Способ уравнивания нагрузки параллельно включенных генераторных ламп, работающих в схеме с внешним возбуждением

Способ уравнивания нагрузки параллельно включенных генераторных ламп, работающих в схеме с внешним возбуждением

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Класс 21а, 8„ ¹ 53537

Ог1ИОдНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, ВЫДАННОМУ НАРОДНЫМ КОМИССАРИАТОМ ОБОРОННОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

3арегисгарироваио в Б оро последующей регистрации изобретений Госп.тра при СНК СССР

В. Кашпровский.

Способ уравнивания нагрузки параллельно вкл1о генераторных ламп, работающих в схеме с вне возбуждением.

Заявлено 16 февраля 1937 года за N1 1570.

Опубликовано 98 февраля 1939 года.

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 больше;"чем это можно было бы 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 меньше, чем удвоенная предельная для одной лампы. Это рассуждение остается в силе и для произвольного количества ламп..;: 1

I

f

Лампы могут быть заметно лучше использованы (при том же параллельном включении), если индивидуально для каждой лампы подбирать V u

Ч

Š— значения напряжений смещения е и раскачки на сетке (это следует из упомянутого выше анализа работы схемы).

Для мощных каскадов радиовеща- . тельных 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 под,бором. соответственных смещений и раскачки на сетках.

Таким образом, проблема параллельной работы, особенно у мощных ламп (как имеющих наибольшие возможные расхождения параметров) может быть сведена либо к подбору ламп для параллельной работы с одинаковыми параметрами (отбрасывая экземпляры с параметрами, отличающимися от некоторой средней вели- чины, 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 ре- комендован, так как не всегда на лю- ! бой 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 усложняющие имею-,, щиеся 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 ис-, пользовать всех возможностей регулирования, так как приборы регулиро1 вания были расположены в зоне, за-:, блокированной от присутствия техни- ческого персонала. Таким образом, .для регулировки передатчика необхо-, .димо 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 про-, .верка 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 регул и ровки.

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 L . представляет собой связь с источником высокой частоты (так называемый, предыдущий каскад).

На зажимах этой катушки имеется некоторая э. д. с. V . Один зажим этой катушки заземляется, другой подводится шиной АВ к распределительной шине CD, от которой отводится полученное напряжение к сеткам ламп.

Шина AfN в точках а, b, c... ит.д. собирает энергию, выделяемую лампами, и направляет по шине PR в контур нагрузки 2.

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

V=1е........ (1), где 1 — ток (переменная составляющая), отдаваемый всеми лампами и равный алгебраической сумме токов отдельных ламп t» 4 г,.... i,, z— сопротивление контура переменному току.

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

cos 0 = — — — - ° (2)

Eg — D Б — Еао 2

g где D — коэфициент проницаемости лампы, Е . — постоянное смещение лампы, УБ — напряжение питающего постоянного источника, Е„ — параметр лампы, определяющий положение характеристики лампы в координатах (V I),,3 — угол отсечки в гра.дусах, замечаем, что угол отсечки ин.дивидуален для всех ламп.

Действительно, величины Uh, Ъ,, Е, V постоянны для всех ламп, но величины D, E«, определяемые выполнением лампы, индивидуальны для всех ламп. Индивидуальные значения отсечки О вызывают индивидуальные значения приведенных сопротивлений ламп R, определяемых формулой вида

R =R . ... (3) Π— sin Ocos0 где R; — сопротивление лампы (параметр).

Отсюда следует, что и токи каждой лампы (переменная составляющая) ин,дивидуальны для каждой лампы, что можно усмотреть из формулы вида: (4) дд= где д — величина, обратная проницаемости.

Отсюда для ламп с малыми значениями проницаемости необходимо уменьшать величину раскачки V, а для поддержания угла отсечки задать вполне определенные смещения Е, чтобы получить одинаковые мощности, снимаемые с каждой лампы, При этом равенство токов i» 1» .i, i„âïîëíå гарантирует равенство мощностей, отбираемых от ламп, так как последние (мощности) могут быть охарактеризованы уравнениями вида

lд V

2 Р 2

2 2 Г

Таким образом следует, что во время работы передатчика следует добиваться одинаковых значений t» g u т. д. для каждо" лампы, что возможно, согласно уравнениям (2), (3), (4), при вполне определенных значениях E u

Vg, подобранных индивидуально для каждой лампы.

Описанная схема не позволяет производить упомянутые манипуляции, так как величина V является общей для всех ламп.

Напрашивается способ, при котором для каждой лампы применяют отдельную катушку L„. ь

Не приходится говорить о том, что этот метод непригоден, так как он черезвычайно 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 E индивидуально для каждой лампы; небольшой добавкой к этой схеме можно получить и индивидуальные значения Е, но недостаток схемы заключается в том, что она не дает возможности подбора V, не останавливая передатчика.

Действительно, катушка L 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

R» R>, R, 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:

rAe I „1,, и т. д. — переменные со- ставляющие тока сетки данной лампы.

Необходимо отметить, что сопрот = вления Р„Н„Р, и т. д. находя",л в заблокированной зоне, так как напряжения на них по отношению к земле порядка тысяч вольт (для мощных ламп).

Таким образом, регулировка величины V должна производиться не за счет сол ротивления R, а за счет тока 1 .

Я.

Такая регулировка может быть про- l изведена 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 динатрон ного эффекта (так называемые, антидинатронные кенотроны Зусмановского) включаются после указанных ранее сопротивлений R„R2, R .....

Отличие предлагаемой схемы от схемы, применяемой Зусмановским, (кроме сопротивлений Р„Р, R,.... ), заключается еще в применении индивидуальных сопротивлений, накала для каждого кенотрона r„r, у, ..... r„.

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 больших 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, работа ю щего на па раллел ьном вкл ючени и. ламп (см. фиг. б).

Пусть катушка 1 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 б параллельно сеткам генераторных ламп.

Параллельно сеткам генераторных ламп включены реактивные катушки

7 для подвода к сеткам этих ламп смещения от потенциометров 8, В анодную цепь питания включаются ампер- . метры 9, регистрирующие постоянные составляющие анодных токов каждой лампы, и амперметры 10, 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 отношений 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 непродолжительного 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 больше, чем у других соседних (речь идет об анодных токах).

Такие лампы, очевидно, имеют несколько большую раскачку, чем соседние. Накалом включенного регулирующего кенотрона в этом случае доби ва ются та кщ.о 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 меньшей степени), почему необходимо немедленно реагировать на эти изменения, регулируя раскачки или смещения и у других ламп.

При некотором навыке эти операции могут быть произведены черезвычайно быстро. Регулировка напоминает регулировку параллельно работающих машин постоянного тока на общие шины.

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

Предмет и зоб ретен ия.

Способ уравнивания нагрузки параллельно включенных генераторных. ламп, работающих в схеме с внешним возбуждением, отличающийся тем, что равномерного распределения нагрузки между отдельными лампами достигают путем одновременного особого для каждой лампы подбора постоянного сдвига на сетку и величины раскачивающего напряжения, последнего— за счет поглощения некоторой части напряжения раскачки в отдельном для каждок 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.

К авторскому свидетельству В. Кашпировского

5 53537, ьн фи фиг!

Ч ( 1 г, „ з— — ин» .я фиг 3 фиг,". (Д

Тип, I!("итный Труд". "-Зк. " 234 — 550