Ультразвуковой автогенератор

Ультразвуковой автогенератор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к ультразвуковой технике, в частности, к ультразвуковым генераторам для питания пьезоэлектрических и магнитострикционных преобразователей, и может найти применение в технологических процессах, например, при жидкостной очистке с применением воздействия ультразвуковых колебаний. Целью изобретения является повышение КПД генератора за счет обеспечения его работы на частоте преобразователя при изменении последней. Двухтактный усилитель мощности автогенератора выполнен на транзисторах 1 и 2, включенных по схеме с общей базой. На выходе усилителя включена первичная обмотка выходного трансформатора 3, к вторичной обмотке которого последовательно подключены ультразвуковой преобразователь 4/пьезоэлектрический/ с параллельно ему включенной компенсирующей реактивностью 5 и частью витков первичной обмотки входного трансформатора 6 между его концом А и отводом В. Кроме того, параллельно этой части витков подключена фазосдвигающая цепь 7, состоящая из параллельно соединенных катушки 8 индуктивности и конденсатора 9, а параллельно всей первичной обмотке входного трансформатора 6 подключен блок 10 шунтирования, обеспечивающий подстройку индуктивности фазосдвигающей цепи 7 с учетом активной электрической мощности, потребляемой преобразователем 4. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1489843 А 1 г5114 В 06 В 1/00 авиа."нм

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

f10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4188754//24-10 (22) 02.02.87 (46) 30.06.89. Бюл. № 24 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт токов высокой частоты им. В. П. Вологдина (72) В. П. Кремлевский, О. И. Бабиков, А. А. Степичев, В. В. Рудин, Б. В. Акиньшин и P. П. Провальский (53) 534.32 (088.8) (56) Патент ФРГ № 3126299, кл. В 06 В 1/00, опублик. 1983. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ АВТОГЕНЕРАТОР (57) Изобретение относится к ультразвуковой технике, в частности к ультразвуковым генераторам для питания пьезоэлектрических и магнитострикционных преобразователей, и может найти применение в технологических процессах, например при жидкостной очистке с применением воздействия ультразвуковых колебаний. Целью изобретения является повышение КПД генератора за

2 счет обеспечения его работы на частоте преобразователя при изменении последней.

Двухтактный усилитель мощности автогенератора выполнен на транзисторах 1 и 2, включенных по схеме с общей базой. На выходе усилителя вкл.очена первичная обмотка выходного трансформатора 3, к вторичной обмотке которого последовательно подключены ультразвуковой преобразователь 4 (пьезоэлектрический) с параллельно ему включенной компенсирующей реактивностью

5 и частью витков первичной обмотки входного трансформатора 6 между его концом

А и отводом В. Кроме того, параллельно этой части витков подключена фазосдвигающая цепь 7, состоящая из параллельно соединенных катушки 8 индуктивности и конденсатора 9, а параллельно всей первичной обмотке входного трансформатора 6 подключен блок 10 шунтирования, обеспечивающий подстройку индуктивности фазосдвигающей цепи 7 с учетом активной электрической мощности, потребляемой преобразователем 4. 2 ил.

1489843

Изобретение относится к ультразвуковой технике, в частности к ультразвуковым генераторам для питания пьезоэлектрических и магнитострикционных преобразователей, и может быть применено в технологических и роцессах, например, при жидкостной очистке с применением действия ультразвука. Работа преобразователя в режиме кавитации соп ровождается изменением его внутреннего сопротивления и резонансной частоты, причем уменьшению сопротивления соответствует некоторое понижение резонансной частоты, зависящее от параметров жидкой среды и самих преобразователей.

Цель изобретения — повышение К11Д за счет слежения частоты автогенератора за частотой преобразователя с плавной подстройкой фазовых соотношений.

На фиг. 1 показана электрическая схема автогенератора; на фиг. 2 — схема нелинейной шунтирующей цепи.

На выходе усилителя на транзисторах 1 и 2 включена первичная обмотка выходного трансформатора 3, к вторичной обмотке которого последовательно подключены ультразвуковой преобразователь 4 (в данном случае пьезоэлектрический) с параллельно включенной реактивностью 5 (в данном случае катушкой индуктивности) и частью витков первичной обмотки входного трансформатора 6 между выводами А и В. Параллельно этой части витков подключена фазосдвигаюшая цепь 7 в виде параллельно соединенных катушки 8 и конденсатора 9, а параллельно всей первичной обмотке трансформатора с выводами А и С подключена нелинейная шунтируюшая цепь 10.

Число витков части АВ обмотки трансформатора и полное число витков АС первичной обмотки выбраны для определенной степени насыщения транзисторов (и, таким образом, для изменения их динамических параметров эквивалентной выходной емкости и входного сопротивления при изменении тока нагрузки). Элементы фазосдвигающей цепи 7 обеспечивают индуктивный характер ее эквивалентного сопротивления на частоте последовательного резонанса преобразователя (резонансная частота контура 7 выбрана выше резонансной частоты преобразователя) и начальную компенсацию разности фаз отставания тока цепи нагрузки по отношению к току коллектора (за счет емкостного характера эквивалентного выходного сопротивления транзистора в режиме насыщения) и опережения тока эмиттера по отношению к току цепи нагрузки (за счет индуктивного характера сопротивления фазосдвигаюшей цепи). Нелинейная шунтируюшая цепь (например, с характеристикой обращенного диода типа варистора) обеспечивает требуемый суммарный нулевой баланс фаз в генераторе при изменении сопротивления и резонансной частоты преобразователя.

Требуемая степень шунтирования реализуется выбором соотношения чисел витков частей АВ и АС обмотки трансформатора 6.

Представленный на фиг. 2 вариант выполнения нелинейной шунтирующей цепи 10 характеризуется наличием соединенных определенным образом двух диодов 11 и 12, двух резисторов 13 и 14, один из которых пе10 ременного сопротивления, и двух транзисторов 15 и 16 разной проводимости, включенных по схеме усилителей тока. При этом резистор 13 обеспечивает плавную регулировку степени шунтирования первичной обмотки трансформатора 6 и, следовательно, плавную подстройку фазовых соотношений в генераторе для достижения равенства его частоты резонансной частоте преобразователя при ее изменении в реальных условиях.

Устройство работает следующим обра20 зом.

При уменьшении сопротивления акустической нагрузки происходит рост тока в цепи преобразователя и понижение его резонансной частоты. С ростом тока уменьшается сопротивление нелинейной шунтируюшей цепи, что обеспечивает уменьшение степени насыщения транзисторов и, таким образом, снижает рост эквивалентной емкости транзисторов, вносимой в контур. Эффективность шунтирования может изменяться чис30 лом витков первичной обмотки входного трансформатора. В результате обеспечивается автоматическое слежение за резонансной частотой преобразователя.

При увеличении сопротивления нагрузки устройство работает аналогично.

Нелинейная шунтируюшая цепь 10 работает следующим образом.

Увеличение тока нагрузки вызывает увеличение падения напряжения на резисторе

13 переменного сопротивления, увеличивая

4Q коллекторный ток транзисторов 15 и 16, шунтирующих первичную обмотку трансформатора 6. Степень шунтирования определяется положением движка резистора 13 и сопротивлением резистора 14. Применение транзисторов разной проводимости и диодов 11 и 12, включенных в обратном направлении, обеспечивает симметричное функционирование устройства на переменном токе. 3а счет этого обеспечивается плавная перестройка фазовых соотношений в генераторе и авто50 матическое поддержание равенства частоты генерации и резонансной частоты преобразователя, что способствует повышению КПД преобразователя.

Формула изобретения

Ультразвуковой автогенератор, содержащий двухтактный усилитель мощности на транзисторах, выходной трансформатор, 1489843

Составитель Ю..:(лешин

Редактор Л. Пчолинская Техред И. Версс Корректор М. (.амбор:кая

Змюз 3610/13 Тираж 421 Подписное

-(-(о

ВНИИПИ Государственного комитета но изобретениям и открытиям нри ГК11T (.(.(.Ð

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 45

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, (ë. Гагарингь 101

5 ультразвуковой преобразователь с ком пенсирующим элементом, фазосдвигающую цепь и входной трансформатор в цепи обратной связи, связанный по первичной обмотке с ультразвуковым преобразователем, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД за счет слежения частоты автогенератора за частотой преобразователя с плавной подстройкой фазовых соотношений, в него введена нелинейная шунтирующая цепь, эмиттеры транзисторов двухтактного усилителя мощности подключены к крайним выводам вторичной обмотки входного трансформатора, средний вывод которой соединен с базами транзисторов и с отрицательной шиной питания, положительная шина которого подключена к среднему выводу вторичной обмотки выходного трансформатора, крайние выводы которой соединены с коллекторами соответствующих транзисторов двухтактного усилителя мощности, ультразвуковой преобразователь подключен параллельно компенсирующему элементу и между одним вы6 водом первичной обмотки выходного трансформатора и средним выводом первичной обмотки входного трансформатора, который соединен с одним крайним выводом этой обмотки выходного трансформатора через

5 фазосдвигающую цепь, при этом нелинейная шунтирующая цепь выполнена в виде двух диодов, двух транзисторов и двух резисторов, коллекторы транзисторов прямой и обратной проводимостей подключены со0 ответственно через диоды, включенные в обратном и прямом направлениях, к другому крайнему выводу первичной обмотки входного трансформатора, базы транзисторов соединены с движком резистора переменного

15 сопротивления, один вывод которого подключен через резистор к эмиттерам транзисторов и непосредственно к другому выводу первичной обмотки выходного трансформатора, а другой вывод — к одному. крайнему выводу

20 первичной обмотки входного трансформатора.