RU15057U1

RU15057U1 - DEVICE FOR CONTROL OF THE ULTRASONIC GENERATOR

Info

Publication number: RU15057U1
Application number: RU2000105835/20U
Authority: RU
Inventors: Б.А. Багинский; В.К. Жуков; В.В. Редько
Original assignee: Томский политехнический университет
Priority date: 2000-03-10
Filing date: 2000-03-10
Publication date: 2000-09-10

Abstract

Устройство для управления ультразвуковым генератором, включающим последовательно соединенные управляемый выпрямитель и инвертор, содержащее задающий генератор, датчик выходного параметра, распределитель импульсов, последовательно соединенный с ним усилитель-формирователь, подключенный к инвертору, отличающееся тем, что в качестве датчика выходного параметра использован трансформатор со средней точкой, один из крайних выводов которого соединен через компенсирующий двухполюсник с общим выводом инвертора и нагрузки, другой крайний вывод первичной обмотки соединен со вторым выводом нагрузки, средний вывод нагрузки трансформатора соединен со вторым выводом инвертора, а вторичная обмотка трансформатора подключена к задающему генератору, причем между задающим генератором и распределителем импульсов включен модулятор.A device for controlling an ultrasonic generator, including a controlled rectifier and an inverter connected in series, containing a master oscillator, an output parameter sensor, a pulse distributor, an amplifier-shaper connected to it in series connected to the inverter, characterized in that a transformer with an average transformer is used as an output parameter sensor point, one of the extreme conclusions of which is connected through a compensating two-terminal with a common output of the inverter and the load, the other extreme A output of the primary winding connected to the second terminal of the load, the average output load of the transformer is connected to the second terminal of the inverter and the secondary winding of the transformer is connected to the master oscillator, wherein between the master oscillator and the distributor pulses included modulator.

Description

Полезная модель относится к нреобразовательной технике и может быть использована для интенсификации технологических процессов с использованием ультразвука.The utility model relates to non-educational technology and can be used to intensify technological processes using ultrasound.

Известно устройство для управления тиристорным преобразователем частоты Авторское свидетельство СССР № 1573513, мпк5 Н 02 М 5/ 22, 1990, Бюл. № 23, выбранное в качестве прототипа, содержащее управляемый задающий генератор, командный блок, распределитель импульсов управления вентилями инвертора, датчик выходного параметра преобразователя, блок управления выпрямителем преобразователя, содержащий синхронизатор с питающей сетью переменного напряжения, a также счетчик с дешифратором, сумматор, электронный коммутатор, электронный ключ, дифференциальный и управляемый интеграторы.A device for controlling a thyristor frequency converter A copyright certificate of the USSR No. 1573513, mpk5 N 02 M 5/22, 1990, Bull. No. 23, selected as a prototype, containing a controlled master oscillator, a command unit, a pulse distributor for controlling the inverter valves, a converter output parameter sensor, a converter rectifier control unit containing a synchronizer with an AC voltage supply network, as well as a counter with a decoder, an adder, an electronic switch , electronic key, differential and controlled integrators.

Недостатком известного устройства является невысокая эффективность работы, так как тиристорный преобразователь частоты работает на частоте электрического резонанса нагрузки, что видно из описания изобретения. Нагрузка (ультразвуковой преобразователь) имеет электрическую схему замещения, состоящую из, параллельно включенных, собственного электрического реактивного сопротивления (индуктивности для магнитострикционного и емкости для пьезокерамического преобразователей) и электрического аналога колебательной механической ветви. ПоэтомуA disadvantage of the known device is its low efficiency, since the thyristor frequency converter operates at a frequency of the electrical resonance of the load, which can be seen from the description of the invention. The load (ultrasonic transducer) has an electrical equivalent circuit consisting of, in parallel, its own electrical reactance (inductance for magnetostrictive and capacitance for piezoceramic transducers) and an electrical analogue of an oscillating mechanical branch. therefore

электрический и механический резонанс не совпадают. Работа ультразвукового генератора не на механическом резонансе снижает эффективность работы ультразвукового преобразователя. Донской А. В., Келлер О. К., Кратыш Г.С., Ультразвуковые электротехнологические установки. - Л.: Энергоиздат, 1982, стр.73, стр. 57 -58.electrical and mechanical resonance do not match. The operation of an ultrasonic generator not at mechanical resonance reduces the efficiency of the ultrasonic transducer. Donskoy A.V., Keller O.K., Kratysh G.S., Ultrasonic Electrotechnological Installations. - L .: Energoizdat, 1982, p. 73, pp. 57-58.

