Андреева О.А., Земцов А.И. Частный случай применения систем питания электронных устройств оптическим излучением в СВЧ-установках - Журнал «Электротехнические системы и комплексы»

Аннотация

Область применения систем питания оптическим излучением (СПОИ) значительно шире по сравнению с традиционными измерительными системами. Но, как и любая система питания, она характеризуется уровнем коэффициента полезного действия (КПД), по которому можно судить об эффективности работы в целом. Ключевым элементом СПОИ является фотовольтаический преобразователь (ФВП), который обеспечивает преобразование оптического излучения в электрическую мощность, необходимую для питания измерительных устройств и датчиков. ФВП с увеличенным КПД преобразования способен повысить эффективность работы всей системы питания, однако для этого необходимо выполнять условия равномерной засветки ФВП, помещенного в корпус. В основном это касается правильного согласования оптоволокна, по которому передается излучение, с корпусом, содержащим ФВП. Решением данной задачи является создание комбинированного волоконного тракта, состоящего из градиентного и ступенчатого многомодового волоконного световода (МВС). Помимо создания комбинированного волоконного тракта рекомендуется применять в системе специальные модовые фильтры, которые позволяют получить как воспроизводимое модовое распределение при стыковке, так и точные значения потерь в тракте. Полученная СПОИ обеспечивает достаточную эффективностью и надежность для того, чтобы применять её даже в высоковольтных сетях и устройствах. Так, например, в данной статье предлагается метод измерения температуры катода магнетрона на основе СПОИ. Приведена схема подключения СПОИ к аноду и описан принцип работы системы. В отличие от существующих на сегодняшний день методик, данный метод является более точным, осуществляет гальваническую развязку элементов и является абсолютно безопасным ввиду исключения металлических проводников. В ходе измерения представляется возможным регулировать мощность цепи накала, регулировать выходную мощность магнетрона и поддерживать оптимальный температурный режим его работы.

Ключевые слова

фотовольтаический преобразователь, система измерения, система питания оптическим излучением, световой поток, электрическая мощность, оптоволокно, магнетрон, температура, ток накала

Андреева Ольга Алексеевна – ассистент, кафедра электроснабжения промышленных предприятий, филиал Самарского государственного технического университета в г. Сызрани, Сызрань, Россия, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., https://orcid.org/0009-0000-5197-4508

Земцов Артем Иванович – канд. техн. наук, доцент, заведующий кафедрой, кафедра электроснабжения промышленных предприятий, филиал Самарского государственного технического университета в г. Сызрани, Сызрань, Россия, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., https://orcid.org/0000-0002-6358-2437

1. Характеристики систем питания электронных устройств с оптическим излучением / А.А. Соколовский, В.В. Моисеев, Д.И. Ковалев, А.И. Земцов // Электротехника. 2020. № 8. С. 42-45.

2. Соколовский А.А. Гибридные измерительные системы с питанием оптическим излучением // REDS: Телекоммуникационные устройства и системы. 2016. № 4(6). С. 493-496.

3. Соколовский А.А. Оптоэлектронные измерительные системы для высоковольтных установок на основе фотовольтаических преобразователей // Измерительная техника. 2019. № 8. С. 37-41. doi: 10.32446/0368-1025it.2019-8-37-41

4. Андреева О.А., Земцов А.И., Мигунова Л.Г. Имитационное моделирование системы питания электронных устройств оптическим излучением // Вопросы электротехнологии. 2024. № 2 (43). C. 71-75.

5. Пат. 200668 Российская Федерация, МПК H02S 40/30. Устройство питания электронных устройств оптическим излучением / Соколовский А.А., Моисеев В.В., Земцов А.И.; заявитель ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет». № 2020116854, заявл. 19.05.2020, опубл. 05.11.2020.

6. Андреева О.А., Земцов А.И., Мигунова Л.Г. Конструктивные особенности фотовольтаического преобразователя для систем питания оптическим излучением с увеличенным коэффициентом полезного действия // Электротехнические системы и комплексы. 2024. № 4 (65). С. 25-30. doi: 10.18503/2311-8318-2024-4(65)-25-30

7. Пат. 2844379 Российская Федерация, МПК H10F 71/127. Способ изготовления фотодиода / Земцов А.И., Андреева О.А., Федотов В.В.; заявитель ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет». № 2024139798, заявл. 26.12.2024, опубл. 29.07.2025

8. Портнов Э.Л. Новые типы оптических волокон в телекоммуникациях и их применение // T-Comm: телекоммуникации и транспорт. 2013. № 8(7). С. 96-98.

9. Poczekajlo P., Suszynski R., Antosz A. Review of the usage of fiber optic tech-nologies in electrical power engineering and a development outline in Poland // Energy Reports. 2024. Vol. 11. Pp. 5227-5234. doi: 10.1016/j.egyr.2024.04.068

10. Optical power monitoring systems for offshore wind farms: A literature review / S. Mohanty, A.K. Ramasamy, A. Mohanty, P.P. Mohanty, M.E.M. Soudagar, T.M.Y. Khan, E. Cuce // Sustainable Energy Technologies and Assessments. 2024. Vol. 72. doi: 10.1016/j.seta.2024.104029

11. Experimental study on practical application of optical fiber sensor (OFS) for high-temperature system / B. Kim, Y. Kim, Y. Lee, K.-E. Nam, J. Yoon, Y.-H. Shin, H. Kim, J. Lee, B.W. Lee // Nuclear Engineering and Technology. 2024. Vol. 56. Pp. 5182-5189. doi: 10.1016/j.net.2024.07.025

12. Zemtsov А.I., Andreeva O.A., Shumilov E.A. Electronic Devices Optical Radiation Power Supply System for Meas-uring Magnetron Cathode Temperature // International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manu-facturing. IEEE 2025. Pp. 772-776. doi: 10.1109/ICIEAM65163.2025.11028502

13. Куликов, А. А. Генератор на основе магнетрона для плазменных технологий // Электроника и микроэлектроника СВЧ. 2023. Т. 1. С. 542-545.

14. Design and analysis of series resonant converter for 30kW industrial magnetron / S.R. Jang, H.J. Ryoo, J.S. Kim, S.H. Ahn // IEEE Industrial Electronics Society. 2010. Vol. 19. Pp. 415-420. doi: 10.1109/IECON.2010.5674990

15. Development and optimization of high-voltage power supply system for industrial magnetron / S.R. Jang, H.J. Ryoo, S.H. Ahn, J.S. Kim, G.H. Rim // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2012. Vol. 59. Issue 3. Pp. 1453-1461. doi: 10.1109/TIE.2011.2163915

16. Novel foodstuff conveyor belts compound for energy sav-ing: the effect of microwave pre-heating and mixed filler-son mechanical properties / S. Limhengha, S. Limnararat, I. Jangchud, W. Sriseubsai // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2017. Vol. 12. No. 4. Pp. 1105-1110.

17. Пат. 19925 Российская Федерация, МПК G01R 31/25. Устройство для измерения температуры катодов электровакуумных приборов / А.И., Мещеряков В.М., Мобов Ю.В., Чаплыгин В.Г.; заявитель Производственный кооператив «Катод». №2001109943/20, заявл. 13.04.2001, опубл. 10.10.2001.

18. Hybrid fiber optic temperature sensor powered by optical radiation / А.А. Sokolovsky, A.I. Zemtsov, E.M. Shishkov, A.A. Kazantsev, D.I. Kovalev // International Journal of Emerging Trends in Engineering Research. 2019. Vol. 7. No. 12. Pp. 854-856. doi: 10.30534/ijeter/2019/217122019

Андреева О.А., Земцов А.И. Частный случай применения систем питания электронных устройств оптическим излучением в СВЧ-установках // Электротехнические системы и комплексы. 2025. № 4(69). С. 32-37. https://doi.org/10.18503/2311-8318-2025-4(69)-32-37

JATS XML

Подробности: Опубликовано: 29 декабря 2025 г.; Обновлено: 30 декабря 2025 г.; Просмотров: 18