Pengayun - prinsip operasi, jenis, aplikasi

Sistem berayun dipanggil pengayun. Iaitu, pengayun adalah sistem di mana beberapa penunjuk berubah atau beberapa penunjuk diulang secara berkala. Perkataan "pengayun" yang sama berasal dari bahasa Latin "oscillo" - swing.

Pengayun memainkan peranan penting dalam fizik dan teknologi kerana hampir mana-mana sistem fizikal linear boleh digambarkan sebagai pengayun. Contoh pengayun termudah ialah litar berayun dan bandul. Pengayun elektrik menukar arus terus kepada arus ulang alik dan mencipta ayunan pada frekuensi yang diperlukan menggunakan litar kawalan.

Menggunakan contoh litar berayun yang terdiri daripada gegelung kearuhan L dan kapasitor kemuatan C, adalah mungkin untuk menerangkan proses asas operasi pengayun elektrik. Kapasitor yang dicas, sejurus selepas menyambungkan terminalnya ke gegelung, mula menyahcas melaluinya, manakala tenaga medan elektrik kapasitor secara beransur-ansur ditukar menjadi tenaga medan elektromagnet gegelung.

Apabila kapasitor dinyahcas sepenuhnya, semua tenaganya akan masuk ke dalam tenaga gegelung, kemudian cas akan terus bergerak melalui gegelung dan mengecas semula kapasitor dalam kekutuban yang bertentangan daripada permulaannya.

Juga, kapasitor akan mula menyahcas semula melalui gegelung, tetapi dalam arah yang bertentangan, dsb. — setiap tempoh ayunan dalam litar, proses akan berulang sehingga ayunan hilang disebabkan oleh pelesapan tenaga pada rintangan gegelung wayar dan dalam dielektrik kapasitor.

Dalam satu cara atau yang lain, litar berayun dalam contoh ini adalah pengayun paling mudah, kerana di dalamnya penunjuk berikut berubah secara berkala: caj dalam kapasitor, perbezaan potensi antara plat kapasitor, kekuatan medan elektrik dalam dielektrik kapasitor, arus melalui gegelung dan aruhan magnet gegelung. Dalam kes ini, ayunan redaman bebas berlaku.

Agar ayunan berayun menjadi tidak terendam, adalah perlu untuk menambah tenaga elektrik yang hilang. Pada masa yang sama, untuk mengekalkan amplitud ayunan yang berterusan dalam litar, adalah perlu untuk mengawal elektrik yang masuk supaya amplitud tidak berkurangan di bawah dan tidak meningkat melebihi nilai yang diberikan. Untuk mencapai matlamat ini, gelung maklum balas diperkenalkan dalam litar.

Dengan cara ini, pengayun menjadi litar penguat maklum balas positif, di mana isyarat keluaran sebahagiannya disalurkan kepada elemen aktif litar kawalan, akibatnya ayunan sinusoidal berterusan amplitud dan frekuensi malar dikekalkan dalam litar.Iaitu, pengayun sinusoidal berfungsi kerana aliran tenaga daripada unsur aktif kepada unsur pasif, dengan sokongan proses daripada gelung maklum balas. Getaran mempunyai bentuk yang berubah-ubah sedikit.

Pengayun adalah:

• dengan maklum balas positif atau negatif;

• dengan sinusoidal, segi tiga, gigi gergaji, bentuk gelombang segi empat tepat; frekuensi rendah, frekuensi radio, frekuensi tinggi, dll.;

• RC, LC — pengayun, pengayun kristal (kuarza);

• pengayun frekuensi malar, berubah-ubah atau boleh laras.

Pengayun (penjana) Royer

Untuk menukar voltan malar kepada denyutan segi empat tepat atau untuk mendapatkan ayunan elektromagnet untuk beberapa tujuan lain, anda boleh menggunakan pengayun pengubah Royer atau penjana Royer... Peranti ini termasuk sepasang transistor bipolar VT1 dan VT2, sepasang perintang R1 dan R2, sepasang kapasitor C1 dan C2 juga litar magnet tepu dengan gegelung - pengubah T.

Transistor beroperasi dalam mod kunci, dan litar magnet tepu membenarkan maklum balas positif dan, jika perlu, secara galvanis mengasingkan belitan sekunder daripada gelung primer.

Pada saat permulaan masa, apabila bekalan kuasa dihidupkan, arus pengumpul kecil mula mengalir melalui transistor dari sumber Atas. Salah satu transistor akan dibuka lebih awal (biarkan VT1), dan fluks magnet yang melintasi belitan akan meningkat dan EMF yang teraruh dalam belitan akan meningkat pada masa yang sama. EMF dalam belitan asas 1 dan 4 akan sedemikian rupa sehingga transistor yang mula dibuka dahulu (VT1) akan terbuka dan transistor dengan arus permulaan yang lebih rendah (VT2) akan ditutup.

