合理的控制設(shè)備、正確的使用磁控管及輔助元件對于微波設(shè)備的正常順利運行及延長電子管使用壽命從而降低微波設(shè)備的運行成本有著重要的意義。各種設(shè)備因不同的設(shè)計目的而有各自的使用要求,但它們也具有以下幾個共同的特點。
如電源一般使用三相380V交流電;開機前要接好地線,并檢查所用電源相地線是否正確;確保冷卻及人身安全;開機前檢查各旋鈕應(yīng)在起始位置等。其內(nèi)容如下:
1、負(fù)載匹配
電子管式磁控管輸出的負(fù)載不論用何種形式的設(shè)備都要盡可能作到匹配,也就是它的駐波比應(yīng)盡可能小。駐波比大不但意味著功率反射的損失,使加工物料實際得到的功率減少,而且會引起磁控管陰極過熱,嚴(yán)重時甚至將陰極燒毀。從負(fù)載反射回來的功率還使波導(dǎo)內(nèi)駐波比增大,而駐波比越大,波導(dǎo)內(nèi)高頻場強也越強,嚴(yán)重時將會出現(xiàn)波導(dǎo)被打火擊穿的現(xiàn)象,或?qū)е麓趴毓芗八僬{(diào)管的輸出窗被燒毀。
對連續(xù)波磁控管而言,它能承受較大的負(fù)載失配,但最大負(fù)載失配不應(yīng)超過使用說明書中所規(guī)定的最大值,否則由于大量高頻能量反射回磁控管,使管子的高頻幅值大大下降,電子群聚焦變差,回轟電子增加,造成陽極溫度升高,在嚴(yán)重失配情況下,磁控管還會停振。所以,諧振腔的駐波比很大從許多方面來說都是很不利的,它能造成輸出功率的減少。當(dāng)負(fù)載駐波比無法降低時,為了保障電子管的安全使用,應(yīng)該采用環(huán)形器、隔離器或降低其運行功率。
以915MHz、30KW的條件為例:當(dāng)駐波比小于1:1時,可以在滿功率30KW下運行;當(dāng)駐波比為2.5時就應(yīng)降低陽極電流,使之在20~25KW下運行;當(dāng)駐波比為3時,功率應(yīng)降低到20KW以下運行。
2、設(shè)備在啟動過程中的控制
2.1磁控管的工作區(qū)
磁控管能否穩(wěn)定工作與操作人員的熟練程度關(guān)系很大。
CK——611型磁控管典型工作區(qū):
燈絲電流(預(yù)熱)
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115A
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115A
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115A
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燈絲電流(工作)
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100A
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98
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96
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陽極電壓(KV)
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12.5
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12.5
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12.5
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陽極電流(A)
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2.0
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2.4
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2.8
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輸出功率(KW)
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20
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20
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20
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負(fù)載電壓駐波比
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<3.2
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<2.5
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<3.2
