Долговечность ламп в HAM PA
Введение
Это статья является результатом анализа профессиональных работ по вакуумной
технике, большая часть которых является относительно современными (во всяком
случае они 21 века, а не полувековой давности, т.е. отражают нынешний уровень
понимания проблемы).
Из них взяты выводы, общие рекомендации, методики расчета и исходные
данные. Я же сделал расчеты и выжимку существенного применительно к
единственному случаю: мощному ламповому РА, работающему на КВ или УКВ.
Делал это потому, что условия эксплуатации лампы в РА радиолюбителями и в
промышленном передатчике инженерами (для которых и пишутся профессиональные
книги) отличаются существенно.
РА работает на передачу относительно редко, много времени находится в дежурном режиме,
а еще больше выключен вообще (средняя наработка лампы в любительском РА ~500
часов в год ). Контроль состояния лампы обычно никакой («как-то мощность
отдает, не стреляет и ладно»). Часто используются старые лампы с истекшим
сроком хранения, ухудшенным вакуумом и сниженной эмиссией.
В промышленных передатчиках лампа, как правило, работает непрерывно,
нарабатывая несколько тысяч часов в год и выключаясь редко. Но зато лампы там
относительно новые, с гарантией производителя и регулярным
техническим контролем.
Здесь и далее речь идет только о работе и долговечности ламп
в радиолюбительском КВ или УКВ PA. Имеется в виду выполнение всех
четырех следующих условий:
-
выходная мощность от несколько сотен ватт до единиц кВт.
-
Реализована корректная последовательность подачи питающих
напряжений: сначала только накал несколько минут (зависит от типа
лампы), затем (или одновременно с накалом) смещение первой сетки,
потом анодное напряжение и, если есть вторая сетка, последним подается
ее смещение. -
Соотношение времени прием/передача не меньше 1, типично 3 … 10, но
может быть и значительно больше (например, при «взятии»
DXpedition на нужном диапазоне, когда
время передачи за всю ночь может быть всего несколько минут). -
Анодное напряжение не снимается в режиме «Обход», когда РА
не используется, но включен. Ведь DX в кластере может появиться в любой
момент и РА должен быть готов к работе практически сразу после выключения
режима «Обход». А отключение анодного напряжения (если не
применять дорогое высоковольтное реле) можно только отключением
высоковольтного БП от сети, что и сложно (требуется реле на
большой ток), и занимает время при включении ( для сглаживания броска
тока при заряде конденсатора выпрямителя), и, как мы увидим дальше,
не дает каких-либо преимуществ. -
Описание процессов в лампе предельно упрощено (но без искажения сути). Иначе
пришлось бы закопаться в сложную взаимосвязь множества разных процессов. А цель
этой статьи – минимально необходимое понимание влияния на долговечность
условий эксплуатации и предпринимаемых нами действий.
Общие данные
|
Основные параметрыпри Uн=12,6 В, Uа=1,3 кВ, Iа=155 А |
|
| Ток накала | 2,45 + 0,15 А |
| Ток сетки обратный | 155 + 45 мА |
| Крутизна характеристики | 31 + 5 мА/В |
| Ток сетки обратный | £ 50 мкА |
| Проницаемость | 1,5 + 0,5 % |
| Полезная мощность в импульсе (при Iа=12 А, Uа=10 кВ, tимп =3 — 15 мкс) | ³ 40 кВт |
| Междуэлектродные емкости, пФ: | |
| входная | 16 + 2 |
| выходная | £ 0,16 |
| проходная | 6 + 0,5 |
| Долговечность | ³ 600 ч |
| Критерий долговечности: порлезная мощность | ³ 35 кВт |
Предельные эксплуатационные данные
Напряжение накала
11,9 — 13,3 В
Напряжение анода в импульсе
14 кВ
Мощность, рассеиваемая анодом
300 Вт
Мощность, рассеиваемая сеткой:
при термотоке около 5 мА
2,5 Вт
без учета термотока
40 Вт
Ток анода в импульсе (постоянная составляющая)
15 А
Длительность импульса
15 мкс
Скважность (минимальная)
200
Сопротивление в цепи сетки
10 кОм
Температура радиатора анода
160 С
Температура торца анода
200 С
Температура вывода сетки
200 С
Температура вывода катода
120 С
Температура керамических частей
250 С
Интервал рабочих температур окружающей среды
от -60 до +100 С
Принятые сокращения
Параметры и цифровые данные режимов работы ламп приводятся вместе с изображением их цоколевки. В числителе указывается напряжение на данном электроде относительно катода в вольтах, в знаменателе — ток в амперах или миллиамперах. Для ламп, требующих автоматического смещения, у вывода катода указывается величина сопротивления в катоде. У двойных триодов значения параметров приводятся для одного триода. Нумерация внешних выводов соответствует виду на цоколь лампы снизу.
В «Справочнике» приняты следующие сокращения:
S — крутизна характеристики, мА/В;Sп — крутизна преобразования, мА/В;Sг — крутизна гетеродинной части лампы, мА/В;Ri — внутреннее сопротивление, кОм;K — коэффициент усиления;Rа — сопротивление нагрузки, кОм;Pа — максимально допустимая мощность, рассеиваемая на аноде, Вт;Pвых — полезная мощность (получающаяся при допустимой величине коэффициента нелинейных искажений), Вт;Cа-к — емкость анод-катод у диодов, пФ;Cвх — входная емкость (сетка-катод у триодов и сетка-катод и экран у экранированных ламп), пФ;Cвых — выходная емкость (анод-катод у триодов и анод-катод и экран у экранированных ламп), пФ;Cпр — проходная емкость (управляющая сетка-анод), пФ;Uобр — наибольшая амплитуда обратного напряжения между анодом и катодом, В;Im — наибольший импульс выпрямленного тока (на один анод), мА;Iв — выпрямленный ток, мА;Uз — напряжение зажигания, В;Uст — напряжение стабилизации (у стабилизаторов тока начало и конец стабилизации), В;Iст — ток стабилизации, мА;Iа — ток анода, мА;Uа — напряжение анода, ВUн — напряжение накала, ВIн — ток стабилизации, А;Is — ток эмиссии, мА;
