Tuburi Pt Microunde_Cuptorul Cu Microunde

CAPITOLUL 2

TUBURI ELECTRONICE SPECIALE PENTRU MICROUNDE Funcţionarea tuburilor electronice obişnuite la frecvenţe foarte înalte este limitată de următoarelor fenomene: - creşterea cu frecvenţa a influenţei elementelor parazite proprii (capacităţi parazite între electrozi, inductanţe parazite ale conexiunilor). Acestea devin comparabile cu inductanţele şi capacităţile circuitelor oscilante folosite ca sarcini anodice determinând apariţia unor reacţii nedorite şi defazaje care înrăutăţesc funcţionarea schemelor electronice;

- efectul timpului de tranzit (de zbor) al electronilor. Acesta devine la frecvenţe foarte înalte, comparabil cu perioada semnalului, astfel că se manifestă inerţia electronilor, ceea ce va determina, printre altele, scăderea impedanţei de intrare a tubului şi micşorarea puterii utile debitată pe sarcină.

2.1. Particularităţi ale tuburilor electronice pentru microunde Efectul negativ al elementelor parazite poate fi evitat în oarecare măsură prin

adoptarea unor soluţii constructive deosebite, în care elementele parazite sunt reduse la minim. Există tuburi de o construcţie specială numite “tub far” sau “tub ghindă” la care efectul elementelor parazite poate fi complet eliminat, acestea fiind incluse în circuitele exterioare aferente. Tuburile far şi tuburile ghindă se conectează direct la rezonatoare sau ghiduri de undă care au aceeaşi formă constructivă ca şi acestea. În ceea ce priveşte timpul de tranzit, se poate spune că problema este rezolvată în dispozitivele speciale pentru microunde deoarece este inclus de la bun început în principiul de funcţionare. Deci, tuburile speciale pentru microunde se deosebesc de tuburile electronice clasice tocmai prin faptul că principiul lor de funcţionare include considerarea explicită a timpului de tranzit al electronilor.

Tuburile electronice pentru microunde sunt ,,specializate”, fiind concepute pentru anumite funcţii concrete: oscilatoare de mică sau de mare putere, amplificatoare de semnal mic, amplificatoare de semnal mare şi bandă largă etc. Toate tipurile de tuburi electronice pentru microunde au la bază fenomenele de interacţiune între

TEHNICA FRECVENŢELOR ÎNALTE 16

electroni şi câmpul de microunde. Energia de microunde generată de aceste tuburi provine din energia cinetică a electronilor şi este cedată câmpului în procesul de frânare a electronilor de către câmpul de microunde.

Criteriile de clasificare a tuburilor pentru microunde constau din natura câmpurilor de frânare a electronilor, timpul de interacţiune a fasciculului de electroni cu câmpul, nivelul puterii şi funcţiunea tubului respectiv. Din punct de vedere al interacţiunii câmp-electroni, tuburile de microunde pot fi clasificate astfel: - tuburi cu interacţiune de scurtă durată, în câmp intens (de exemplu tubul cu undă progresivă);

- tuburi cu interacţiune mai îndelungată, repetitivă, cu un câmp intens (de exemplu magnetronul). După natura câmpurilor de frânare a electronilor deosebim:

- tuburi de tip “O” a căror particularitate constă în faptul că traiectoriile electronilor (ale particulelor) au în general o formă rectilinie (de exemplu clistronul, tuburile cu undă progresivă şi cu undă inversă de tip “O”, acceleratorul liniar);

- tuburi de tip “M” (cu câmpuri încrucişate) la care particulele se deplasează în câmpurile E şi H ortogonale, care pot da traiectoriilor cele mai diverse forme (de exemplu magnetronul, tuburile cu undă progresivă şi cu undă inversă de “tip M”, ciclotronul, sincrotronul).

2.2. Clistronul reflex Denumirea de clistron vine din limba greacă, “klizo” însemnând valurile mării, ca urmare a asocierii cu modul în care pătrund electronii în cavitatea rezonantă de extragere a puterii.

2.2.1. Construcţia şi principiul de funcţionare Clistronul este un tub electronic special conceput pentru a funcţiona ca oscilator de microunde de mică putere. În mod curent puterile electrice de ieşire sunt de ordinul zecilor sau sutelor de mW şi numai la funcţionarea în impuls se poate ajunge la puteri de ordinul zecilor de waţi. Structura simplificată a construcţiei clistronului este prezentată în figura 2.1. Clistronul reflex este alcătuit dintr-o incintă vidată în care se află: • tunul electronic, format din filament (F), catod (K), electrodul de focalizare (EF) şi anodul (A);

• cavitatea rezonantă (CR) cu cele două grile (G1 şi G2); • bucla de cuplaj (B) pentru extragerea semnalului de microunde şi transmiterea lui către sarcină;

• reflectorul (R); • spaţiul de grupare (d).

TUBURI ELECTRONICE SPCIALE PENTRU MICROUNDE 17

Fig. 2.1. Clistronul reflex: structura simplificată şi variaţia tensiunii între catod şi reflector

Catodul, încălzit de filament, emite electroni care sunt acceleraţi de tensiunea continuă de accelerare U0. Reflectorul R, polarizat negativ în raport cu catodul, are rolul de a reflecta electronii, întorcându-i din drum înapoi spre cavitatea rezonantă aflată la un potenţial pozitiv faţă de catod. În final, electronii sunt absorbiţi de grilele pozitive, constituind astfel curentul continuu I0 al clistronului.

Cele mai importante probleme constructive şi de exploatare ale clistronului reflex sunt legate de valoarea şi stabilitatea frecvenţei de oscilaţie, banda de acord, metodele de acord, sistemul de cuplaj cu sarcina.

Cavitatea rezonantă poate fi internă sau externă. De regulă, pentru λ<5 cm cavitatea rezonantă este de tipul internă, montată în interiorul incintei vidate; pentru λ>5 cm cavitatea este de tipul externă.

În cazul cavităţii externe diafragmele sunt situate în interiorul incintei vidate; două discuri metalice care fac corp comun cu diafragmele traversează pereţii de sticlă sau ceramică ai incintei vidate şi servesc drept suport pentru fixarea părţii exterioare (torului) a cavităţii.

Principiul de funcţionare al clistronului reflex poate fi sintetizat în succesiunea următoarelor etape:

• accelerarea electronilor de către sursa de tensiune continuă U0;

R

x O

F

K

EF

A G1 G2

CR

-UR

+U0

R

B

-UR

UKR U0

d


• modulaţia în viteză a fasciculului de electroni de către câmpul de microunde existent în cavitatea rezonantă;

• modulaţia în densitate a fasciculului de electroni, în timpul zborului lor prin spaţiul de grupare ,,d” (gruparea electronilor);

• frânarea grupurilor de electroni datorată câmpului de microunde, ceea ce permite autoîntreţinerea oscilaţiei din cavitatea rezonantă precum şi disponibilizarea unei părţi din energia obţinută în exterior, sub forma semnalului de microunde.

