Способ уравнивания нагрузки параллельно включенных генераторных ламп, работающих в схеме с внешним возбуждением Советский патент 1938 года по МПК H03B5/16 

До настоящего времени в большинстве радиостанций применяется параллельное включение генераторных ламп, но из-за несовершенства изготовления этих ламп параметры последних расходятся (согласно допускаемым нормам) на +20% для маломощных ламп и на + 30% для мощных.

Можно доказать, что лампы, расходящиеся по своим параметрам и нагруженные общим колебательным контуром, имеют одинаковые значения напряжения раскачки и смещения и что в этой схеме все лампы работают с индивидуальными углами отсечек, отдаваемыми мощностями и к. п. д.

В связи с этим мощность, генерируемая одной лампой в схеме параллельной работы, бывает больще; чем это можно было бь1 допустить для нее, а соседняя с первой и имеющая несколько отличные параметры может быть заметно недогружена, причем общая мощность, развиваемая обеими лампами, может быть заметно меньще, чем удвоенная предельная для одной лампы. Это рассуждение остается в силе и для произвольного количества ламп.

Лампы могут быть заметно лучше использованы (при том же параллельном включении), если индивидуально для каждой лампы подбирать V и Е - значения напряжений смещения и раскачки на :етке (это следует из упомянутого выще анализа работы схемы).

Для мощных каскадов радиовегцательных передатчиков, работающих в режиме усиления модулированных колебаний, необходимо еще выполнить добавочное требование регулировки каждой лампы на 90°-ю отсечку анодного тока (во избежание появления нелинейных искажений). Это может быть выполнено также индивидуально для каждой лампы подбором, соответственных смещений и раскачки на сетках.

Таким образом, проблема параллельной работы, особенно у мощных ламп (как имеющих наибольщие возможные расхождения параметров) может быть сведена либо к подбору ламп для параллельной работы с одинаковыми параметрами (отбрасывая экземпляры с параметрами, отличающимися от некоторой средней величины, определяемой стандартом) либо к составлению особых схем, в которых можно было бы легко и быстро, а главным образом, из определенного управляющего пункта, например, пульта, подобрать для любой лампы нужный угол отсечки и напряжение раскачки.

Первый метод не может быть рекомендован, так как не всегда на любой радиостанции может быть достаточный выбор ламп (по причинам недостаточного совершенства производства ламп и невозможности заготовлять лампы в больших количествах из-за дороговизны).

Второй метод, давая возможность использовать все наличие ламп, требует некоторого усложнения схем передатчика и усложнения обслуживания в эксплоатационном смысле.

Для оправдания применения этого метода необходимо применить схемы, незначительно успожняюшие имеющиеся устройства и, по возможности, простые в управлении.

Уже имелись попытки построить радиостанции с индивидуальным подбором режимов ламп, но попытки эти окончились неудачей, так как на этих радиостанциях подбирались смещения и нагрузки в аноде, а регулировка раскачки не была применена, а именно :эта величина и играет основную роль в деле подбора режима ламп (как это следует из упоминавшегося выше анализа).

Кроме того, техническое оформление такой установки не позволяет использовать всех возможностей регулирования, так как приборы регулирования были расположены в зоне, заблокированной от присутствия технического персонала. Таким образом, для регулировки передатчика необходимо было останавливать передатчик и сейчас же запускать снова, отчего работа по регулировке становилась крайне кропотливой и затруднительной. В дальнейшем на практике от этих попыток отказались.

Теоретическая разработка вопроса позволила автору сделать соответственные выводы, лабораторная проверка этих выводов дала некоторый

материал для конструирования, и в результате автор предлагает новую схему параллельного включения ламп, позволяющую плавно, не останавливая генератора (или передатчика), производить регулировку его из любого места (например, пульта).

Соответственно подобранная измерительная аппаратура дает возможность следить за результатами регулировки.

Схема проста и в принципе использует имеющиеся уже устройства (так называемые, антидинатронные устройства), встречающиеся на любом передатчике.

Обычные схемы лампового генератора, работающего на одинакового типа лампах, включенных параллельно, могут быть представлены схемой, изображенной на фиг. 1.

В этой схеме катушка Lg представляет собой связь с источником высокой частоты (так называемый, предыдущий каскад).

На зажимах этой катушки имеется некоторая э. д. с. У„. Один зажим

этой катушки заземляется, другой подводится шиной АВ к распределительной шине CD, от которой отводится полученное напряжение к сеткам ламп.

Шина MN в точках а, Ь, с . . . ит. р,. собирает энергию, выделяемую лампами, и направляет по шине PR в контур нагрузки Z.

Если назвать напряжение между шиной MN и общей точкой катодов всех ламп через V, то имеем

где /-ток (переменная составляющая), отдаваемый всеми лампами и равный алгебраической сумме токов отдельных ламп Zj, 2 /д . . . . in, 2 - сопротивление контура переменному току.