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2.2陰極預(yù)熱和正確控制燈絲電源
陰極預(yù)熱(時間)是指在燈絲電壓加到正常工作值之后,直到陰極達到正常的電子發(fā)射所持續(xù)的一段時間,一般為3~5min。規(guī)定預(yù)熱時間是為了保證陰極達到管子正常工作的溫度,使管子工作正常。在使用說明書里規(guī)定了陰極的最短預(yù)熱時間。如果環(huán)境溫度比較低,應(yīng)適當(dāng)延長預(yù)熱時間。
陰極的作用是提供電子管正常工作所需要的電子,為此要將陰極加熱到一定的溫度。為了能在較低的溫度發(fā)射足夠的電子,往往在陰極材料中加入少量的活性物質(zhì),而這些物質(zhì)在工作溫度下將逐漸蒸發(fā),溫度越高,消耗得越快。溫度過低則又引起陰極發(fā)射不足而使電子管不能維持工作。為了使磁控管能有足夠的壽命,在電子管使用說明書上規(guī)定了燈絲電壓。由于磁控管中有這樣一些電子,從陰極一出發(fā)不是把能量交給高頻場,而是從高頻能量場作用回到陰極時速度仍大于零,即剩余從高頻場獲得的那部分動能。因此,出現(xiàn)了電子撞擊陰極得了額外的熱量的情況。這就是為什么在磁控管工作時要適當(dāng)降低燈絲電壓甚至將燈絲電源關(guān)掉的原因。回轟陰極的功率與磁控管輸入功率及輸出回路的負(fù)載駐波大小有關(guān)。在輸出回路負(fù)載失配的情況下,過大的回轟會使陰極過熱以致縮短了管子的工作壽命,甚至可能將陰極燒毀。同一只磁控管工作于不同的功率時,要根據(jù)管子使用說明書上給出的規(guī)范加不同的燈絲電壓。操作中,在磁控管加上高壓以后,要降低燈絲電壓,(有時甚至全部切斷燈絲電源)。降低多少,各個磁控管有具體規(guī)定。如果降低太少,會引起陰極過熱而影響管子的壽命;降低太多又將使陰極欠熱而引起電子發(fā)射不足,造成工作不穩(wěn)定、跳?;虼蚧鸬痊F(xiàn)象,同樣影響管子的壽命;因此,燈絲電壓的調(diào)節(jié),對管子的壽命影響很大。磁控管在進行不同的工作時應(yīng)有不同的燈絲電壓,而預(yù)熱的電壓則相同。速調(diào)管在接通燈絲經(jīng)預(yù)熱后即可加上直流電壓,不必再調(diào)節(jié)燈絲電壓。
電阻與溫度有關(guān),燈絲在不工作時的電阻低于其工作發(fā)熱時的電阻十余倍,這是因為在啟動時的瞬態(tài)過程中,燈絲的冷態(tài)電阻為熱電阻的1/10以下。例如:見表
狀態(tài)
型號
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冷態(tài)電阻
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熱態(tài)電阻
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CK-611
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0.01Ω
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0.1Ω
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CK-619
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0.027Ω
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0.23Ω
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所以,在接通燈絲的瞬間將會產(chǎn)生很大的沖擊電流。沖擊電流過高,燈絲與引出桿連接處會因過熱而熔斷。另外,燈絲電流所產(chǎn)生的磁場與管子工作磁場所產(chǎn)生的磁力,可能使脆弱的燈絲受力而損壞。與普通白熾燈不同,白熾燈的鎢絲很細(xì),質(zhì)量小,因此,其熱容量很小,所以通電后能迅速達到溫度的平衡。而在微波電子管中,陰極一般都有相當(dāng)大的熱容量,燈絲是在電流較大的情況下達到工作溫度,并需要一定的預(yù)熱時間。這時,如果不采取適當(dāng)?shù)拇胧?,則往往會使燈絲燒斷。為了防止燈絲在接通起始時超過規(guī)定的電流,可以在燈絲電流的輸入處設(shè)置零點開關(guān),使得只有當(dāng)調(diào)壓器到零位時才有燈絲電流,然后再將其緩慢地加到額定值。在改造組裝設(shè)備時,最好采用專門設(shè)計的專門變壓器以限制其瞬時的沖擊電流,或在燈絲電源中串接一定數(shù)值的電阻來限制瞬時電流。最大允許的瞬時值在磁控管的說明書中有說明,其數(shù)值一般為額定工作電流的2~3倍,預(yù)熱時間及最大瞬時電流值下,電子管可以承受幾千次以至上萬次接通與斷開。
3、設(shè)備運行中磁控管工作應(yīng)注意的問題
在使用磁控管的過程中,雖然按規(guī)定要求調(diào)整燈絲電壓,使之維持在正常工作溫度,但下列因素仍然會影響管子的工作狀態(tài),甚至?xí)p壞管子。
3.1非模工作
