Изобретение относится к ультразвуковой технике, в частности к импульсным генераторам ультразвуковых колебаний с магнитострикционным вибратором, и может быть применено, например, в установках ультразвуковой очистки в качестве источника механических колебаний. The invention relates to ultrasonic engineering, in particular to pulsed generators of ultrasonic vibrations with a magnetostrictive vibrator, and can be used, for example, in ultrasonic cleaning plants as a source of mechanical vibrations.
Известен ультразвуковой импульсный генератор, содержащий выпрямительный мост, в цепь которого включен ограничительный резистор, колебательный контур, образованный накопительной емкостью и обмоткой магнитострикционного вибратора, коммутирующий тиристор, подключенный анодом к "+", а катодом к "-" моста, формирователь управляющих импульсов, выполненный на трансформаторе, вторичная обмотка которого соединена с управляющим электродом тиристора, а первичная включена последовательно с конденсатором и регулировочным резистором, причем к конденсатору и первичной обмотке параллельно подключен динистор. Known ultrasonic pulse generator containing a rectifier bridge, the circuit of which includes a limiting resistor, an oscillating circuit formed by the storage capacitance and the winding of a magnetostrictive vibrator, a switching thyristor connected by an anode to "+", and a cathode to "-" of the bridge, a control pulse shaper made on a transformer, the secondary winding of which is connected to the thyristor control electrode, and the primary is connected in series with a capacitor and an adjustment resistor, and to a dynistor is connected in parallel to the sensor and primary winding.
Недостатком данного генератора является высокое энергопотребление. В известном генераторе этот недостаток неустраним подбором величины сопротивления ограничительного резистора, поскольку эта величина выбирается, исходя из противоречивых требований: с одной стороны она должна быть велика, чтобы уменьшить потери, с другой стороны мала, чтобы обеспечить быструю зарядку емкостей при закрытом тиристоре (это важно для обеспечения требуемой по технологии частоты следования импульсов). The disadvantage of this generator is its high power consumption. In a well-known generator, this drawback cannot be eliminated by selecting the resistance value of the limiting resistor, since this value is selected on the basis of conflicting requirements: on the one hand, it must be large in order to reduce losses, on the other hand, it is small in order to ensure fast charging of capacitors when the thyristor is closed (this is important to ensure the pulse repetition rate required by the technology).
Целью изобретения является снижение энергопотребления, что достигается выполнением ограничительного резистора нелинейным, причем величина его сопротивления увеличивается с увеличением тока через него. В этом случае зарядка емкостей, требующая меньшего тока, происходит при малом сопротивлении резистора, а генерация ультразвука, сопровождающаяся большим током, - при большом сопротивлении. Поэтому при заданной частоте импульсов уменьшаются потери энергии на ограничительном резисторе. The aim of the invention is to reduce energy consumption, which is achieved by making the limiting resistor non-linear, and the magnitude of its resistance increases with increasing current through it. In this case, capacitance charging, requiring a lower current, occurs at a low resistance of the resistor, and ultrasound generation, accompanied by a large current, occurs at a high resistance. Therefore, at a given pulse frequency, energy losses at the limiting resistor are reduced.
На чертеже представлена схема предложенного устройства. The drawing shows a diagram of the proposed device.
Ультразвуковой импульсный генератор содержит мостовой выпрямитель 1, в цепь которого со стороны переменного тока включен ограничительный резистор 2, выполненный нелинейным, колебательный контур в составе накопительной емкости 3 и обмотки магнитострикционного вибратора 4, коммутирующий тиристор 5, а также формирователь управляющих импульсов, собранный на трансформаторе 6, вторичная обмотка которого подключена к управляющему электроду тиристора, а первичная соединена последовательно с конденсатором 7, образуя контур формирователя, параллельно которому включен динистор 8, соединенный с регулировочным резистором 9. The ultrasonic pulse generator contains a bridge rectifier 1, in the circuit of which from the AC side there is a non-linear limiting resistor 2, an oscillating circuit as part of the storage capacitance 3 and the magnetostrictive vibrator 4 winding, switching thyristor 5, as well as a control pulse shaper assembled on transformer 6 the secondary winding of which is connected to the thyristor control electrode, and the primary is connected in series with the capacitor 7, forming a shaper circuit, a pair allel which included Shockley diode 8 connected to the adjusting resistor 9.
Устройство работает следующим образом. От сети через резистор 2, мост 1 и обмотку вибратора 4 заряжается емкость 3. Одновременно через резисторы 2, 9 и первичную обмотку трансформатора 6 заряжается конденсатор 7 до напряжения включения динистора 8. Через динистор и первичную обмотку трансформатора происходит разряд конденсатора 7. Во вторичной обмотке наводится напряжение, отпирающее тиристор 5. Емкость 3 заряжается через открытый тиристор и обмотку вибратора, возбуждая ультразвуковые колебания. Обратная перезарядка емкости осуществляется через мост. Колебания продолжаются до тех пор, пока на управляющем электроде тиристора существует отпирающее напряжение. После его исчезновения, ток через тиристор становится меньше тока удержания и тиристор закрывается. Резистором 9 регулируется частота следования импульсов. Таким образом, работа устройства состоит из двух фаз: первая, когда происходит зарядка емкостей, и вторая, когда открывается тиристор. Ток, протекающий через резистор 2, в первой фазе меньше, чем во второй, поскольку в первой фазе он протекает по цепи с большим сопротивлением (в первой фазе через резистор 2, обмотку 4, емкость 3, а во второй - через резистор 2 и открытый тиристор, пренебрегая малым током через формирователь). Поэтому сопротивление резистора 2 в силу его нелинейности в первой фазе меньше, чем во второй. Следовательно, при обеспечении требуемой скорости зарядки конденсатора в первой фазе во второй будут меньшие потери энергии на резисторе 2 в сравнении с известным устройством, в котором сопротивление резистора 2 останется таким же, как и в первой фазе у предложенного устройства. The device operates as follows. A capacitance 3 is charged through the resistor 2, bridge 1 and the winding of the vibrator 4 from the network. At the same time, the capacitor 7 is charged through the resistors 2, 9 and the primary winding of the transformer 6 to the voltage of the dynistor 8. The capacitor 7 is discharged through the dinistor and the primary winding of the transformer. In the secondary winding the voltage is activated, unlocking the thyristor 5. The capacitance 3 is charged through the open thyristor and the winding of the vibrator, exciting ultrasonic vibrations. Reverse capacity reloading is carried out through the bridge. Oscillations continue until a trigger voltage exists at the thyristor control electrode. After its disappearance, the current through the thyristor becomes less than the holding current and the thyristor closes. Resistor 9 controls the pulse repetition rate. Thus, the operation of the device consists of two phases: the first when the capacitors are charging, and the second when the thyristor opens. The current flowing through resistor 2 is less in the first phase than in the second, because in the first phase it flows through a circuit with high resistance (in the first phase through resistor 2, winding 4, capacitance 3, and in the second through resistor 2 and open thyristor, neglecting low current through the shaper). Therefore, the resistance of the resistor 2 due to its nonlinearity in the first phase is less than in the second. Therefore, while ensuring the required charging speed of the capacitor in the first phase, the second will have less energy loss on the resistor 2 in comparison with the known device, in which the resistance of the resistor 2 will remain the same as in the first phase of the proposed device.
В силу изложенного, энергопотребление у предложенного устройства снижается. In view of the foregoing, the power consumption of the proposed device is reduced.