Приняв, что угол отсечки каждой лампы может быть выражен, как

(2)

COsW

Vg-DV,

гДе D - коэфициент проницаемости лампы. Eg - постоянное смещение

лампы, Vg -напряжение питающего

постоянного источника, - пара; метр лампы, определяющий положение характеристики лампы в координатах (Vg /д), 9 - угол отсечки в градусах, замечаем, что угол отсечки индивидуален для всех ламп. Действительно, величины Vg, У„ Eg, V постоянны для всех ламп, но величины D,, определяемые выполнением лампы, индивидуальны для всех ламп. Индивидуальные значения отсечки 9 вызывают индивидуальные значения приведенных сопротивлений ламп , определяемых формулой вида А / . , . . (.i) в - Sin в COS О где RI - сопротивление лампы (параметр). Отсюда следует, что и токи каждой лампы (переменная составляющая) ин.дивидуальны для каждой лампы, что можно усмотреть из формулы вида: Rn , - 7 ( V где - величина, обратная проницаемости. . Отсюда для ламп с малыми значениями проницаемости необходимо уменьшать величину раскачки Vg, а для поддержания угла отсечки задать вполне определенные смещения Eg чтобы получить одинаковые мощности, снимаемые с каждой лампы. При этом равенство токов г, i, .г, rt вполне гарантирует равенство мощностей, отбираемых от ламп, так как последние (мощности) могут быть охарактеризованы уравнениями вида (5)

Таким образом следует, что во время работы передатчика следует добиваться одинаковых значений ij, 4 и т. Д- для каждой лампы, что возможно.

Vg, Vg- g, R,

(6)

g-2 VK - - Ig;

VV - If;, R-i огласно уравнениям (2), (3), (4), при вполне определенных значениях Eg и Vg, подобранных индивидуально для каждой лампы. Описанная схема не позволяет производить упомянутые манипуляции, так как величина Vg является общей для всех ламп. Напрашивается способ, при котором для каждой лампы применяют отдельную катушку L, Не приходится говорить о том, что этот метод непригоден, так как он чрезвычайно громоздок в выполнении. Используя эту же идею, но применяя автотрансформаторную связь, можно конструкцию значительно упростить и получить устройство вида,показанного на фиг. 2. Схема, изображенная на фиг. 2, допускает регулировку Eg индивидуально для каждой лампы; небольшой добавкой к этой схеме можно получить и индивидуальные значения Eg, но недостаток схемы заключается в том, что она не дает возможности подбора Vg,. не останавливая передатчика. Действительно, катушка Lg находится в зоне, заблокированной от присутствия персонала во время работы передатчика, да и работа у этой катушки просто небезопасна (не говоря о том, что контроль за поведением регулируемых ламп от этой катушки неудобен), применять же специальные коммутационные схемы с сервомотором- задача конструктивно достаточно сложная. Значительно проще регулировать величину V„ за счет некоторого падения на специальных сопротивлениях , 2 3 и т. д., включаемых у точек ответвления шин, подводящих напряжения к сеткам каждой лампы (см. схему на фиг. 3). Очевидно, что в этом случае напряжение, подводимое к каждой лампе, может быть выражено следующими формулами:

где fgi, и т. д. - переменные составляющие тока сетки данной лампы.

Необходимо отметить, что сопрот вления , , RS и т. д. находя .л в заблокированной зоне, так как напряжения на них по отношению к земле порядка тысяч вольт (цля мощных ламп).

Таким образом, регулировка величины Vg должна производиться не за счет сопротивления /, а за счет тока „.

Такая регулировка может быть произведена из любой точки зала, в котором находится передатчик, при помощи метода, предлагаемого согласно схеме по фиг. 4 и основанного на том, что обычно устанавливаемые кенотроны для уничтожения динатронного эффекта (так называемые, антидинатронные кенотроны Зусмановского) включаются после указанных ранее сопротивлений , 2,

Отличие предлагаемой схемы от схемы, применяемой Зусмановским, (кроме сопротивлений , ....), заключается еще в применении индивидуальных сопротивлений .накала для каждого кенотрона г, г., г г.

При этом, изменяя накал каждого кенотрона, изменяем сопротивление этого кенотрона переменному току и, таким образом, изменяем падение на сопротивлении R. Так как накал ламп заземлен и не имеет больщих значений (в смысле напряжения, не достигающего 30 V), то реостаты накала находятся под безопасным напряжением и, таким образом, могут быть расположены в любом месте (вне зависимости от расположения передатчика).

Вполне возможен вариант с изменением сопротивления регулирующих ламп путем подбора соответствующего смещения на сетки этих ламп (при этом необходимо применение трехэлектродных ламп).

Такая схема может быть выполнена согласно фиг. 5.

Сконцентрировав регулирующие накал реостаты (регулирующих ламп) и установив в этом же месте потенциометры смещений генераторных ламп, получаем управляющий агрегат для регулировки генератора на заданный

режим. Расположив этот агрегат в месте, с которого удобно наблюдать за режимами ламп, можно легко и удобно регулировать работу ламп в эксплоатационных условиях, добиваясь одинаковых режимов каждой лампы.