2.2.2. Gruparea fasciculului de electroni În studiul analitic al proceselor din clistronul reflex se admit o serie de ipoteze simplificatoare, fără de care calculele ar fi extrem de dificile: • deplasarea axială a electronilor; • viteza iniţială a electronilor emişi de catod este nulă; • grilele (diafragmele) cavităţilor rezonante sunt perfect transparente pentru electroni; • durata trecerii electronilor prin cavitatea rezonantă este foarte mică, trecerea fiind practic instantanee;

• prezenţa câmpului de microunde în cavitatea rezonantă poate fi echivalată cu o tensiune u(t) = Usinωt, cu U<<U0 (teorie de semnal mic);

• câmpul electric de frânare din spaţiul de grupare este constant; • după cea de a doua traversare a cavităţii rezonante (la întoarcerea din spaţiul de grupare), electronii nu mai participă la procesele ce urmează, luându-se în considerare doar aportul energetic al primei frânări a electronilor. În prima etapă, electronii emişi de catod sunt acceleraţi de tensiunea continuă

U0, absorbind de la această sursă o anumită energie eU0 . Când electronii ajung la G1 , energia eU0 se regăseşte sub forma energiei cinetice a electronilor. Notând cu v0 viteza electronilor la intrarea în cavitatea rezonantă, din legea conservării energiei rezultă:

2

20

0

mveU =

în care: m şi e reprezintă masa şi respectiv sarcina electronului.

Din relaţia de mai sus se poate obţine viteza electronilor la intrarea în cavitatea rezonantă:

00

2U

m

ev = sau [ ] 00 600 Us

kmv = (2.1)

astfel că, de exemplu, pentru U0 = 250V, rezultă v0 = 9600 km/s.


La ieşirea din cavitate viteza electronilor nu va fi aceeaşi deoarece ei suferă şi influenţa câmpului de microunde. Tensiunea de microunde sinusoidală u(t) = Usinωt se va adăuga la tensiunea de accelerare astfel că viteza la ieşirea din cavitatea rezonantă va avea expresia:

( )

+≅+= 0

0000 sin

21

2sin

2t

U

UU

m

etUU

m

ev ωω (2.2)

în care s-a ţinut seama că U<<U0 , iar t0 este momentul când electronii au trecut prin cavitatea rezonantă. Folosind notaţiile:

00

2U

m

ev = şi 0

01 2

vU

Uv ⋅=

relaţia (2.2.) devine:

010 sin tvvv ω+= (2.3)

Expresia (2.3) descrie efectul de modulaţie în viteză a fasciculului de electroni

care constă în faptul că, la ieşirea din cavitate vitezele electronilor pot fi mai mari sau mai mici decât v0 , deoarece câmpul de microunde poate să accelereze electronii ceva mai mult sau, din contră, să-i frâneze puţin, în funcţie de faza lui din momentul trecerii electronilor prin cavitate. Sarcina electrică transportată de fasciculul de electroni satisface legea conservării, ceea ce statistic înseamnă că numărul de electroni care suferă o acceleraţie suplimentară în cavitate este egală cu numărul de electroni care suferă o frânare. În concluzie, în procesul de modulaţie în viteză electronii, în medie, nici nu absorb, nici nu cedează energie câmpului de microunde din cavitate. În spaţiul de generare ,asupra electronilor acţionează un câmp electric, continuu frânant, determinat de potenţialul negativ al reflectorului. Ca urmare electronii vor parcurge un anumit spaţiu, până când viteza lor devine zero, apoi se întorc spre cavitate. Pe durata deplasării de la cavitate spre reflector şi invers are loc procesul de grupare, adică modulaţia de viteză se transformă în modulaţie de densitate a fluxului de electroni. Acceleraţia negativă pe care o imprimă electronilor câmpul uniform din spaţiul de grupare este:

dm

eU

m

eE

m

Fa

⋅

⋅=

⋅== ∆

în care U∆ este tensiunea continuă care produce frânarea şi are expresia


RR UUUUU +=−=∆ 00 (2.4)

În aceste condiţii electronii execută o mişcare uniform variată, întorcându-se în

cavitate cu viteza lor de plecare, după un timp dat de relaţia:

( )010 sin2

2 tvveU

md

a

vωτ +==

∆

(2.5)

Se observă că datorită modulaţiei în viteză duratele zborurilor electronilor prin

spaţiul de frânare nu sunt egale între ele, astfel încât la întoarcerea în cavitate fasciculul de electroni nu mai este uniform, constant în timp, ci este modulat în densitate, ca urmare a faptului că unii dintre electroni i-au ajuns din urmă pe alţii (fig.2.2.). Gruparea are loc în jurul electronilor cu viteză neschimbată (de tip 1), care traversează cavitatea în momentele când tensiunea de microunde trece prin zero; electronii de tip 2 sunt acceleraţi, ei parcurg o distanţă mai mare şi rămân în spaţiul de grupare un timp mai îndelungat decât electronii de tip 1; electronii de tip 3 sunt frânaţi, parcurg o distanţă mai mică şi rămân în spaţiul de grupare un timp mai mic decât electronii de tip 1. Astfel cei trei electroni consideraţi traversează spaţiul de interacţiune al cavităţii (în sens invers) în acelaşi timp. Pentru ca fluxul grupat să cedeze energie cavităţii (în scopul menţinerii unor oscilaţii neamortizate) este necesar ca electronii grupaţi să traverseze spaţiul de interacţiune în momentele când tensiunea de microunde este frânantă şi maximă. Trebuie avut în vedere că datorită sensurilor opuse de deplasare, alternanţa pozitivă a tensiunii de microunde este concomitent acceleratoare pentru electronii incidenţi care vin în spaţiul de grupare.