При работе ультразвукового генератора (преобразователя частоты тиристорного или другого, работающего на ультразвуковую нагрузку) в установках ультразвуковой очистки, в непрерывном режиме, возникают факторы, снижающие эффективность очистки. Одним из таких факторов является возникновение, в непосредственной близости от излучателя (ультразвукового преобразователя), экранирующей области, состоящей из множества кавитационных и пульсирующих пузырьков, что снижает качество очистки Келлер О. К., Кратыш Г.С., Лубяницкий Г. Д. Ультразвуковая очистка. Л.: Машиностроение (Ленинградское отделение), 1977, стр. 52.During operation of an ultrasonic generator (thyristor frequency converter or another operating on an ultrasonic load) in ultrasonic cleaning installations, in a continuous mode, factors arise that reduce the cleaning efficiency. One of such factors is the occurrence, in the immediate vicinity of the emitter (ultrasonic transducer), of a shielding region consisting of many cavitation and pulsating bubbles, which reduces the quality of cleaning Keller O.K., Kratysh G.S., Lubyanitsky G. D. Ultrasonic cleaning up. L .: Engineering (Leningrad branch), 1977, p. 52.

Задачей полезной модели является повышение эффективности работы ультразвукового генератора.The objective of the utility model is to increase the efficiency of the ultrasonic generator.

Это достигается тем, что в устройстве для управления ультразвуковым генератором, включающим последовательно соединенные управляемый выпрямитель и инвертор, содержащее управляемый задающий генератор, датчик выходного параметра, распределитель импульсов, последовательно соединенный с ним усилитель- формирователь, подключенный к инвертору.This is achieved by the fact that in the device for controlling an ultrasonic generator, comprising a serially connected controlled rectifier and an inverter, containing a controlled master oscillator, an output parameter sensor, a pulse distributor, an amplifier-former connected in series with it, connected to the inverter.

,S, S

2 2

согласно полезной модели, в качестве датчика выходного параметра использован трансформатор со средней точкой, один из крайних выводов которого соединен через компенсирующий двухполюсник с общим выводом инвертора и нагрузки, другой крайний вывод первичной обмотки соединен со вторым выводом нагрузки. Средний вывод нагрузки трансформатора соединен со вторым выводом инвертора, а вторичная обмотка трансформатора подключена к задающему генератору, причем, между задающим генератором и распределителем импульсов включен модулятор.according to a utility model, a transformer with a midpoint is used as a sensor of the output parameter, one of the extreme terminals of which is connected through a compensating two-terminal to a common terminal of the inverter and the load, the other extreme terminal of the primary winding is connected to the second terminal of the load. The middle terminal of the transformer load is connected to the second terminal of the inverter, and the secondary winding of the transformer is connected to the master oscillator, and a modulator is connected between the master oscillator and the pulse distributor.

Датчик выходного параметра содержит трансформатор со средней точкой и компенсирзоощий реактивный двухполюсник, включенными между инвертором и нагрузкой таким образом, что во вторичной обмотке трансформатора наводится ЭДС, пропорциональная току в механической ветви нагрузки. Задающий генератор настраивается на максимум этой ЭДС и тем самым ультразвуковой генератор работает на механическом резонансе нагрузки, что повышает эффективность его работы Донской А. В., Келлер О. К., Кратыш Г.С., Ультразвуковые электротехнологические установки. - Л.: Энергоиздат, 1982, стр. 95-96.The output parameter sensor contains a transformer with a midpoint and a compensating reactive bipolar connected between the inverter and the load in such a way that an EMF is induced in the secondary winding of the transformer, proportional to the current in the mechanical branch of the load. The master oscillator is tuned to the maximum of this EMF and thereby the ultrasonic generator operates at mechanical load resonance, which increases the efficiency of its work Donskoy A.V., Keller OK, Kratysh G.S., Ultrasonic Electrotechnological Installations. - L .: Energoizdat, 1982, pp. 95-96.

Введением модулятора, в цепь управления инвертором, обеспечивается амплитудно - модулированное питание нагрузки, которое позволяет снизить или полностью исключить образование экранирующей области, что также повышает эффективность работы ультразвукового генератора Келлер О. К., Кратыш Г.С., Лубяницкий Г. Д. Ультразвуковая очистка. Л.: Машиностроение (Ленинградское отделение), 1977, стр. 52. На ФигЛ. представлена функциональная схема ультразвуковогоBy introducing a modulator into the control circuit of the inverter, an amplitude-modulated load supply is provided, which allows to reduce or completely eliminate the formation of a shielding region, which also increases the efficiency of the ultrasonic generator Keller O.K., Kratish G.S., Lubyanitsky G. D. cleaning up. L .: Engineering (Leningrad branch), 1977, p. 52. In Fig. Functional diagram of ultrasound

генератора.generator.