磁控管一般被設(shè)計在π模工作,這是因為這種情況下所需陽極電壓最低,高頻場對電子的相位聚焦好,管子的效率高。但一旦磁控管工作在非π模時,電子的相位聚焦變差,回轟電子數(shù)劇增,陰極嚴(yán)重過熱,發(fā)射物大量蒸發(fā),陽極壽命縮短。若發(fā)現(xiàn)磁控管工作在非模時,應(yīng)立即降低陰極電壓,重新啟動。
3.2打火
一般磁控管或多或少會產(chǎn)生打火,造成打火的原因有:
1、管內(nèi)存有殘存氣體,管子長期存放不用,真空度降低。
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2、陰極偏心
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3、陰極溫度過高,產(chǎn)生蒸發(fā),陰極表面污染
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4、管子存有寄生振蕩
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5、負(fù)載嚴(yán)重失配
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6、陰極發(fā)射不足
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磁控管一旦發(fā)生打火,振蕩立即停止,緊接著電子回轟停止,這樣造成陽極溫度降低。如果陽極溫度降低到已經(jīng)不能維持管子正常工作,則又進一步引起打火,打火造成陽極溫度進一步降低,如此惡性循環(huán),最終使管子損壞。如果輕微打火,而陰極仍能維持管子正常工作,那么陰極就有可能恢復(fù)正常工作狀態(tài)。
在使用過程中,一旦出現(xiàn)打火,應(yīng)馬上切斷陽極高壓重新啟動。重新啟動時要密切注意燈絲電壓是否已經(jīng)恢復(fù)到給定值,因為燈絲電壓在未恢復(fù)前,重新啟動高壓時,會造成再次打火,這樣對管子十分不利。
3.3磁控管振蕩現(xiàn)象
在整機調(diào)試過程中,有時可能會出現(xiàn)磁控管的“振蕩”現(xiàn)象,也就是當(dāng)磁控管處于某工作點時,陽極電流會出現(xiàn)激烈的抖動。這種抖動幅度很小,頻率很高,比一般的擺厲害得多。在激烈抖動的同時,有時還能聽到電源內(nèi)發(fā)出“嗡翁”的響聲,這種現(xiàn)象我們稱之為“振蕩”或“共振”。CK-611、CK-147磁控管有時會出現(xiàn)這種現(xiàn)象。振蕩輕重不一,有時不太明顯,有時出現(xiàn)振蕩后繼續(xù)調(diào)節(jié)磁控管電流時還能繼續(xù)上升,沖過振蕩點后還能繼續(xù)工作。有時就沖不過去。這時如繼續(xù)調(diào)節(jié)磁控管電流,電源就跳閘。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因是:電流本身與磁控管沒有協(xié)調(diào)好,包括線路布置。電源內(nèi)阻和磁控管的工作狀態(tài),三者出現(xiàn)在某一條件下,就會出現(xiàn)“振蕩”。
只要適當(dāng)調(diào)整,“振蕩”現(xiàn)象即可消除,或移到正常工作之外,其辦法有:
① 磁控管與電源交換位置,如有兩個電源,可以交換電源之間的位置。
② 改變電源內(nèi)阻,用改變磁場回路中電容或電阻的方法來改變電源的內(nèi)阻,亦能消除振蕩現(xiàn)象。
③ 調(diào)節(jié)反饋線圈的反饋量。為了穩(wěn)定磁控管的工作,在磁場中加入了陽極電流的負(fù)反饋,這是非常必要的。反饋量多少對于穩(wěn)定磁控管的工作起著重要的作用。反饋量太小起不到反饋作用,反饋量太大也會引起磁控管的工作不穩(wěn)定,在一般情況下,我們采用2/3反饋。如果出現(xiàn)了“振蕩”現(xiàn)象,減少反饋量,把原2/3反饋改為1/3反饋,也可消除“振蕩”。管子之間距離不能太近。另外,任何磁性材料(如鐵、鎳、鐵鎳合金等)靠近管子,都會使磁場退磁。一般管子與管子之間的距離至少應(yīng)大于15cm。
4、冷卻控制
小功率的磁控管其輸出功率在1KW以下,為了便于使用,通常采用強迫風(fēng)冷。大功率磁控管及多腔速調(diào)器一般需要通過水冷卻,其陰極燈絲引出部分及輸出窗還要同時進行強迫風(fēng)冷。在有塵埃的場所應(yīng)采用有過濾器的吹風(fēng)機。
目前國內(nèi)只有915MHz和2450MHz被廣泛應(yīng)用,在較高的兩個頻段還沒有合適的大功率工業(yè)設(shè)備。將微波化學(xué)與污水處理相結(jié)合是潤澤東方的一項獨創(chuàng)專利技術(shù)。2005年,我公司的第三代換代產(chǎn)品突破性地采用了脈沖微波,較第二代設(shè)備而言,單機電機功率由原來的20kw降至0.5kw,峰值功率由原來的17kw大幅提升至417kw,大大降低了電耗,這不得不說是一項歷史性的突破,潤澤東方人再一次成為節(jié)能技術(shù)的先鋒軍。
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