Рис.42.Принципиальная схема генератфа с независимым возбуждением.

Поэтому, при очевидной простоте схемного решения , генераторы , независимым возбуждением не пригодны для использования в многофуяадиональных аппаратах большой мощности.

4.2. ГЕНЕРАТОРЫ С САМОВОЗБУЖДЕНИЕМ

На практике, наиболее широко исполь:мыми являются \ льтразвуковые генераторы, выполненные по схемам самовозбуждения, в которых весь тракт усилителя и колебательной системы охвачен положительной обратной связью так, что в нем возникают автоколебания на частоте максимальных механических колебаний рабочей колебательной системы.

Примером генераторов с самовозбуждением могут служить генераторы технологических аппаратов фирмы «KLN Ultraschal GVBH» (ФРГ) для ультразвуковой сварки, генераторы аппаратов фирмы « Branson « (Великобритания) для УЗ ванн очистки и отечественные аппараты типа У301-01 [ 2 ].

Для формирования сигнала обратной связи в генераторах с самовозбуждением применяются мостовые схемы, схемы с дифференциальным трансформатором, а также различные шщутстивные и емкостные схемы положительной обратной связи.

Основньш недостатком генераторов с самовозбуждением является необходимость его перенастройки при смене колебательной системы или рабочих инструментов для вьшолнения различных технологических операций Кроме того, в генераторах с самовозбуждением невозможно осуществлять регулирование выходных параметров аппарата (например, интенсивности УЗ колебаний на рабочем инструменте ко.тебательной системы), поскольку необходимьаш условиями оптиматьной работы аппарата с самовозбуждением являются баланс фаз и баланс амщштуд, нарушение которых ведет к срыву автоколебаний.

Происходит это потому, что трушекив режимов работы - льтразвуковой колебательной системы (изменение нагрузки, нагрев и а также изменение электрических и геометрических параметров самой колебательной системы) приводит к расстройке одновременно двух взаимосвязанных систем; системы вьщеления сигюла обратной связи систёхМы согласования колебательной системы с генератором. Поэтому Рстройка аппарата требует изменения и взаимной увязки всех ментов, что представляет собой сложную техническую задачу, решение

Рис4.3.1)инципиальная схема генератора мопщ(ж> 40вт

которой практически трудно осуществимо в процессе эксплуатаци аппарата.

На практике, при вьшолнении различных технологическиз Операций, требуется быстрая настройка аппарата при измененщ параметров колебательной системы путем изменения характеристм (per\jTHpoBaHHH) одного электронного элемента, а также осуществлени регу.тирозания выходных параметров аппарата в процессе выполнени! технологических операщщ.

По этой причине, для многофункционального УЗ аппарата необходимо использовать генераторы с самовозбуждением, позволяющие осуществ.тять широкий спектр операций с различными по конструкции щбочими инструъ1ентами колебательных систем и позволяющего легко осуществлять перестройку электронным способом характеристик аппарата в процессе его эксплуатации при обработке различных материалов, сред и объектов при различных уровнях нагрузки и т.п.

Принципиальные схемы ультразвуковых генераторов для использования в составе многофункциональных УЗ аппаратов показаны на рис. 4.3. и рис. 4.4, Принципиальные схемы отличаются способами формирования сигнала обратной связи и перестройки характеристик аппарата, а также мощностными характеристиками. Генератор, показанный на рис. 4.3, более прост в реализации, имеет мощность 40 Вт и предназначен для комплектации многофункционатьного аппарата 2 типа. В нем обратная связь формируется с помопц>ю перестраиваемого емкостного элемента. Генератор, принципиальная схе.ма которого приведена на рис.4.4, более сложен, имеет электронные регулировки частоты и мощности, Такой генератор может использоваться для комплектации аппаратов второго и третьего типов [22],

Ввиду большей универсальности этого генератора рассмотрим подробно его устройство и принцип работы.

Схема ультразвукового генератора, показанная не рис. 4 4 содержит усилитель УЗ частоты, вьшолненный на транзисторах VT2, VT3. рабочую колебательнута систему ZQ1, схему согласования усилителя с колебательной системой, содержащую дроссель L, трансформатор TR3. а также схему положительной обратной связи, вьшолненную на элементах С1, С2, СЗ, R1, TR1, схе.ма обратной связи своим входом электрически соединена с выходом усилителя через

Й1С,4.4.Гфинцттальная схема генератора с самовозбуждением мощностью 160 т.

1;о!»шлексное сопротивление, включающее выходное сопротивление усилителя и разделительный конденсатор С4, и вьшолнена в виде последовательно включенных конденсатора и первичной обмотки дополйительного трансформатора TR1, вторичная обмотка которого соединена с механически или электрически перестраиваемым резисгивным элементом R1, при этом схема согласования подключена параллельно схеме выделения сигнала обратной связи и вьшолнена в виде последовательно включенных компенсирующего дросселя L и выходного трансформатора TR3.

УЗ аппарат содержит усилитель на транзисторах VT2 и VT3 , работающих в режиме переключения, что позволяет обеспечить максимальный коэффициент преобразования биполярного напряжения питания в электрические колебания УЗ частоты. Нагрузкой усилителя являются последовательно включенные через разделительный

конденсатор С4, компенсирующий дроссель L и первичная обмотка выходного трансформатора ТЮ. Ко вторичной обмотке трансформатора TR3 подключена рабочая колебательная система ZQ1, содержащая пьезоэлектрический преобразователь, согласующий концентратор и рабочий орган, для ввода УЗ колебаний в обрабатьшаемые материалы, объекты и среды.

Компенсщпщй дроссель L и трансформатор TR3 эбеспечивают согласование усилителя с рабочей колебательной системой. Схема выделения сигнала обратной связи, являющаяся одновременно схемой настройки и регулирования параметров аппарата, содержит последовательно включенные конденсаторы С1, С2, СЗ и первичную обмотку трансформатора TR1. Вьщеленный сигнал подается на последовательно включенную со схемой выделения сигнала обратной Связи первичную обмотку трансформатора TR2.

Параллельно вторичной обмотке трансформатора TR1 подключен резистивный элемент R1, сопротивление которого может измеютгься механическим или электронным способом (например, переменный резистор для ручной регулировки аппарата или электронная Схема с перестраиваелн>ш выходным сопротивлением для автоматизированной перестройки аппарата).

Схема выделения сигнала обратной связи с последовательно подключенной к нему первичной обмоткой трансформатора TR2 оединена с выходом усилителя на транзисторах VT2 и VT3 через дтексное сопротивление, представляющее собой выходное противление усилителя и разделительный конденсатор С4, т.е.