На основании вышеизложенного предлагается схема генератора, работающего на параллельном включении, ламп (см. фиг. 6).

Пусть катущка / служит для связи данного генератора с некоторым (задающим) генератором 2.

Напряжение, снятое с этой катушки, подводится к сеткам генераторных ламп через сопротивления 3 и конденсаторы 4. После конденсаторов 4 устанавливаются лампы 5 (работающие в качестве кенотронов) и питаемые по накалу от реостатов 6 параллельно сеткам генераторных ламп.

Пар,аллельно сеткам генераторных ламп включены реактивные катущки 7 для подвода к сеткам этих ламп смещения от потенциометров 8. В анодную цепь питания включаются амперметры 9, регистрирующие постоянные составляющие анодных токов каждой лампы, и амперметры JO, регистрирующие переменные составляющие.

Равенство постоянных составляющих всех параллельно работающих ламп свидетельствует (при равенстве показаний приборов, регистрирующих переменные составляющие) о равномерной нагрузке всех параллельно работающих ламп, так как равенство отнощений показаний приборов, показывающих постоянные составляющие, и показаний приборов, показывающих переменные составляющие (для каждой определенной лампы), служит доказательством равенства отсечек.

При равенстве отсечек и постоянных составляющих мощности будут одинаковы, если (а это и выполнено) будут одинаковы коэфициенты использования напряжения.

Таким образом, применяя данную схему и несколько переоборудовав для этого имеющийся передатчик, можно вполне уверенно эксплоатировать и имеющиеся лампы без всякого отбора.

Опыт, проведенный заявителем в лаборатории, по его указанию подтвердил высказанные соображения и дал возможность отрегулировать четыре работающие параллельно лампы в течение 15 минут.

Имеющийся в лаборатории передатчик не подвергался никаким переделкам для этого опыта, настолько проста и несложна была организация указанного опыта.

Схема была собрана в течение весьма непродолжительно/о времени, причем был использован имеющийся в лаборатории учебный материал (например, потенциометры Рустрата и т. д.).

Приведенная схема работает следующим образом. Перед включением высокого напряжения на лампы (не зная еще ни параметров ламп, ни их работы в параллель), устанавливают некоторое одинаковое смещение на все лампы при помощи потенциометров. Не накаливая регулирующих кенотронов, включают анодное напряжение на генератор и наблюдают показания приборов 9 и 10. Так как лампы индивидуальны, то каждая лампа начинает работу при различных отсечках и мощностях.

На сопротивлениях 3 падает напряжение только за счет сеточных токов.

Во время работы будут обнаружены лампы, в которых постоянные и переменные составляющие будут больще, чем у других соседних (речь идет об анодных токах).

Такие лампы, очевидно, имеют несколько больщую раскачку, чем соседние. Накалом включенного регулирующего кенотрона в этом случае добиваются таксуо падения на соответствующем сопротивлении, чтобы как переменные составляющие, так и постоянные уравнялись. Если это не получается, то приходится дополнительно подрегулировать смещение данной лампы.

При этом падение на соответствующем сопротивлении было вызвано не только сеточным током генераторной лампы, но и анодным током кенотрона.

Потребность сосредоточения регулирующих приборов в одном месте вызывается тем фактором, что изменение режима в одной лампе немедленно вызывает изменение режимов в других лампах (хотя и в меньщей степени), почему необходимо немедленно реагировать на эти изменения, регулируя раскачки или смещения и у других ламп.

При некотором навыке эти операции могут быть произведены чрезвычайно быстро. Регулировка напоминает регулировку параллельно работающих мащин постоянного тока на общие щины.

Данная схема может найти применение на мощных радиостанциях (в последних каскадах), на заводах, применяющих генераторы высокой частоты (ламповые) больщой мощности, в мощных усилителях для радиофикации и т. д., вообще там, где применяется параллельная работа ламп больщих мощностей и где необходимо хорощо использовать лампы и иметь для всех ламп одинаковые режимы.

Предмет изобретения.

Способ уравнивания нагрузки параллельно включенных генераторных, ламп, работающих в схеме с внещним возбуждением, отличающийся тем, что равномерного распределений нагрузки между отдельными лампами достигают путем одновременного особого для каждой лампы подбора постоянного сдвига на сетку и величины раска ивающего напряжения, последнего - за счет поглощения некоторой части напряжения раскачки в отдельном для каждой лампы комбинированном сопротивлении, состоящем из постоянного активного сопротивления в цепи сетки лампы и включенного между нитью и сеткой лампы электронного прибора, внутреннее сопротивление которого регулируют одним из известных методов.

2 53537

riiГ

,

1

1,

i.,, Ti -

..| | -U-L-i .-j-J з

3

фиг

г: