Ультразвуковой автогенератор

ТЕНИ ДЕТЕЛЬСТВУ РСКОМ тельскии, ологичесБабиков,Акиньшин ТОГЕ фи ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР САНИЕ ИЗ(71) Всесоюзный научно-исследовпроектно-конструкторский и техкий институт токов высокой частим. В. П. Вологдина(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 счет обеспечения его работы на цастоте 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.Изобретение относится к ультразвуковой технике, в частности к ультразвуковым генераторам для питания пьезоэлектрических и магнитострикционных преобразователей, и может быть применено в технологических процессах, например, при жидкостной очистке с применением действия ультразвука. Работа преобразователя в режиме кавитации сопровождается 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 КПД 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 1 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 насьпцения) 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 10характеризуется наличием соединенных определенным образом двух диодов 11 и 12,двух резисторов 13 и 14, один из которых пе 10 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 вгенераторе для достижения равенства егочастоты резонансной частоте преобразователя при ее изменении в реальных условиях.Устройство работает следующим обра 20 зом,При уменьшении сопротивления акустической нагрузки происходит рост тока в цепи преобразователя и понижение его резонансной частоты. С ростом тока уменьшается сопротивление нелинейной шунтирующейцепи, что обеспечивает уменьшение степени насыщения транзисторов и, таким образом, снижает рост эквивалентной емкоститранзисторов, вносимой в контур. Эффективность шунтирования может изменяться чис 30 лом витков первичной обмотки входноготрансформатора. В результате обеспечивается автоматическое слежение за резонансной частотой преобразователя,При увеличении сопротивления нагрузкиустройство работает аналогично.Нелинейная шунтирующая цепь 10 работает следующим образом.Увеличение тока нагрузки вызывает увеличение падения напряжения на резисторе13 переменного сопротивления, увеличивая40 коллекторный ток транзисторов 15 и 16, шунтирующих первичную обмотку трансформатора 6. Степень шунтирования определяетсяположением движка резистора 13 и сопротивлением резистора 14. Применение транзисторов разной проводимости и диодов 11и 12, включенных в обратном направлении,обеспечивает симметричное функционирование устройства на переменном токе. За счетэтого обеспечивается плавнаяперестройкафазовых соотношений в генераторе и авто 50 матическое поддержание равенства частотыгенерации и резонансной частоты преобразователя, что способствует повышению КПДпреобразователя,Формула изобретения55Ультразвуковой автогенератор, содержащий двухтактный усилитель мощности на транзисторах, выходной трансформатор,1489843 Составитель Ю. АлешинРедактор Л. Пчолинская Техред И. Верее Корректор М. СамборскаяЗмвз 36 О/13 Тираж 421 11 одписнос1 Т СССоВНИИПИ Государственного комитета но изобретениям и открытиям нри ГКНТ СССР113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 45Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, 1 л. Гагарина, 101 5ультразвуковой преобразователь с компенсирующим 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 вы. 6волом первичной обмотки выходного трансформатора и средним выводом первичной обмотки входного трансформатора, который соединен с одним крайним выводом этой обмотки выходного трансформатора через 5фазосдвигающую цепь, при этом нелинейная шунтирующая цепь выполнена в виде двух диодов, двух транзисторов и двух резисторов, коллекторы транзисторов прямой и обратной проводимостей подключены со 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 20первичной обмотки входного трансформатора.