Система осцилляции

Система осцилляции

Осциллятором называют систему, в которой периодически совершается повторение какого-либо показателя. Осцилляторы в технике играют важную роль, так как любая физическая система представляется в виде осциллятора. Элементарными осцилляторами можно назвать маятник и контур колебаний. Электрические осцилляторы выполняют преобразование постоянного тока в переменный, образуют колебания определенной частоты управляющей схемой.

Виды и устройство
Существует много различных видов осцилляторов:
  • Синусоидальным сигналом.
  • Прямоугольным сигналом.
  • Пилообразным сигналом.
  • Кварцевые осцилляторы.
  • Треугольным сигналом.
  • Низкой частоты.
  • Высокой частоты.
  • Переменной частоты.
  • Постоянной частоты.
Осцилляторы Ройера

Чтобы превратить постоянное напряжение в прямоугольные импульсы, либо для создания электромагнитных колебаний для других нужд, можно использовать осциллятор Ройера. Его еще называют генератором. Такое устройство состоит из двух биполярных транзисторов, двух резисторов, двух емкостей, а также трансформатор.

Ostsilliatory Roiera

Ostsilliatory Roiera

Транзисторы функционируют в режиме ключей, трансформатор дает возможность создать обратную связь, разъединить гальванически первичную и вторичную обмотки.

В начальный период времени, при подаче напряжения незначительные токи коллектора начинают протекать от источника по транзисторам. Транзистор VТ1 откроется раньше, магнитный поток, который пересекает обмотки, будет повышаться, а ЭДС обмоток будет также расти. В основных обмотках 1 и 4 ЭДС будут такими, что транзистор VТ1 откроется, а другой транзистор VТ2 закроется.

Ток коллектора VТ1 и магнитный поток в трансформаторе будут повышаться до момента его насыщения. В этот момент ЭДС обмоток будет равна нулю. При этом коллекторный ток транзистора VТ1 станет уменьшаться.

Полярность ЭДС обмоток изменится на обратную, и транзистор VТ1 станет закрываться, а транзистор VТ2 откроется, так как основные обмотки симметричны.

Коллекторный ток VТ2 будет повышаться до момента, когда прекратится повышение магнитного потока, и когда ЭДС обмоток снова станет нулевой, коллекторный ток VТ2 станет снижаться, магнитный поток – уменьшаться, ЭДС изменит свою полярность. VТ2 закроется, при этом откроется транзистор VТ1, и весь процесс повторится.

Частота осциллятора Ройера взаимосвязана с параметрами блока питания и со свойствами магнитопровода по следующей зависимости:

Formula

Formula

U п — напряжение; ω — число витков; S — сечение сердечника; B н — индукции.

При насыщении сердечника ЭДС будет неизменной, поэтому при подключении нагрузки к вторичной обмотке, форма импульсов ЭДС станет прямоугольной. Сопротивления в основных цепях транзисторов выравнивают функционирование преобразователя, а емкости помогают оптимизировать форму напряжения на выходе.

Генераторы Ройера могут функционировать на частотах, достигающих нескольких сотен кГц. Это зависит от магнитных характеристик магнитопровода трансформатора.

Сварочные осцилляторы

Чтобы облегчить поджигание дуги во время сварки и для ее устойчивости используют так называемые сварочные устройства. Это генераторы повышенной частоты, служащие для эксплуатации с обычными источниками напряжения. Сварочный осциллятор выполнен в виде искрового генератора колебаний на основе повышающего трансформатора низкой частоты с разностью потенциалов на вторичной обмотке до 3000 вольт.

В схеме также имеется блокировочный конденсатор, обмотка связи, контур колебаний, разрядник. С помощью контура колебаний, являющимся основной частью осциллятора, действует трансформатор высокой частоты.

Ostsilliatory svarochnye

Ostsilliatory svarochnye

Колебания ВЧ проходят по трансформатору, и ВЧ напряжение поступает на дуговой зазор. Блокировочная емкость предохраняет шунтирование источника напряжения дуги. В цепь сварки также входит дроссель для качественной изоляции обмотки.

Сварочный осциллятор до 0,3 кВт выдает импульсы в несколько мс. Этого хватает для быстрого поджигания электрической дуги. Ток ВЧ и высокого напряжения накладывается на действующую сварочную цепь.

Виды сварочных осцилляторов
  • Постоянные.
  • Импульсные.

Устройства постоянного действия функционируют без перерыва при сварке, образуя дугу наложением дополнительного тока ВЧ и напряжения до 6 кВ. Возбуждение электрической дуги осуществляется с помощью наложения высокой частоты на токоведущие части. Дуга может возникать без касания электрода со свариваемыми деталями. Такой ток не причиняет вреда работнику, если соблюдены все требования охраны труда. Электрическая дуга ВЧ тока горит ровным пламенем даже при незначительном токе.

Большей эффективностью обладают сварочные аппараты при последовательной схеме включения, так как при этом нет необходимости в высоковольтной защите. В процессе эксплуатации от разрядника слышны легкие потрескивания по промежутку до двух миллиметров. Этот зазор настраивают перед началом сварки специальным регулировочным винтом, при отключенном питании.