Τ

+=4

3NNτ

Fig.2.2. Procesul de grupare a electronilor în clistronul reflex

x Planul reflectorului

t 0 2 1 3


Electronii grupaţi trebuie să posede un timp de tranzit (tur-retur în spaţiul de grupare) optim, τN , a cărui expresie generală este dată de relaţia:

Τ

+=4

3NNτ , N = 0, 1, 2, ……. (2.6)

unde T este perioada oscilaţiilor de microunde. Dacă t0 este momentul ieşirii electronului din cavitate, notând cu t momentul în care electronul se va întoarce în cavitate se poate scrie t = t0 + τ(t0), relaţie care înmulţită cu ω, ia forma: 00 sin ttt ωχθωω ++= (2.7) unde s-au folosit notaţiile:

0

2v

eU

md⋅=

∆

ωθ

00

11 2

2

U

U

v

vv

eU

ndθθ

ωχ ==⋅=

∆

(2.8)

Mărimea θ se numeşte unghi mediu de zbor, iar χ factor de grupare. Din legea conservării sarcinii se poate scrie:

( ) ttitI ∆⋅=∆= 00 (2.9)

în care: • I0 este curentul constant corespunzător fasciculului de electroni emişi de catod; • ∆t0 este intervalul de timp la plecarea electronilor din G2 ; • i(t) este curentul variabil în timp corespunzător fasciculului modulat în densitate care se întoarce în cavitate iar ∆t intervalul de timp în care are loc întoarcerea electronilor în cavitate.

Înmulţind relaţia (2.9) cu ω se obţine:

( ) ( )( )td

tdIti

ωω

ω 00= (2.10)

sau, ţinând seama de relaţia (2.7) rezultă,


( )( )0

0

cos1 t

Iti

ωχω

+= (2.11)

Se observă că electronii ce se întorc grupaţi în cavitate alcătuiesc un curent variabil în timp, periodic. Relaţia (2.11) reprezintă legea de modulaţie în densitate sau legea de grupare a electronilor în spaţiul de grupare. Puterea medie adusă de fasciculului în cavitate depinde numai de componenta fundamentală a curentului periodic i(ω t). Puterea primită de câmpul de microunde din cavitate depinde de unghiul de zbor θ. Puterea maximă se obţine pentru

( )75,02 += NON πθ , N = 0, 1, 2 (2.12) condiţie care este o condiţie de sincronism strâns legată de relaţia (2.6).

2.2.3. Zonele de oscilaţie

Condiţia de sincronism asigură un anumit sincronism între momentul întoarcerii grupurilor de electroni şi faza oscilaţiei pe care aceştia o ,,prind” la întoarcerea lor în cavitate, sincronism necesar pentru ca majoritatea electronilor să fie frânată în câmpul de microunde; numai astfel interacţiunea câmp-electroni are drept efect, în medie, un aport pozitiv de energie de microunde.

Funcţionarea clistronului reflex este posibilă numai la sincronism sau în vecinătatea lui, astfel încât puterea generată de interacţiunea câmp-electron să fie pozitivă şi suficient de mare pentru a putea acoperi pierderile proprii precum şi necesarul de putere de microunde în exterior (semnalul util). Prin urmare, clistronul poate să oscileze numai în anumite zone ale variabilei θ , zone centrate în jurul valorilor optime, de sincronism.

Zonele de oscilaţie reprezintă domenii de variaţie a unghiului de tranzit în limitele cărora sunt satisfăcute condiţiile de autooscilaţie (fig.2.3.). Puterea generată de clistronul reflex poate fi reprezentată direct în funcţie de variabila UR . Explicaţia constă în analiza relaţiei (2.8) care poate fi scrisă sub forma:

∆∆

==Ue

mUdC

m

eU

eU

md 124

22 0

00

0

λπ

ωθ

[ ]radU

Ud

∆

⋅⋅= 0

0

31063,12λ

θ (2.13)

În practică pentru un clistron dat, mărimile din expresia (2.13.) sunt constante,

cu excepţia tensiunilor U0 şi U∆ . Pentru valoarea tensiunii U0 , de regulă prescrisă de


constructor (circa 200 – 300 V), rezultă că singura variabilă care influenţează timpul de zbor este UR :

RR UUUUU +=

−=≈

∆ 00

111θ (2.14)

Deci graficul din figura 2.3. poate fi ,,transformat” conform relaţiei (2.13) şi se obţine variaţia puterii în funcţie de tensiunea pe reflector (fig.2.4.). Ordinul zonelor unui clistron reflex este limitat superior de condiţia ca tensiunea de reflector să rămână negativă. În caz că această condiţie nu este respectată, electronii ajung la reflector, sunt absorbiţi, formând un curent de reflector (normal inexistent), situaţie în care, evident, clistronul nu mai oscilează. Factorul de grupare este legat direct de putere şi randament. Practic optimizarea puterii poate fi obţinută prin modificarea sarcinii sau prin ajustarea cuplajului cu sarcina. Situaţia ce se obţine va fi însă optimă numai pentru zona respectivă, deoarece la o sarcină dată valoarea factorului de grupare diferă de la o zonă la alta. Randamentul clistronului reflex este prezentat în relaţia (2.15), în care P este puterea generată de fasciculul de electroni.

000 IU

P

P

P==η (2.15)

Pentru zona N = 0 randamentul este de aproximativ 50%. În realitate zona N = 0 - în majoritatea cazurilor -, este de neatins deoarece zonei îi corespund tensiuni de reflector exagerat de mari, de ordinul miilor de volţi.

Considerând zone utilizate în mod normal, cu indici 3-5, randamentul unui clistron reflex este mult mai scăzut, de ordinul procentelor.

0 2π 4π 6π θ

Fig. 2.3. Zonele de oscilaţie ale clistronului reflex

N=0 N=1 N=2

P


Relaţia (2.15) reprezintă de fapt un ,,randament electronic“, în sensul că toată puterea adusă de fasciculul de electroni a fost considerată a fi puterea utilă. Randamentul real (raportat la sarcină) este mult mai mic deoarece nu toată puterea produsă de fluxul de electroni grupat este transmisă sarcinii, o parte consumându-se în interior. Trebuie avut în vedere că o fracţiune importantă a electronilor din flux sunt captaţi de pereţi, diafragme sau reflector, iar o parte din cantitatea de putere este disipată pe cavitate. În concluzie, clistronul reflex are un randament foarte mic (2-5)%, şi de aceea nu este folosit în aplicaţiile de putere.

2.2.4. Frecvenţa oscilaţiilor

În principiu, frecvenţa de oscilaţie a clistronului reflex este determinată de frecvenţa de rezonanţă a cavităţii rezonante existente în interiorul său.

Variaţia frecvenţei oscilaţiilor se poate face prin acord mecanic sau acord electronic.

Acordul mecanic constă în modificarea dimensiunilor cavităţii şi se poate realiza prin trei metode:

• acord inductiv; • acord capacitiv; • prin utilizarea unei cavităţi adiţionale (intermedieră între clistron şi sarcină). Tipul de acord precum şi forma cavităţii rezonante sunt în funcţie de banda de

acord necesară şi de frecvenţa de oscilaţie. Acordul prin procedee mecanice permite o ajustare a frecvenţei de rezonanţă în limitele a (5-10)%.

