発振器 - 動作原理、種類、用途

振動系を発振器といいます。つまり、オシレーターは、変化するインジケーターまたは複数のインジケーターが周期的に繰り返されるシステムです。同じ「オシレーター」という言葉は、ラテン語の「oscillo」（スイング）に由来しています。

ほとんどすべての線形物理システムは振動子として説明できるため、振動子は物理学とテクノロジーにおいて重要な役割を果たします。最も単純な発振器の例としては、発振回路や振り子があります。電気発振器は、直流を交流に変換し、制御回路を使用して必要な周波数で発振を生成します。

インダクタンス L のコイルと静電容量 C のコンデンサで構成される発振回路の例を使用して、電気発振器の基本的な動作プロセスを説明することができます。充電されたコンデンサは、その端子をコイルに接続した直後に放電を開始し、コンデンサの電場のエネルギーは徐々にコイルの電磁場のエネルギーに変換されます。

コンデンサが完全に放電したとき、そのエネルギーはすべてコイルのエネルギーに入り、その後、電荷はコイル中を移動し続け、最初とは反対の極性でコンデンサを再充電します。

また、コンデンサはコイルを介して再び放電を開始しますが、その方向は逆になります。 — 回路内の発振の各周期で、ワイヤのコイルの抵抗とコンデンサの誘電体でのエネルギーの散逸により発振が消えるまで、このプロセスが繰り返されます。

この例の発振回路は、コンデンサ内の電荷、コンデンサのプレート間の電位差、コンデンサ内の電界の強さなどの指標が周期的に変化するため、何らかの形で最も単純な発振器です。コンデンサの誘電体、コイルを流れる電流、コイルの磁気誘導。この場合、自由減衰振動が発生します。

振動の減衰がなくなるためには、散逸した電気エネルギーを補充する必要があります。同時に、回路内の振動の振幅を一定に維持するために、振幅が所定の値を下回ったり、所定の値を超えて増加したりしないように、入力される電力を制御する必要があります。この目標を達成するために、回路にフィードバック ループが導入されます。

このようにして、発振器は正帰還増幅回路となり、出力信号の一部が制御回路の能動素子に供給され、その結果、回路内で一定の振幅と周波数の連続正弦波発振が維持されます。つまり、正弦波発振器は、フィードバック ループからのプロセスのサポートを受けて、能動素子から受動素子へのエネルギーの流れによって動作します。振動の形状はわずかに変化します。

発振器は次のとおりです。

• 肯定的または否定的なフィードバック付き。

• 正弦波、三角波、鋸歯状波、矩形波。低周波、無線周波、高周波など。

• RC、LC — 発振器、水晶発振器 (クォーツ);

• 一定、可変、または調整可能な周波数発振器。

オシレーター (ジェネレーター) ロイヤー

定電圧を方形パルスに変換したり、他の目的で電磁振動を得るには、ロイヤー変圧器発振器またはロイヤー発生器を使用できます。このデバイスには、一対のバイポーラ トランジスタ VT1 および VT2、一対の抵抗 R1 および R1 が含まれています。 R2、一対のコンデンサ C1 と C2 も同様 コイル付き飽和磁気回路 — トランスフォーマーT.

トランジスタはキー モードで動作し、飽和磁気回路により正帰還が可能になり、必要に応じて二次巻線を一次ループから電気的に絶縁します。

電源がオンになる最初の瞬間に、小さなコレクタ電流がソース Up からトランジスタを通って流れ始めます。トランジスタの 1 つが早く開き (VT1 とする)、巻線を横切る磁束が増加し、同時に巻線に誘導される EMF が増加します。ベース巻線 1 と 4 の EMF は、最初に開き始めたトランジスタ (VT1) が開き、より低い開始電流を持つトランジスタ (VT2) が閉じるようなものになります。

トランジスタ VT1 のコレクタ電流と磁気回路の磁束は磁気回路が飽和するまで増加し続け、飽和の瞬間に巻線の EMF はゼロになります。コレクタ電流 VT1 が減少し始め、磁束が減少します。

巻線に誘導される EMF の極性が反転し、ベース巻線が対称であるため、トランジスタ VT1 が閉じ始め、VT2 が開き始めます。

トランジスタ VT2 のコレクタ電流は、磁束の増加が止まるまで増加し始めます (今度は逆方向)。巻線の EMF がゼロに戻ると、コレクタ電流 VT2 は減少し始め、磁束が減少します。 EMF は極性を変えます。トランジスタ VT2 が閉じ、VT1 が開き、このプロセスが周期的に繰り返されます。

ロイヤー発生器の振動周波数は、次の式に従って、電源のパラメーターと磁気回路の特性に関係します。

Up — 供給電圧。 ω はコレクタの各コイルの巻数です。 Sは磁気回路の断面積（平方センチメートル）です。 Bn — コア飽和誘導。

磁気回路が飽和する過程では、変圧器の巻線のEMFは一定になるため、二次巻線が存在し、それに負荷が接続されている場合、EMFは方形パルスの形になります。トランジスタのベース回路内の抵抗はコンバータの動作を安定させ、コンデンサは出力電圧の形状を改善するのに役立ちます。

ロイヤー発振器は、T トランスのコアの磁気特性に応じて、単位から数百キロヘルツまでの周波数で動作できます。

溶接発振器

溶接アークの点火を促進し、その安定性を維持するために、溶接発振器が使用されます。溶接発振器は、従来の AC または DC 電源で動作するように設計された高周波サージ発生器です。これは、二次電圧 2 ～ 3 kV の LF 昇圧トランスをベースとした減衰振動スパーク発生器です。

トランスに加えて、回路にはリミッター、発振回路、結合コイル、ブロッキング コンデンサーが含まれています。発振回路のおかげで、主部品として高周波トランスが機能します。

高周波振動は高周波トランスを通過し、アークギャップを介して高周波電圧が印加されます。バイパス コンデンサは、アーク電源がバイパスされるのを防ぎます。発振器コイルを高周波電流から確実に絶縁するために、溶接回路にはチョークも含まれています。

溶接発振器は最大 300 W の出力で、数十マイクロ秒持続するパルスを発生します。これは、軽いアークを点火するには十分です。高周波、高電圧電流は、動作中の溶接回路に単純に重畳されます。

溶接用発振器には次の 2 つのタイプがあります。

• パルス電源。

• 継続的なアクション。

連続発振器励磁機は溶接プロセス中に連続的に動作し、電流に高周波 (150 ～ 250 kHz) および高電圧 (3000 ～ 6000 V) の補助電流を重畳することでアークを発生させます。

安全上の注意事項が守られていれば、この電流が溶接機に害を及ぼすことはありません。高周波電流の影響下にあるアークは、低い溶接電流値でも均一に燃焼します。

電源に高電圧保護を設置する必要がないため、直列接続した溶接発振器が最も効率的です。動作中、避雷器は最大2 mmの隙間から静かなパチパチ音を発します。この隙間は、作業を開始する前に特別なネジで調整されます（このとき、プラグはコンセントから外されます！）。

AC 溶接では、パルスパワー発振器を使用して、AC 電流の極性を反転しながらアークの点火を促進します。