбора схемного решения, способа и места включения СПД в схему сложного ЭНУ на уровень создаваемых, радиопомех.
2.8. Сравнительный анализ методов определенияуровня создаваемых радиопомех диодов. Учет нелинейных барьерной и диффузионной емкостей СПД в составе ЭНУ на уровень создаваемых ими нелинейных искажений. Сравнение результатов расчета по модели, использующей кусочнолинейную аппроксимацию ВАХ СПД с результатами расчета по модели, использующей нелинейные емкости диода.
2.9. Экспериментальное исследование уровней ИРП, создаваемых различными отечественными и зарубежными СПД, включенными по различным схемам в цепи электронагревательных
элементов
2.9.1. Оборудование и методика эксперимента
2.9.2. Результаты измерений
2 Выводы.
Глава 3. Улучшение частотных характеристик реакторов помехоподавления и снижение уровня индустриальных радиопомех электротранспорта
3.1. Анализ конструкции и электрических параметров реакторов
помехоподавления. Постановка задачи исследований.
3.2. Расчет индуктивности II
3.3. Анализ формы импульса напряжения
3.4. Анализ подавления и синтез фильтра для РП.
3.5. Помехоподавление с учетом дисперсии и нелинейности
3.6. Экспериментальные исследования реактора помехоподавления
3.7. Выводы..
Глава 4. Моделирование и экспериментальное исследование прямоугольной резонаторной камеры СВЧ нагрева, возбуждаемой Прямоугольным ВОЛНОВОДОМ переменного сечения. С ДЛИННОЙ щелью
4.1. Описание электродинамической системы для промышленного
оборудования СВЧ нагрева. Постановка задачи исследований
4.2. Моделирование электродинамической системы.
4.3. Результаты расчета
4.4. Экспериментальное исследование зависимостей коэффициента
передачи из возбуждающего волновода в резонансную камеру от геометрических размеров волновода и щели связи.
4.5. Методика измерения распределения поля.
4.6. Результаты измерения распределения электромагнитного поля
4.7. Связь распределения электромагнитного поля внутри резонансной
камеры с уровнем излучения из нее в открытое пространство
4.8. Выводы
Заключение
Литература


Методом последовательных приближений проведен расчет индуктивностей с учетом электромагнитных экранов длянескольких конфигураций РП. Проведено экспериментальное и теоретическое исследование распределения электромагнитного поля в прямоугольной резонансной камере, возбуждаемой через щель связи прямоугольным волноводом переменного сечения. Измерение проведено по впервые разработанной оригинальной методике, использующей косвенный подход путем измерения излучения из боковой плоскости камеры через отверстия в металлической пластине, закрывающей соответствующую ей плоскость. Разработанная на основе метода поверхностных интегральных уравнений строгая модель прямоугольной резонансной камеры СВЧ нагрева с тремя диэлектрическими слоями, возбуждаемой прямоугольным волноводом переменного сечения, позволяет получить распределение квадрата амплитуды электрического поля в нагреваемом слое с перепадом не более по всей длине. Расчет, проведенный но основанной на методе интегральных уравнений электромагнитного поля, строгой модели прямоугольной резонансной камеры СВЧ нагрева, возбуждаемойпрямоугольным волноводом переменного сечения, показывает, что уменьшение ширины, щели, приводит кувеличению амплитуды высокочастотного электрического поля в обрабатываемом. СВЧ полем диэлектрическом слое, при одновременном увеличении однородности распределения поля вдоль щели, однако при этом несколько уменьшается КПД передачи энергии из возбуждающего волновода в камеру. Достоверность научных результатов н выводов работы подтверждается соответствием проведенных экспериментальных исследований с данными численного моделирования, применением строгих в рамках постановки задачи моделей, а в ряде случаев совпадением этих данных с аналитическими результатами. Научнопрактическая значимость результатов. Введение дополнительных шунтирующих емкостей катушки индуктивности реактора помехоподавления позволяет в несколько раз уменьшить число ее витков при одновременном увеличении подавления помех, при этом влияние межвитковых емкостей в виде всплесков на частотной характеристике подавления уменьшается Показано, что использование дополнительных шунтирующих емкостей на порядок увеличивает номехоподавление и позволяет, как минимум, на порядок снизить габариты и стоимость. Используемая в стандартных реакторах лента из электротехнической стали приводит к незначительному порядка нескольких процентов увеличению индуктивности, тогда как внешние электромагнитные экраны позволяют увеличить ее в несколько раз. Решение нелинейного одномерного уравнения теплового баланса с учетом излучения прямыми методами показывает возможность значительного порядка двух раз возрастания температуры ТЭНов в малом временном промежутке после отключения питания ЭНУ и одновременном прекращении искусственного1 теплосъема, что является одним из основных недостатков ТЭНов при сравнении их с открытыми спиралями. Разработанные математические модели могут в. Полученные результаты, теоретического и экспериментального исследования практически полностью использованы в научнопроизводственной фирме Этна при проектировании и разработке мощных электронагревательных приборов, реакторов помехоподавления для горэлектротранс1 юрта и промышленного оборудования микроволновой сушки. Апробация работы и публикации. Результаты выполненных исследований обсуждались на научных семинарах кафедры прикладной физики СГУ и докладывались на международных и всероссийских конференциях, в том числе на 4й международной научнотехнической конференции Радиотехника и связь Саратов, , 9й международной научнотехнической конференции Актуальные проблемы электронного приборостроения Саратов, , м международном семинаре i iv, ii i v Саратов, . Материалы диссертации представлены в опубликованных работах. Из них 3 статьи в реферируемых изданиях, входящих в список ВАК, 2 труда конференций, 6 патентов РФ. Личный вклад автора. Все основные результаты, включенные в диссертацию, получены лично автором. Соискателем проведены численные и натурные эксперименты, выполнен теоретический анализ упрощенных моделей.