Acordul electronic se obţine prin modificarea tensiunii pe reflector. Frecvenţa de oscilaţie fs este riguros egală cu frecvenţa de rezonanţă f0 a cavităţii clistronului

N=0

N=1

N=2

U0 O -UR

P

Fig.2.4. Variaţia puterii în funcţie de UR


numai în centrele tuturor zonelor de frecvenţă depind de factorul de calitate în sarcină al cavităţii rezonante QS (fig.2.5.). În porţiunea centrală a zonelor, frecvenţa variază practic liniar cu tensiunea de reflector:

∆

∆⋅−≅

∆U

U

Qf

f RON

S

θ2

1

0

(2.16)

Panta caracteristicilor de frecvenţă creşte cu ordinul N al zonei:

( )275,0+≈∆∆

NU

f

R

(2.17)

variaţia relativă ce poate fi obţinută pe această cale este în general mică, de ordinul procentului.

Fig.2.5. Variaţia frecvenţei de oscilaţie în funcţie de tensiunea de reflector Efectul de variaţie a frecvenţei cu tensiunea de reflector se utilizează în sistemele de control automat al frecvenţei, la obţinerea semnalelor modulate în frecvenţă etc.. În principiu, se poate realiza atât modulaţia de amplitudine cu semnale dreptunghiulare, cât şi modulaţia de frecvenţă mai des răspândită. Semnalul de modulaţie se aplică pe reflector peste tensiunea UR ; astfel procesul de modulare se realizează cu consum neînsemnat de energie.

N=0

N=1

N=2

O -UR

∆f = fs – f0

Q1

Q2>Q1


În tabelul 2.1. se prezintă tipurile de clistroane reflex şi parametrii caracteristici ai acestora.

Tabelul 2.1. Parametrii caracteristici pe tipuri de clistroane reflex

Nr crt

Tipul de clistron reflex

Banda de frecvenţă (GHz)

Puterea de ieşire (mW)

U0 (V)

I0 (mA)

-UR (V)

Banda de acord

electronic (MHz)

Numărul zonei de oscilaţie (N)

1 Clistron în banda S, cu incintă de sticlă şi cavitatea externă

1,15-3,75

80-150

300

30

110-230

20

2 sau 3

2 Clistron metalic în banda X, cu cavitate internă

8,5-9,6

20-40

300

25

130-185

55

6 sau 7

3 Clistron metalic în banda V, cu cavitate internă

48-60

15-30

600

25

150-450

60-180

4 sau 5

4 Clistron metalic în banda C, de putere ridicată

3,5-4,5

2700

750

80

850

20

-

2.3. Magnetronul

Magnetronul este un tub electronic cu vid înaintat, care poate genera oscilaţii de frecvenţă foarte înaltă, a căror lungime de undă este de ordinul centimetrilor sau milimetrilor.

Magnetronul este utilizat pe scară largă ca oscilator de microunde, de putere mare şi cu randament ridicat, putând funcţiona în impulsuri (ca sursă de impulsuri de microunde în radiolocaţie şi în astronomie) sau în regim de radiaţie continuă ( ca sursă de oscilaţii continue pentru încălzire , de exemplu în cuptoarele cu microunde).

2.3.1. Construcţia şi funcţionarea

Există mai multe tipuri de magnetroane, cărora le sunt specifice diferite regimuri de oscilaţie: - magnetroane cu oscilaţii electronice (cu frecvenţă ciclotronică); - magnetroane cu rezistenţă negativă ( de tip dinatron); - magnetroane cu cavităţi rezonante.


Magnetronul cu cavităţi rezonante este cel mai răspândit. Construcţia simplificată, în secţiune transversală, a unui magnetron cu patru cavităţi rezonante este prezentată în figura 2.6.

0B

Fig.2.6. Secţiune transversală printr-un magnetron cu cavităţi rezonante 1- catod; 2- spaţiu de interacţiune; 3- pol anodic; 4- fantă; 5- cavitate rezonantă (rezonator); 6- anod (bloc anodic); 7- inel (bară conductoare); 8- sondă (buclă) de extragere a energiei.

Catodul este de formă cilindrică cu oxizi din bariu sau thor, cu o emisie

specifică mare, cu o mare rezistenţă mecanică a stratului de oxizi şi o înaltă conductibilitate electrică şi termică de suprafaţă.

La funcţionarea în impulsuri pe catod se aplică impulsuri de tensiune negative de ordinul kilovolţilor.

Anodul este format dintr-un cilindru masiv de cupru electrolitic, în care sunt practicate un număr par de cavităţi rezonante (în număr de 8 la 150, având forma de tip cilindric, vană sau fantă).

Pe măsură ce lungimea de undă scade numărul rezonatoarelor creşte. Toate rezonatoarele sunt legate între ele prin intermediul câmpurilor de înaltă frecvenţă şi al inelelor de legătură care îmbunătăţesc funcţionarea magnetronului.

Anodul este conectat la o sursă de tensiune continuă U0, pozitivă faţă de catod, astfel că în interiorul dispozitivului există un câmp electric E0, static şi radial. Magnetroanele sunt foarte sensibile la variaţia tensiunii anodice, astfel că la o scădere a tensiunii anodice cu 4,45 % puterea scade la jumătate.

Alimentarea filamentului se realizează în mai multe etape. Din aceste motiv alimentarea la filament trebuie prevăzută cu reglaj continuu sau în trepte.

1

2

3

4

5

6

7

8


Rezistenţa la rece a filamentului este de circa 10 ori mai mică decât la cald. Fie, astfel, un caz de alimentare la 6 V şi 30 A , în regim de lucru, când rezistenţa filamentului este de 0,2 Ω. La rece rezistenţa este de numai 0,02 Ω, ceea ce ar însemna la 6 V, un curent de 300 A. Curentul, maxim admisibil fiind de 150 A, filamentul ar fi distrus. Dacă se aplică, într-o primă etapă, o tensiune de 2,5 V, curentul de alimentare a filamentului este sub cel maxim admisibil, (numai 125 A), şi după un timp de încălzire de ordinul minutelor ( în catalogul de prezentare al magnetronului acest timp este precizat pentru fiecare tip de magnetron), filamentului i se poate aplica tensiunea nominală, pentru că datorită încălzirii, rezistenţa filamentului a crescut la valoarea de lucru ( valoare dată în catalog).

După stabilirea regimului de lucru la filament, se poate aplica tensiunea anodică. După aplicarea tensiunii anodice şi citirea curentului anodic se reduce tensiunea de filament conform indicaţiilor (curbelor) catalogului. Reducerea încălzirii la filament după apariţia curentului anodic este necesară, deoarece, o parte din electronii ce formează curentul anodic, se întoarc la catod, provocând o emisie secundară, şi deci este necesară reducerea puterii de încălzire la filament.

