Oscilator - princip rada, vrste, primjena

Oscilirajući sustav naziva se oscilator. Odnosno, oscilatori su sustavi u kojima se neki promjenjivi indikator ili nekoliko indikatora periodički ponavlja. Ista riječ "oscilator" dolazi od latinskog "oscillo" - ljuljačka.

Oscilatori igraju važnu ulogu u fizici i tehnologiji jer se gotovo svaki linearni fizički sustav može opisati kao oscilator. Primjeri najjednostavnijih oscilatora su titrajni krug i njihalo. Električni oscilatori pretvaraju istosmjernu struju u izmjeničnu i stvaraju oscilacije na potrebnoj frekvenciji pomoću upravljačkog kruga.

Na primjeru titrajnog kruga koji se sastoji od svitka induktiviteta L i kondenzatora kapaciteta C moguće je opisati osnovni proces rada električnog oscilatora. Nabijeni kondenzator, odmah nakon što spoji svoje stezaljke na zavojnicu, počinje se kroz nju prazniti, dok se energija električnog polja kondenzatora postupno pretvara u energiju elektromagnetskog polja zavojnice.

Kad je kondenzator potpuno ispražnjen, sva njegova energija će ići u energiju zavojnice, tada će se naboj nastaviti kretati kroz zavojnicu i ponovno puniti kondenzator u polaritetu suprotnom od onog na početku.

Također, kondenzator će se ponovno početi prazniti kroz zavojnicu, ali u suprotnom smjeru itd. — svaki period titranja u krugu, proces će se ponavljati sve dok oscilacije ne nestanu zbog rasipanja energije na otporu svitka žice iu dielektriku kondenzatora.

Na ovaj ili onaj način, titrajni krug u ovom primjeru je najjednostavniji oscilator, jer se u njemu povremeno mijenjaju sljedeći pokazatelji: naboj u kondenzatoru, razlika potencijala između ploča kondenzatora, jakost električnog polja u dielektrik kondenzatora, struja kroz zavojnicu i magnetska indukcija zavojnice. U tom slučaju dolazi do slobodnih prigušnih oscilacija.

Da bi oscilatorne oscilacije postale neprigušene, potrebno je nadoknaditi raspršenu električnu energiju. U isto vrijeme, kako bi se održala konstantna amplituda oscilacija u krugu, potrebno je kontrolirati ulaznu električnu energiju tako da se amplituda ne smanjuje ispod i ne povećava iznad zadane vrijednosti. Da bi se postigao ovaj cilj, u krug se uvodi povratna petlja.

Na taj način oscilator postaje krug pojačala s pozitivnom povratnom spregom, gdje se izlazni signal djelomično dovodi do aktivnog elementa upravljačkog kruga, uslijed čega se u krugu održavaju kontinuirani sinusoidalni titraji konstantne amplitude i frekvencije.Odnosno, sinusoidalni oscilatori rade zahvaljujući protoku energije od aktivnih elemenata prema pasivnim, uz podršku procesa iz povratne sprege. Vibracije imaju blago promjenjiv oblik.

Oscilatori su:

• s pozitivnim ili negativnim povratnim informacijama;

• sa sinusoidnim, trokutastim, pilastim, pravokutnim valom; niske frekvencije, radio frekvencije, visoke frekvencije itd.;

• RC, LC — oscilatori, kristalni oscilatori (kvarc);

• oscilatori konstantne, promjenjive ili podesive frekvencije.

Oscilator (generator) Royer

Za pretvaranje konstantnog napona u pravokutne impulse ili za dobivanje elektromagnetskih oscilacija za neku drugu svrhu, možete koristiti Royerov transformatorski oscilator ili Royerov generator... Ovaj uređaj uključuje par bipolarnih tranzistora VT1 i VT2, par otpornika R1 i R2, par kondenzatora C1 i C2 također zasićeni magnetski krug sa zavojnicama - transformator T.

Tranzistori rade u ključnom načinu rada, a zasićeni magnetski krug omogućuje pozitivnu povratnu spregu i po potrebi galvanski odvaja sekundarni namot od primarne petlje.

U početnom trenutku, kada je napajanje uključeno, male kolektorske struje počinju teći kroz tranzistore iz izvora Up. Jedan od tranzistora će se otvoriti ranije (neka VT1), a magnetski tok koji prolazi kroz namote će se povećati, a EMF induciran u namotima će se povećati u isto vrijeme. EMF u baznim namotima 1 i 4 bit će takav da će se otvoriti tranzistor koji se prvi počeo otvarati (VT1), a zatvoriti tranzistor s manjom početnom strujom (VT2).

Struja kolektora tranzistora VT1 i magnetski tok u magnetskom krugu nastavit će se povećavati do zasićenja magnetskog kruga, au trenutku zasićenja EMF u namotima će se pretvoriti u nulu. Struja kolektora VT1 počet će se smanjivati, magnetski tok će se smanjiti.

Polaritet EMF-a induciranog u namotima će se obrnuti i budući da su osnovni namoti simetrični, tranzistor VT1 se počinje zatvarati, a VT2 se počinje otvarati.

Struja kolektora tranzistora VT2 počet će se povećavati sve dok povećanje magnetskog toka ne prestane (sada u suprotnom smjeru), a kada se EMF u namotima vrati na nulu, struja kolektora VT2 počinje se smanjivati, magnetski tok se smanjuje, EMF mijenja polaritet. Tranzistor VT2 će se zatvoriti, VT1 će se otvoriti i proces će se nastaviti ciklički ponavljati.

Frekvencija oscilacija Royerovog generatora povezana je s parametrima izvora energije i karakteristikama magnetskog kruga prema sljedećoj formuli:

Up — napon napajanja; ω je broj zavoja svakog svitka kolektora; S je površina poprečnog presjeka magnetskog kruga u sq. Cm; Bn — indukcija zasićenja jezgre.

Budući da će u procesu zasićenja magnetskog kruga EMF u namotima transformatora biti konstantan, tada će u prisutnosti sekundarnog namota, s opterećenjem spojenim na njega, EMF poprimiti oblik pravokutnih impulsa. Otpornici u osnovnim krugovima tranzistora stabiliziraju rad pretvarača, a kondenzatori pomažu u poboljšanju oblika izlaznog napona.

Royerovi oscilatori mogu raditi na frekvencijama od jedinica do stotina kiloherca, ovisno o magnetskim svojstvima jezgre u T transformatoru.

Oscilatori za zavarivanje

Za lakše paljenje zavarivačkog luka i održavanje njegove stabilnosti koriste se zavarivački oscilatori. Oscilator za zavarivanje je visokofrekventni generator prenapona dizajniran za rad s konvencionalnim AC ili DC izvorima napajanja…. To je generator iskre prigušenih oscilacija na bazi LF transformatora sa sekundarnim naponom od 2 do 3 kV.

Osim transformatora, krug sadrži limiter, titrajni krug, spojne zavojnice i blokirni kondenzator. Zahvaljujući oscilirajućem krugu, kao glavnoj komponenti, radi visokofrekventni transformator.

Visokofrekventne vibracije prolaze kroz visokofrekventni transformator, a visokofrekventni napon se primjenjuje kroz lučni raspor. Premosni kondenzator sprječava premošćivanje izvora električne energije. Prigušnica je također uključena u krug zavarivanja za pouzdanu izolaciju svitka oscilatora od VF struja.

Sa snagom do 300 W, oscilator za zavarivanje daje impulse u trajanju od nekoliko desetaka mikrosekundi, što je sasvim dovoljno za paljenje laganog luka. Visokofrekventna struja visokog napona jednostavno se nanosi na radni krug zavarivanja.

Oscilatori za zavarivanje su dvije vrste:

• pulsno napajanje;

• kontinuirano djelovanje.

Uzbudnici kontinuiranog oscilatora rade kontinuirano tijekom procesa zavarivanja, paleći luk superponiranjem pomoćne struje visoke frekvencije (150 do 250 kHz) i visokog napona (3000 do 6000 V) povrh svoje struje.

Ova struja neće naškoditi zavarivaču ako se poštuju sigurnosne mjere. Luk pod utjecajem visokofrekventne struje ravnomjerno gori pri niskoj vrijednosti struje zavarivanja.

Najučinkovitiji zavarivački oscilatori u serijskom spoju, jer ne zahtijevaju ugradnju visokonaponske zaštite za izvor. Tijekom rada, odvodnik emitira tiho pucketanje kroz razmak do 2 mm, koji se podešava prije početka rada posebnim vijkom (u ovom trenutku utikač je uklonjen iz utičnice!).

Zavarivanje izmjeničnom strujom koristi pulsirajuće oscilatore snage za pomoć u paljenju luka dok mijenja polaritet izmjenične struje.