Импульсный ультразвуковой генератор

 

Изобретение относится к устройствам для получения импульсных колебаний ультразвукового спектра и предназначено для предупреждения отложений в тепломассообменной аппаратуре. Технический результат заключается в повышении эффективности работы ультразвукового генератора за счет расширения границ по частоте и амплитуде возбуждаемых колебаний при снижении энергозатрат. Импульсный ультразвуковой генератор содержит магнитострикционный преобразователь, тиристорный ключ, который состоит из одного тиристора, включенного согласно с полярностью в диагональ постоянного тока четырехдиодного моста, диагональ переменного тока которого включена последовательно с магнитострикционным преобразователем, причем тиристор имеет систему импульсно-фазового управления, состоящую из динамического моста, первое и второе плечо которого содержит баластный резистор и опорный стабилизатор, третье и четвертое плечо - регулирующий потенциометр и интегрирующий конденсатор, первая диагональ которого подключена параллельно тиристору, а вторая соединена с эммитерным переходом транзистора р-n-р типа, причем его эммитер соединен с интегрирующим конденсатором, а коллектор соединен с базой n-р-n тиристора, коллектор которого соединен с базой р-n-р транзистора, а эммитер соединен с управляющим электродом тиристра. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для получения импульсных колебаний ультразвукового спектра и предназначено для предупреждения отложений в тепломассообменной аппаратуре.

Известны импульсные ультразвуковые генераторы, содержащие магнитострикционный преобразователь с последовательно включенной частотно-корректирующей RC-цепью, возбуждаемый импульсами тока, формируемыми управляемым силовым электронным ключом, например тиристором, включенным между одним из двух полюсов источника энергии переменного напряжения промышленной частоты и свободным выводом магнитострикционного преобразователя (см. RU 839421, кл. Н 03 К 3/35).

Недостатком известного устройства является наличие постоянной составляющей тока в обмотке магнитострикционного преобразователя и высокая нестабильность величины тока в связи с отклонениями напряжения сети, наличием в нем высших гармоник, а также изменением окружающей температуры, посколько при этом из-за высокой температурной чувствительности управляющего р-n перехода меняется величина тока управления, открывающего тиристор. Постоянная составляющая тока намагничивает сердечник магнитострикционного преобразователя, что значительно снижает его импульсную (колебательную) мощность, кпд генератора и повышает потери электроэнергии.

Известен также импульсный ультразвуковой генератор (см. RU 961534), содержащий магнитострикционный преобразователь с последовательно включенной частотно-корректирующей параллельной RC-цепью, возбуждаемый импульсами тока, формируемыми управляемым силовым ключом, состоящим из двух встречно-параллельно включенных тиристоров, каждый из которых открывается определенным током управления, величина которого задается выбором сопротивления потенциометра, включенного между анодом и управляющим электродом соответствующего тиристора.

Известному изобретению также присущи описанные выше недостатки. Кроме того, наличие двух регулируемых потенциомеров серьезно затрудняет установку одинаковых величин токов в обеих тиристорах, чтобы устранить постоянную составляющую. Отличие параметров тиристоров снижает кпд генератора в целом.

В качестве прототипа нами выбран патент RU 2046550.

Известному изобретению, как показал опыт практического использования, присущи конструктивные и функциональные недостатки. Конструктивные недостатки состоят в том, что для управления тиристорным ключом требуется две одинаковые системы импульсно-фазового управления на транзисторах, функциональные заключаются в том, что точки разных полярностей тиристорного ключа различны по амплитуде и, следовательно, создается постоянная составляющая тока, которая негативно сказывается на подмагничивании сердечника магнитострикционного излучателя.

Техническим решением задачи является устранение указанных недостатков, повышение эффективности работы ультразвукового генератора за счет расширения границ по частоте и амплитуде возбуждаемых колебаний при снижении энергозатрат.

Задача достигается тем, что импульсный ультразвуковой генератор, содержащий магнитострикционный преобразователь, тиристорный ключ, состоящий из одного тиристора, включенного согласно с полярностью в диагональ выпрямляемого тока четырехдиодного моста. Диагональ переменного тока включена последовательно с магнитострикционным преобразователем, причем тиристор имеет одну систему импульсно-фазового управления, состоящую из динамического моста, первое и второе плечо которого содержит резистор с опорным стабилитроном, третье и четвертое плечо имеет регулирующий потенциометр и интегрирующий конденсатор, первая диагональ подключена параллельно тиристору, а вторая диагональ соединена с эмиттерным переходом транзистора р-n-р типа причем его эмиттер соединен с интегрирующим конденсатором, а коллектор соединен с базой n-р-n тиристора, коллектор которого соединен с базой р-n-р транзистора, а эмиттер соединен с управляющим электродом тиристора.

По данным патентной и научно-технической литературы не обнаружена заявляемая совокупность признаков, что позволяет судить об изобретательском уровне разработки.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что удалось существенно улучшить основные технические характеристики генератора, а именно расширить диапазоны частот и амплитуд колебаний, возбуждаемых магнитострикционным преобразователем.

Принципиальная схема генератора представлена на чертеже.

Ультразвуковой генератор состоит из четырехдиодного моста 1-4, диагональ переменного тока которого соединена последовательно с сетью и магнитострикционным преобразователем, а диагональ постоянного тока соединена с анодом и катодом тиристора согласно полярности. В свою очередь параллельно тиристору включена система импульсно-фазового управления, состоящая из двух транзисторов разных типов 7 и 8 и динамического моста, первое и второе плечо которого содержит балансный резистор 9, опорный стабилитрон 10 и регулирующий потенциометр 11 с интергирующим конденсатором 12.

Генератор работает следующим образом. При подключении к сети открываются два соответствующих полярности диода диодного моста 1-4 и напряжение положительной полярности подается на анод тиристора 6. Тиристор открывается и начинает пропускать ток на магнитострикционный преобразователь 5, когда напряжение на конденсаторе 12 превысит напряжение опорного стабилитрона 10, открываются транзисторы 7 и 8 и импульс управления с конденсатора 12 подается на управляющий электрод тиристора 6.

Предложенное техническое решение позволяет существенно улучшить технические характеристики генератора по сравнению с известными конструкциями, а именно значительно расширить диапазоны частот и амплитуд колебаний, возбуждаемых магнитострикционным преобразователем, что в свою очередь существенно расширяет применение ультразвукового генератора в различных технологических процессах.

Формула изобретения

Импульсный ультразвуковой генератор, содержащий магнитострикционный преобразователь, тиристорный ключ, отличающийся тем, что тиристорный ключ состоит из одного тиристора, включенного согласно с полярностью в диагональ постоянного тока четырехдиодного моста, диагональ переменного тока которого включена последовательно с магнитострикционным преобразователем, причем тиристор имеет систему импульсно-фазового управления, состоящую из динамического моста, первое и второе плечо которого содержит баластный резистор и опорный стабилизатор, третье и четвертое плечо - регулирующий потенциометр и интегрирующий конденсатор, первая диагональ которого подключена параллельно тиристору, а вторая соединена с эммитерным переходом транзистора р-n-р типа, причем его эммитер соединен с интегрирующим конденсатором, а коллектор соединен с базой n-р-n тиристора, коллектор которого соединен с базой р-n-р транзистора, а эммитер соединен с управляющим электродом тиристора.

РИСУНКИ

Рисунок 1