Există cazuri, în care funcţionarea are loc cu tensiunea de filament redusă la zero.

În timpul încălzirii catodului, tensiunea anodică trebuie să fie blocată. Aplicarea tensiunii anodice numai după încălzirea catodului este necesară pentru a împiedica distrugerea catodului.

După încălzire, în jurul catodului există un nor de electroni ce formează sarcina spaţială din jurul catodului. Câmpul electric produs de tensiunea aplicată pe anod acţionează asupra sarcinii spaţiale. Dacă s-ar aplica tensiunea anodică, când catodul ar fi rece şi deci sarcina spaţială nu ar exista, câmpul electric generat de tensiunea anodică ar acţiona direct asupra suprafeţei catodului şi l-ar putea deteriora.

Magnetroanele de putere mai mare sunt prevăzute cu răcire cu aer sau cu apă. Puterea absorbită de magnetron de la sursa de alimentare, se transformă în puterea utilă de microunde, iar restul în putere disipată (putere sub formă de căldură, ce încălzeşte magnetronul). La un randament de 60%, un magnetron de 5 KW putere utilă, absoarbe de la sursa de alimentare circa 8,3 KW şi trebuie să elimine prin sistemul de răcire 3 KW.

Instalaţia de protecţie şi automatizare trebuie să prevadă senzori pentru presiunea şi temperatura apei de răcire de la ieşirea din sistemul de răcire cu apă, cu posibilitatea deconectării tensiunii anodice, în caz de abatere de la condiţiile de lucru.

Magnetronul este închis într-o carcasă metalică dispusă între polii unui magnet al cărui câmp magnetic de inducţie B0 îndreptat de-a lungul axei anodului.

Fenomenele care apar la funcţionarea magnetronului sunt: - străpungerea; - zgomotul după impuls la ieşire; - radiaţia la catod; - abaterea frecvenţei; - factorul de târâre; - factorul de abatere.


Electronii emişi de catod se mişcă sub influenţa simultană a câmpului electric şi câmpului magnetic, câmpuri perpendiculare între ele. Asupra electronilor acţionează forţele Fm şi e care au expresiile:

0BveFm ×−= şi 0EeF e −= (2.17) unde e este sarcina electronului (e = -1.6·10-19 C). Datorită forţei Fm, traiectoriile electronilor capătă o curbură cu atât mai strânsă

cu cât inducţia B0 este mai mare. Sub acţiunea simultană a celor două forţe, electronii execută traiectorii

complicate, de forma unor cicloide, rotindu-se în jurul catodului şi inducând în rezonatoare un câmp de microunde.

Forţa câmpului de microunde în două cavităţi vecine diferă cu π şi, de aceea, oscilaţiile se numesc de tip π.

Câmpul de microunde, la care se iau în considerare numai componentele electrice, componenta tangenţială Et şi componenta radială Er, pătrunde în spaţiul de interacţiune pe o anumită adâncime unde interacţionează cu electronii emişi de catod.

Componenta tangenţială Et realizează schimbul energetic dintre electroni şi câmpul de microunde producând un fenomen de “sortare” a electronilor emişi de catod, iar componenta radială Er efectuează “selecţia de fază” prin aceasta asigurându-se condiţiile de transfer a energiei electronilor către câmpul de microunde.

Electronii din spaţiul de interacţiune nu constituie un nor de densitate constantă, ci formează grupări şi rarefieri dispuse alternativ. Porţiunile de densitate mare sunt numite “spiţe” deoarece grupările au forma unor spiţe care se rotesc în jurul catodului asemenea butucului unei roţi în jurul axului. Transferul optim de energie de la electroni la câmpul de microunde se realizează dacă în momentul trecerii spiţei prin dreptul unei fante E este frânant şi are valoare maximă. Pentru aceasta este necesar să existe un anumit raport între viteza unghiulară ω0 a electronului şi viteza unghiulară (pulsaţia) câmpului electromagnetic ωe, adică să fie îndeplinită o condiţie de sincronism.

Dacă viteza electronului este egală cu viteza de propagare a undei electromagnetice, în cazul modului de oscilaţie π timpul t necesar electronilor să ajungă de la o cavitate la alta, în spaţiul anod-catod, este egal cu o jumătate din perioada de oscilaţie T a câmpului electromagnetic, adică t = T/2.

Din expresia:

0

4

Nvt aπρ=

unde: ρa - este raza anodului; N - numărul de cavităţi; v0 - viteza tangenţială. rezultă expresia perioadei de oscilaţie:


0

4

NvT aπρ

= (2.18)

Întrucât v0 = ω0 · ρa se obţine:

02ωω

Ne = (2.19)

relaţie ce reprezintă o formă de exprimare a legii de sincronism. 2.3.2. Moduri (tipuri) de oscilaţie şi frecvenţe de oscilaţie

a)Moduri (tipuri) de oscilaţie Blocul anodic cu cele N cavităţi rezonante cuplate între ele poate fi considerat că

alcătuieşte o structură de întârziere a undelor electromagnetice de tipul buclă închisă. Presupunem că toate cavităţile rezonante sunt identice. O cavitate poate fi

privită ca o linie scurtcircuitată la un capăt care poate oscila pe frecvenţa fundamentală pentru lungimea λ/4 sau pe armonici pentru 3λ/4, 5λ/4 etc. Considerăm defazajul între două cavităţi ca fiind φ(n). Pentru un magnetron cu N cavităţi rezonante defazajul total în lungul blocului anodic va fi φ(n)·N = 2πn (n=0,1,2,3…).

Indicele n este numărul de lungime de undă care iau naştere în lungul circumferinţei blocului anodic, deci n =2π ρa / λ , el reprezentând indicele modului de oscilaţie. Pentru φ(n) = π rezultă n = N/2 ceea ce reprezintă modul fundamental de oscilaţie π .

Pentru un magnetron cu N=8 se obţin modurile de oscilaţie conform tabelului 2.2.

Tabelul 2.2. Modurile de oscilaţie pentru un magnetron cu 8 cavităţi rezonante

N=8 n 0 1 2 3 4 5 6 7 9

φ(n) 0 π /4 π /2 3π /4 π 5π /4 (-3π /4)

3π /2 (-π /2)

7π /4 (-π /4)

2 π (0)

Se observă că φ(n) are valori distincte numai până la modul n = N/2, celelalte moduri de oscilaţie, numite moduri degenerate, având aceleaşi valori în valoare absolută. Deci într-un magnetron cu N cavităţi rezonante vor fi N/2+1 moduri diferite de oscilaţie. În practică se evită funcţionarea magnetroanelor pe moduri degenerate. b) Frecvenţe de oscilaţie Frecvenţele diferitelor moduri de oscilaţie depind atât de frecvenţele de rezonanţă proprie ale cavităţilor, cât şi de tipul şi valoarea cuplajului între cavităţi.


Un sector din anodul unui magnetron are drept circuit echivalent un cauadripol nesimetric şi fără pierderi, care cuprinde circuitul rezonant corespunzător cavităţii L0, C0 şi capacitatea spaţială anod-catod CM (fig.2.7.) Frecvenţele de rezonanţă pot fi determinate din condiţia ca suma admitanţelor la bornele a b ale unui plan ce separă cavitatea de spaţiul de interacţiune să fie zero, adică 0=+ cavitateab YY (2.20) Se calculează abY luând ca referinţă curentul qI . Se poate scrie:

( )njqq eII ϕ−

− ⋅=1 ( )njqq eII ϕ⋅=+1

qqm III −= +1 11 −− −= qqm III

Fig.2.7. Circuitul echivalent al unui sector al anodului magnetronului Tensiunile la intrarea, respectiv la ieşirea cuadripolului vor fi:

mn

m

mn

m

Cj

IU

Cj

IU

ω

ω

=

= −

'

'

22

111

astfel că tensiunile între punctele a şi b se poate scrie:

1’ 2’

2 Iq+1

1 Iq-1

a b Iq

L0 C0

Iq

CM

Im-1

CM

Im


mn

gggg

mn

m

mn

mab Cj

IIII

Cj

i

Cj

IUUU

ωωω

+−−=−=−= +−− 111

2211 ''

( ) ( )[ ]

mn

njnj

Cj

eeabU

ω

ϕϕ +⋅=

−2

Admitanţa între a şi b va avea expresia:

( )[ ]n

mn

ab

gab

Cj

U

IY

ϕωcos12 −

== (2.21)

Se calculează admitanţa cavităţii rezonante:

−=

+=+=

2

20

0

0

1

100

n

ncav

nmn

CLcav

CjY

CjCJ

YYY

ωω

ω

ωω

(2.22)

Punând condiţia de rezonanţă (2.20), pe baza relaţiilor (2.21) şi (2.22) rezultă:

( )[ ]n

m

n

C

C

ϕ

ωω

cos121

0

0

−+

= (2.23)

c) Metode de separare a modurilor de oscilaţie O mărime importantă ce caracterizează funcţionarea magnetronului este “ separarea modurilor de oscilaţie” adică a intervalului dintre lungimile de undă corespunzătoare la două moduri vecine. Deoarece modul de oscilaţie π este cel mai utilizat, separarea modurilor se face în raport cu acesta. Pentru a evita salturi nedorite între moduri determinate de variaţiile tensiunilor de alimentare sau ale sarcinii este necesar ca separarea între noduri să fie cât mai mare. Dar în cazul blocurilor anodice cu cavităţi identice având cuplajul “natural” intervalul dintre două moduri vecine ( în special dintre modul π şi cel învecinat, n = N/2-1) este foarte mic, iar prin creşterea lui N acest interval scade şi mai mult. Salturile între moduri perturbă puternic funcţionarea magnetronului deteriorând puterea de ieşire şi randamentul. Pentru realizarea separării modurilor de oscilaţie se folosesc inele (benzi) de legătură sau cavităţi rezonante de două tipuri de dimensiuni dispuse alternativ.


Inelele sunt conductori metalici ce conectează electric polii anodici: un inel conectează între ei polii cu soţ, celălalt pe cei fără soţ. În cazul modului π inelele unesc puncte cu faze egale (cu potenţiale egale), astfel că prin ele nu trece curent de microunde. Între inele şi polul anodic cu care nu este cuplat se formează o capacitate suplimentară datorită căreia frecvenţa de oscilaţie scade.

Pentru modurile inferioare modului π, deoarece polii anodici sunt conectaţi împreună cu tensiuni de microunde diferite prin inele circulă curent de microunde. Astfel inelul se comportă ca o inductanţă conectată paralel cu inductanţa cavităţii rezonante astfel că are loc o creşterea a frecvenţei oscilaţiilor faţă de cazul absenţei inelelor.

În cazul folosirii cavităţilor de dimensiuni diferite, acestea se dispun alternativ constituind o structură de tip “soare răsare”. Separarea modurilor de oscilaţie este cu atât mai bună cu cât dimensiunile celor două tipuri de cavităţi diferă mai mult, dar prin aceasta scade eficienţa de interacţiune a spiţelor electronice cu câmpul de microunde.

2.3.3. Caracteristici de funcţionare a magnetronului a) Domeniul de lucru (regiunea de oscilaţie)

Un studiu mai detaliat al mişcării electronilor sub influenţa forţelor Fe şi Fm stabileşte condiţia ca electronii să ajungă la anod, condiţie reprezentată de o anumită relaţie între U0 şi B0 , relaţie de forma unei parabole (fig.2.8.) denumită parabola regimurilor critice ale magnetronului (parabola Hull).

Fig.2.8. Regimul critic la magnetron a) dependenţa I0 de B0; b) parabola regimurilor critice.

U0=3kV U0=2kV

I0

B0

a)

Ia = 0 Domeniul de lucru

Zonă impracticabilă

Ia > 0 Zonă inactivă (regim diodă)

B0

I0

Parabola Hull

Dreapta de sincronizare

b)


Generarea oscilaţiilor are loc în apropierea parabolei, în zona de blocare a curentului anodic (Ia = 0).