Ультразвуковой генератор состоит из питающегося от сети управляемого выпрямителя 1, подключенного к нему инвертора 2, датчика выходного параметра 3, включенного между инвертором и нагрузкой 4, управляемого задающего генератора 5, модулятора 6, распределителя импульсов 7 с выходным усилителем - формирователем 8, связанным с управляющими переходами ключевых элементов инвертора 2. Задающий генератор 5 подключен к датчику выходного параметра 3, а модулятор 6 включен между задающим генератором 5 и распределителем импульсов 7. Причем датчик выходного параметра 3 состоит из реактивного двухполюсника Zk и трансформатора со средней точкой, один из крайних выводов которого соединен через компенсирующий двухполюсник с общим выводом инвертора 2 и нагрузки 4, другой крайний вывод первичной обмотки соединен со вторым выводом нагрузки, средний вывод трансформатора соединен со вторым выводом инвертора 2, а вторичная обмотка трансформатора подключена к задающему генератору 5.The ultrasonic generator consists of a network-driven controlled rectifier 1, an inverter 2 connected to it, an output parameter sensor 3 connected between the inverter and the load 4, a controlled master oscillator 5, a modulator 6, a pulse distributor 7 with an output amplifier - former 8 associated with the control the transitions of the key elements of the inverter 2. The master oscillator 5 is connected to the sensor of the output parameter 3, and the modulator 6 is connected between the master oscillator 5 and the pulse distributor 7. Moreover, the sensor is output Parameter 3 consists of a reactive two-terminal Zk and a transformer with a midpoint, one of the extreme terminals of which is connected through a compensating two-terminal with a common terminal of inverter 2 and load 4, the other extreme terminal of the primary winding is connected to the second terminal of the load, the middle terminal of the transformer is connected to the second terminal inverter 2, and the secondary winding of the transformer is connected to the master oscillator 5.

Управляемый выпрямитель 1 питает инвертор 2, к которому через датчик выходного параметра 3 подключена нагрузка 4. Датчик выходного параметра 3 выдает ЭДС, пропорциональную току в механической ветви нагрузки (ультразвукового преобразователя), по которому задающий генератор 5 настраивается на частоту, соответствующей механическому резонансу нагрузки. Модулятор 6 вносит в сигнал управления инверторомThe controlled rectifier 1 feeds the inverter 2, to which a load 4 is connected through the sensor of the output parameter 3. The sensor of the output parameter 3 gives an EMF proportional to the current in the mechanical branch of the load (ultrasonic transducer), by which the master oscillator 5 is tuned to a frequency corresponding to the mechanical resonance of the load. The modulator 6 contributes to the control signal of the inverter

4 4

амплитудную модуляцию. Распределитель импульсов 7 распределяет импульсы управления от модулятора на усилитель- формирователь 8 венте л ей инвертора 2.amplitude modulation. The pulse distributor 7 distributes the control pulses from the modulator to the amplifier-former 8 of the inverter 2.

Компенсирующим двухполюсником ZK, нагрузкой 4 и двумя полуобмотками трансформатора, датчика выходного параметра 3, образован мост. При выполнении условияA compensating two-terminal ZK, load 4 and two half-windings of the transformer, output parameter sensor 3, a bridge is formed. When the condition is met

Wa..,Wa ..,

Wa-b, Wc-d - количество витков полуобмоток а-Ь и c-d соответственно,Wa-b, Wc-d - the number of turns of the semi-windings a-b and c-d, respectively,

Izk, 1нэ - токи через компенсирующий двухполюсник и электрическую ветвь нагрузки соответственно, во вторичной обмотке трансформатора индуцируется ЭДС, пропорциональная току в механической ветви нагрузки 4. Задающий генератор 5, генерирует частоту, соответствующую максимуму ЭДС с датчика выходного параметра 3, а значит максимуму тока через механическую ветвь нагрузки. Тем самым, ультразвуковой генератор работает на механическом резонансе нагрузки.Izk, 1ne - currents through the compensating two-terminal network and the electrical load branch, respectively, in the secondary winding of the transformer an EMF is proportional to the current in the mechanical branch of the load 4. The master oscillator 5 generates a frequency corresponding to the maximum EMF from the sensor of output parameter 3, and therefore the maximum current through mechanical load branch. Thus, the ultrasonic generator operates on mechanical load resonance.

Предлагаемая полезная модель позволяет повысить эффективность работы ультразвукового генератора. 5The proposed utility model improves the efficiency of the ultrasonic generator. 5

Claims

A device for controlling an ultrasonic generator, including a controlled rectifier and an inverter connected in series, containing a master oscillator, an output parameter sensor, a pulse distributor, an amplifier-former connected in series with it, connected to the inverter, characterized in that a transformer with an average transformer is used as an output parameter sensor point, one of the extreme conclusions of which is connected through a compensating two-terminal with a common output of the inverter and the load, the other extreme A output of the primary winding connected to the second terminal of the load, the average output load of the transformer is connected to the second terminal of the inverter and the secondary winding of the transformer is connected to the master oscillator, wherein between the master oscillator and the distributor pulses included modulator.