При работе на сварочном аппарате от переменного тока применяют импульсные устройства, которые способны поджечь электрическую дугу при изменении полярности тока. Это такие аппараты, которые предназначены для подачи синхронных импульсов в тот момент, когда меняется полярность. Вследствие этого намного упрощается повторное образование электрической дуги.

Это дает возможность уменьшить напряжение холостой работы трансформатора до 40 вольт. Импульсные устройства используют только для сварки с применением защитных газов неплавящимися электродами. Импульсные сварочные устройства имеют повышенную устойчивость в работе, по сравнению с обычными осцилляторами. Они не образуют радиопомех, однако, из-за нехватки напряжения не могут обеспечить дугу без осциллятора на первоначального розжига и импульсного возбудителя.

В устройство такого осциллятора входят специальные емкости, получающие заряд от особого блока питания. Они поддерживают стабильное горение дуги.

Такое устройство используется для сварки электродами для обработки аргона, цветных металлов, а также и обычными электродами.

Принцип действия

Основной процесс действия электрического осциллятора можно показать на примере контура колебаний, который состоит из конденсатора С и индуктивности L. После подключения выводов заряженного конденсатора с катушкой, он начинает разряжаться. Вследствие чего энергия конденсатора медленно модифицируется в электромагнитное поле.

Ostsilliatory kontur kolebanii

Ostsilliatory kontur kolebanii

После полного разряда емкости, энергия переходит в катушку. После этого заряд продолжает перемещаться по катушке, и снова заряжает конденсатор в обратной полярности, какая была сначала.

Затем конденсатор снова начинает разряжаться на катушку. И так все периоды колебаний этот процесс будет иметь повторения, до тех пор, пока не затухнут колебания вследствие рассеивания энергии в диэлектрике между пластинами емкости, на сопротивлении обмотки катушки.

В этом примере контур колебаний — наиболее простой осциллятор. В нем происходят изменения показателей: индукции, тока, напряженности, напряжения между пластинами емкости, заряда емкости. При этом существуют затухающие свободные колебания.

Ostsilliatory skhema

Ostsilliatory skhema

Для того, чтобы сделать колебания незатухающими, требуется восполнение рассеивания электрической энергии. При восполнении энергии необходимо следить за тем, чтобы амплитуда колебаний оставалась постоянной, и не выходила за пределы заданной величины. Чтобы достигнуть выполнения этой задачи в схему включают цепь обратной связи.

В результате осциллятор становится схемой усилителя с обратной связью. В этой схеме часть выходного сигнала поступает на активный элемент управляющей схемы. Итогом ее действия в колебательном контуре возникают синусоидальные колебания, которые имеют неизменную частоту и амплитуду. Другими словами синусоидальные осцилляторы функционируют благодаря притоку энергии, поступающей от активных элементов к пассивным. При этом процесс поддерживается с помощью цепи обратной связи. Форма колебаний изменяется незначительно.

Требования к использованию
Для того, чтобы применять осцилляторы, необходима их регистрация в специальных органах электросвязи. Также необходимо соблюдать и другие условия эксплуатации:
  • Устройство можно применять как снаружи помещений, так и в закрытых пространствах.
  • Перед началом работы необходимо подключить аппарат к контуру заземления.
  • Запрещается применять устройство в условиях сильной запыленности, с наличием паров или химических агрессивных газов.
  • Функционирование осциллятора разрешается при величине атмосферного давления до 106 килопаскалей, влажность должна быть не более 98%.
  • Эксплуатационный диапазон температур должен находиться в интервале – 10 +40 градусов.
  • Запрещается эксплуатация устройства вне помещений при снеге или дожде.

В настоящее время в торговой сети осцилляторы широко представлены в специализированных магазинах. Также его можно изготовить самостоятельно. Чтобы изготовить осциллятор своими руками, необходимы специальные знания в электротехнике по вопросам подключения электрических цепей, правильный выбор составных частей и деталей. Основным элементом является трансформатор высокого напряжения.

Самодельные осцилляторы можно изготовить по самой элементарной схеме. В состав устройства будет входить трансформатор, регулирующий напряжение, и разрядник, который выдерживает прохождение мощной электрической дуги.

Управление устройства осуществляется кнопкой, которая одновременно подключает разрядник и подачу газа в область производства сварки. Высокочастотные импульсы, которые должны обеспечить надлежащую эффективность сварки, создаются трансформатором, имеющим высокое напряжение и разрядником.

На выходе такой сварочный аппарат имеет два контакта: положительный и отрицательный. По положительному электроду поступает ток от трансформатора, подключается к сварочной горелке, а второй провод подключается на свариваемые детали.

Меры безопасности

Для работы с осциллятором требуется квалификация и навык работы со сварочными аппаратами. При использовании подобных устройств требуется соблюдение безопасных приемов работы.

Во время эксплуатации необходимо непрерывно осуществлять контроль за правильностью подключений к сварочной цепи, контролировать надежность контактов на их качество соединения и исправность. Также при работе необходимо применять защитный кожух, который одевается и снимается с устройства только при отключенном питании. Также необходимо постоянно следить за состоянием разрядника, очищать его поверхность от нагара с помощью шлифшкурки.

Похожие темы:



Источник: electrosam.ru


Добавить комментарий