Arus pengumpul transistor VT1 dan fluks magnet dalam litar magnet akan terus meningkat sehingga tepu litar magnetik, dan pada saat tepu EMF dalam belitan akan bertukar kepada sifar. Arus pengumpul VT1 akan mula berkurangan, fluks magnet akan berkurangan.

Kekutuban EMF teraruh dalam belitan akan terbalik dan oleh kerana belitan asas adalah simetri, transistor VT1 mula ditutup dan VT2 mula terbuka.

Arus pengumpul transistor VT2 akan mula meningkat sehingga peningkatan fluks magnet berhenti (kini dalam arah yang bertentangan), dan apabila EMF dalam belitan kembali ke sifar, arus pengumpul VT2 mula berkurangan, fluks magnet berkurangan, EMF mengubah polariti. Transistor VT2 akan ditutup, VT1 akan terbuka dan proses akan terus berulang secara kitaran.

Kekerapan ayunan penjana Royer berkaitan dengan parameter sumber kuasa dan ciri-ciri litar magnet mengikut formula berikut:

Naik - bekalan voltan; ω ialah bilangan lilitan setiap gegelung pengumpul; S ialah luas keratan rentas litar magnet dalam persegi Cm; Bn - aruhan tepu teras.

Oleh kerana dalam proses tepu litar magnetik, EMF dalam belitan pengubah akan malar, maka dengan adanya penggulungan sekunder, dengan beban yang disambungkan kepadanya, EMF akan mengambil bentuk denyutan segi empat tepat. Perintang dalam litar asas transistor menstabilkan operasi penukar, dan kapasitor membantu memperbaiki bentuk voltan keluaran.

Pengayun Royer boleh beroperasi pada frekuensi dari unit hingga ratusan kilohertz, bergantung pada sifat magnet teras dalam pengubah T.

Pengayun kimpalan

Untuk memudahkan penyalaan arka kimpalan dan mengekalkan kestabilannya, pengayun kimpalan digunakan. Pengayun kimpalan ialah penjana lonjakan frekuensi tinggi yang direka untuk beroperasi dengan bekalan kuasa AC atau DC konvensional…. Ia adalah penjana percikan ayunan terlembap berdasarkan pengubah injak naik LF dengan voltan sekunder 2 hingga 3 kV.

Sebagai tambahan kepada pengubah, litar mengandungi pengehad, litar berayun, gegelung gandingan dan kapasitor menyekat. Terima kasih kepada litar berayun, sebagai komponen utama, pengubah frekuensi tinggi berfungsi.

Getaran frekuensi tinggi melalui pengubah frekuensi tinggi dan voltan frekuensi tinggi digunakan melalui celah arka. Kapasitor pintasan menghalang sumber kuasa arka daripada dipintas. Tercekik juga disertakan dalam litar kimpalan untuk pengasingan yang boleh dipercayai bagi gegelung pengayun daripada arus HF.

Dengan kuasa sehingga 300 W, pengayun kimpalan memberikan denyutan yang bertahan beberapa puluh mikrosaat, yang cukup untuk menyalakan arka cahaya. Frekuensi tinggi, arus voltan tinggi hanya ditumpangkan pada litar kimpalan yang berfungsi.

Pengayun untuk kimpalan terdiri daripada dua jenis:

• bekalan kuasa nadi;

• tindakan berterusan.

Penguja pengayun berterusan beroperasi secara berterusan semasa proses kimpalan, memukul arka dengan menindih arus tambahan frekuensi tinggi (150 hingga 250 kHz) dan voltan tinggi (3000 hingga 6000 V) di atas arusnya.

Arus ini tidak akan membahayakan pengimpal jika langkah keselamatan diikuti. Arka di bawah pengaruh arus frekuensi tinggi terbakar sama rata pada nilai arus kimpalan yang rendah.

Pengayun kimpalan yang paling cekap dalam sambungan siri, kerana ia tidak memerlukan pemasangan perlindungan voltan tinggi untuk sumber. Semasa operasi, penangkap mengeluarkan bunyi berderak senyap melalui celah sehingga 2 mm, yang diselaraskan sebelum memulakan kerja dengan skru khas (pada masa ini, palam dikeluarkan dari alur keluar!).

Kimpalan AC menggunakan pengayun kuasa berdenyut untuk membantu menyalakan arka sambil membalikkan kekutuban arus AC.