Electronii vor interacţiona cu câmpul de microunde. În funcţie de faza acestui câmp, o parte din electroni vor fi acceleraţi suplimentar, ajung la anod formând un curent anodic Ia; alţii vor fi frânaţi continuându-şi traiectoria în spaţiul de interacţiune. Statistic, numărul de electroni acceleraţi este egal cu cel al electronilor frânaţi. În medie efectul de frânare este predominant deoarece electronii cu “fază nefavorabilă” sunt rapid absorbiţi de anod, în timp ce electronii cu “fază favorabilă” îşi continuă evoluţia şi sunt supuşi frânării un timp mai îndelungat. Prin urmare, în medie se obţine un transfer de energie către câmpul de microunde.

b) Randamentul Viteza cu care electronul soseşte la anod, în regim critic, este suma vitezei de

translaţie v0 şi a vitezei tangenţiale vt potrivit relaţiilor:

oc

c

B

Ev 00 = ; Rvt ω=

unde: R este raza cercului pe circumferinţa căruia se află un punct

care descrie mişcarea electronului. Întrucât aceste viteze sunt egale (cazul cardioidă) viteza rezultantă vR = 2·v0 Energia cinetică, transformată la anod în energie disipată, are valoarea:

2

0

022

1

=

c

cD B

EmW (2.24)

Energia utilă reprezintă diferenţa între energia absorbită şi cea disipată,

2

0

00 2

2

1

−=

c

cu B

EmeUW (2.25)

iar randamentul este:

2

0

0

1

−==

o

c

c

o

D

u

B

B

U

U

W

Wη (2.26)

Deoarece randamentul se poate exprima şi prin raportul puterilor

a

u

P

P=η iar P = U·I0


unde: I0 - curentul mediu în magnetron în timpul funcţionării, rezultă expresia puterii utile sub forma:

−=

2

0

0000 1

B

B

U

UIUP c

ocu (2.27)

c) Caracteristicile statice Caracteristicile statice ale magnetronului sunt reprezentate prin curbele din figura 2.9., caracteristici determinate prin relaţia U0 = f(I0), având ca parametru constant, inducţia câmpului magnetic B0 .

Tensiunile electrice de alimentare sunt de ordinul kilovolţilor, iar curenţii determinaţi sunt de ordinul amperilor.

2.3.4. Utilizarea magnetronului în instalaţiile de încălzire cu microunde În ultima jumătate de secol, încălzirea cu microunde a obţinut rezultate remarcabile în industrie, medicină, ştiinţă şi uz casnic, amintind ca exemple de aplicaţie uscarea lemnului şi a hârtiei, polimerizarea răşinilor utilizate în fabricarea materialelor plastice, vulcanizarea cauciucului şi sudarea materialelor plastice, uscarea fibrelor, uscarea formelor de turnătorie, uscarea legumelor, pasteurizarea, sterilizarea produselor şi prepararea hranei, etc. Enumerăm câteva din avantajele încălzirii cu microunde: - randamentul energetic global este mai bun decât în cazul încălzirii cu combustibil;

B0 = 3080 Gs

4150

5100

6030

16 I0[A]

U0[kV] 13

Fig.2.9. Caracteristicile statice ale magnetronului


- condiţii de lucru mult mai bune comparativ cu mijloacele de încălzire clasice (nu se produce fum, praf şi nici încălzire externă);

- reducerea timpului de lucru; - încălzirea are loc în volum; - calitatea produselor este îmbunătăţită.

Efectul de încălzire este datorat câmpului electromagnetic. Un câmp electromagnetic de microunde determină încălzirea uniformă, în volum, a anumitor materiale nemetalice. Materialele de natură metalică, care au proprietatea de a reflecta microundele, nu pot fi încălzite cu ajutorul câmpului de microunde.

Încălzirea materialelor nemetalice este un fenomen datorat parţial proceselor specifice încălzirii materialelor dielectrice, şi anume: - pierderile prin conducţie (în cazul tuturor dielectricilor); - pierderi prin histerezis electric (mult mai importante în cazul dielectricilor polari).

La frecvenţele ridicate ale câmpului de microunde, nu orice moleculă dipolară

de dielectric poate urmări variaţiile atât de rapide ale câmpului electromagnetic astfel încât, în general, parametrii fizici, caracteristici încălzirii cu microunde nu pot fi determinaţi experimental.

S-a constatat experimental astfel, că moleculele dipolare de apă prezintă cele mai importante pierderi prin histerezis electric la frecvenţe specifice microundelor. În consecinţă, toate materialele ce conţin molecule de apă (de exemplu alimentele de origine vegetală sau animală care au până la 65% … 75% apa sub forma a milioane de molecule dipolare pe cm3) pot fi încălzite în volum, uniform şi rapid, cu ajutorul microundelor.

Se demonstrează că adâncimea de pătrundere a undei electromagnetice plane intr-un dielectric (δ = distanţa de-a lungul căreia 86,5 % din puterea intrată prin suprafaţa dielectricului se transformă în căldură) este dată de :

[ ]rtg

cmεδπ

λδ

⋅⋅=2

0 (2.28)

unde: λ0 [cm] - reprezintă lungimea de undă în aer; tg δ - reprezintă factorul de pierderi dielectrice; εr - reprezintă permeabilitatea electrică relativă a dielectricului. În relaţia (2.28), tg δ şi εr depind nu numai de proprietăţile dielectricul de

încălzit, ci şi de frecvenţa câmpului f , de temperatura θ şi de gradul de umiditate. De exemplu, în cazul apei, pentru f = 1 … 10 GHz şi θ = 20 … 1000 C, sunt

valabile relaţiile:

( )2,11082,11 9 −⋅≈ − ftgθ

δ (2.29)

θε 36.087 −≈r (2.30)


În consecinţă, întrucât pe parcursul încălzirii, parametrii materialului conţinând apa se modifică substanţial cu temperatura, iar pierderile prin histerezis scad odată cu evaporarea apei (încălzirea putând chiar înceta la evacuarea totală a acesteia) sarcina generatorului de microunde poate varia în limite largi.

Principala aplicaţie cu microunde constă în încălzirea, coacerea sau decongelarea rapidă a alimentelor. Avantajele acestui procedeu (reducerea cu până la 75% a timpului şi până la 50% a energiei necesare obţinerii aceluiaşi efect termic, întreţinerea simplificată prin auto-curăţire, etc.) sunt esenţiale în raport cu unele inconveniente ( cost relativ ridicat al echipamentului, încălzire slabă a elementelor sărace în apă, absenţa prăjirii şi a colorării superficiale, etc.).

În aplicaţiile industriale de încălzire cu microunde se utilizează magnetronul, capabil să asigure puteri de ieşire unitare (între 100 W … 25 kW), randamente între 55% … 65%) şi durate de viaţă medii de circa 3.000 ore net superioare altor dispozitive pentru microunde.

Prin convenţii internaţionale s-au atribuit în domeniul microundelor unele frecvenţe destinate exclusiv utilizărilor industriale, ştiinţifice sau medicale, ca de exemplu: 0.915 GHz, 2,37 GHz, 2,45 GHz, 5,86 GHz, 22,125 GHz şi altele.

Fig. 2.10. Cuptoare cu microunde a) tip radiator; b) tip ghid de unde (pentru materiale plane).

O instalaţie de încălzire cu microunde conţine în principal:

• un generator de microunde; • un “cuptor” (în care sunt dispuse materialele de încălzit); • elementele de interconectare (cablu coaxial sau ghiduri de undă de secţiune dreptunghiulară sau circulară).

a)

De la magnetron Ghid de undă

Material de încălzit

Role de ghidare

b)

Reflector

Antenă spirală

De la magnetron


“Cuptorul” care constituie elementul principal al instalaţiei de încălzire cu microunde, se realizează în trei variante constructive în funcţie de utilizare: - radiator de microunde (sub formă de corp parabolic având în focar o antenă de emisie specială), figura 2.10.a.;

- ghid de undă, figura 2.10.b.; - cavitatea rezonantă, figura 2.11.

În ultimul caz, cuptor de microunde sub formă de cavitate rezonantă, cel mai răspândit în prezent, construcţia cavităţii rezonante şi utilizarea dispersorului de microunde permit o încălzire medie uniformă a materialului din incintă. Forma şi mărimea cavităţii optimizează randamentul şi viteza de încălzire, depinzând însă în mod critic de tipul, forma şi mărimea materialului de încălzit.

Pentru instalaţia reprezentată în figura 2.11., având cuptorul realizat sub formă de cavitate rezonantă, este reprezentată schema electrică (fig.2.12.a.), care pune în evidenţă modul de alimentare al magnetronului de la reţeaua de curent alternativ de 220 V.

Transformatorul Tr se asigură atât alimentarea filamentului magnetronului, prin înfăşurarea secundară L2, cât şi alimentarea anodului cu tensiunea Ua ≈ 10 kV.

Fig.2.11. Cuptor cu microunde de tip cavitate rezonantă Schema echivalentă de alimentare a anodului este reprezentată în figura 2.12.b.,

care pune în evidenţă modul simplu de obţinere a înaltei tensiunii pentru alimentarea anodului, redresarea de monoalternanţă prin dioda D (diodă redresoare de înaltă tensiune) şi filtrarea capacitivă prin utilizarea capacităţii parazite Cp determinată de capacitate parazită a secundarului L2, capacitate anod-catod a magnetronului şi capacitate parazită de montaj.

Protecţia la radiaţii este asigurată prin utilizarea unor contacte de protecţie k1, k2 (fig.2.12.a.) în cazul deschiderii elementelor de acces în interiorul cuptorului.La cuptoarele de încălzire cu microunde de performanţă sunt utilizate sisteme speciale de protecţie şi automatizarea a instalaţiei.

Suport izolator cu produse pentru încălzit

Blindaj

Dispersor

Cavitate rezonantă

De la magnetron

Ghid de undă


Protecţia faţă de înalta tensiune de alimentare a anodului magnetronului (de ordinul zecilor de mii de volţi) este asigurată prin conectarea acestuia la masa instalaţiei (fig.2.12. a.).

În scopul evitării unor posibile efecte dăunătoare ale câmpului electromagnetic de microunde asupra corpului uman, cuptoarele cu microunde trebuie prevăzute prin construcţie, în mod obligatoriu, cu anumite dispozitive de protecţie, având atât rolul de a atenua puternic acest câmp în exteriorul cuptorului (blindaje şi garnituri speciale, eficace) cât şi pe cel de a bloca magnetronul la deschiderea uşii cuptorului. Astfel, de exemplu, un cuptor cu microunde corect conceput şi executat, trebuie să realizeze o putere radiată de cel mult 1 mW/cm2 la 5 cm de uşa de acces, închisă.

Fig 2.12. Alimentarea magnetronului

a) schema electrică de alimentare a magnetronului; b) schema echivalentă de alimentare a anodului magnetronului.

Instalaţiile de încălzire cu microunde pot fi relativ uşor automatizate, întrucât

necesită algoritmi de control şi comandă relativ simpli. În figura 2.13. este prezentată schema bloc simplificată a unui sistem de automatizare cu calculator pentru microunde pentru alimente.

Tastatura, cu un număr variabil de taste între 16 şi 18, permite introducerea datelor (ora şi minutul de start şi stop ale încălzirii, temperaturile necesare, unele informaţii codificate privind natura şi cantitatea materialelor sau temperatura finală a acestora, etc.). datele introduse sunt simultan afişate pe panoul de comandă şi apoi înmagazinate într-o memorie RAM.

Prin utilizarea unor traductoare adecvate sunt permanent asigurate ca date de intrare pentru microcalculatorul instalaţiei informaţii referitoare la: temperatura din interiorul cuptorului, condiţii de funcţionare a instalaţiei (închiderea uşilor, mărimea tensiunii de alimentare şi frecvenţa acesteia, etc.).

Programul înregistrat în memoria ROM conduce microcalculatorul astfel încât instalaţia să poată realiza o încălzire la temperaturi şi cu gradienţi optimizaţi în raport

- - L3 Cp D + +

L2 K;F1 F2

Magnetron 220V 50Hz L1

L3 Anod D

Tr K1 K2

Tempo-rizator

a)

+UA

La magnetron

-UK

Rp

b)


cu datele introduse. Uneori, programul din ROM este astfel conceput încât să sesizeze eventualele inadvertenţe ale datelor de intrare.

De remarcat că în cazul necesităţii introducerii ulterioare a unor noi funcţiuni de control şi comandă este suficient să se modifice doar programul din memoria ROM fără să se schimbe “hardware”-ul microsistemulului.

Fig.2.13. Sistem de automatizare cu calculator pentru

instalaţie de încălzire cu microunde

Concluzii:

Cu toate că există o schemă de principiu pentru instalaţiile de încălzire cu microunde, diversitatea lor constructivă este considerabilă. Se pun în evidenţă două categorii de instalaţii, cu condiţii şi deci cerinţe constructive, diferite: - instalaţii de putere mică (în mare parte pentru uz casnic); - instalaţii de putere mare (industriale).

Pentru prima categorie este necesar a să se realizeze, cât mai compact şi mai simplu, instalaţii cu preţ relativ scăzut.

Pentru instalaţiile industriale criteriul unui volum şi al unei greutăţi reduse nu este stringent; în schimb protecţia electromagnetică şi fiabilitatea, trebuiesc riguros urmărite.

Dintre cele două categorii de instalaţii de încălzire cu microunde, cea care prezintă o mai mare perspectivă pentru viitor este cea a instalaţiilor industriale, motivul esenţial constând în condiţiile din ce în ce mai severe cu privire la poluarea mediului.

MICROCALCULATOR

Micro- procesor

Memoria ROM

Memoria RAM

C O N V E R T OA R E

Interfaţă intrare

Interfaţă ieşire

Afişaj cu LED semnalizare

Traductoare şi tastatură

Circuite auxiliare

Semnale de control şi comandă

Ceas temp.

Afişare

Tuburi Pt Microunde_Cuptorul Cu Microunde

Documents

Transcript of Tuburi Pt Microunde_Cuptorul Cu Microunde