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

сс К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,1 ДАННОМУ НАРОДНЫМ КОМИССАРИАТОМ ОБОРОННОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИЗарегистрировано в Бюро госледуюцей регистрациизобретсний Госп,тана при СНК СССР В К ОВСК пособ уравнивания нагрузки параллельно вк генераторных ламп, работающих в схеме с возбуждением,Заявлено 16 февраля 1937 года за ге 1 1570. Опубликовано 28 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. ЩЛампы могут быть заметно лучше . использованы (при том же параллель.ном включении), если индивидуально для каждой лампы подбиратьи Е - значения напряжений смещения и раскачки на сетке (это следует из упомянутого выше анализа работы схемы).Для мощных каскадов радиовещательных 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) либок составлению особых схем, в которых можно было бы легко и быстро,а главным образом, из определенного управляющего пункта, например,пульта, подобрать для любой лампынужный угол отсечки и напряжениераскачки.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 возможностьиспользовать 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 построитьрадиостанции с индивидуальным подбором режимов ламп, но попытки этиокончились неудачей, так как на этих,радиостанциях подбирались смещенияи нагрузки в аноде, а регулировка ,раскачки не была применена, а именно ,.эта величина и играет основную рольв деле подбора режима ламп (как этоследует из упоминавшегося выше анализа).Кроме того, техническое оформление такой установки не позволяет ис-,пользовать всех возможностей регулирования, так как приборы регулирования были расположены в зоне, за-;блокированной от присутствия техни-ческого персонала, Таким образом,.димо было останавливать передатчик ,и сейчас же запускать снова, отчегоработа по регулировке становиласькрайне кропотливой и затруднительной.,В дальнейшем на практике от этихпопыток отказались,Теоретическая разработка вопросапозволила автору сделать соответственные выводы, лабораторная про-,.верка этих выводов дала некоторыйматериал для конструирования, и в результате автор предлагает новую схемупараллельного включения ламп, позволяющую плавно, не останавливаягенератора (или передатчика), производить регулировку его из любогоместа (например, пульта).Соответственно подобранная измерительная аппаратура дает возможность следить за результатами регулировки.Схема проста и в принципе использует имеющиеся уже устройства (такназываемые, антидинатронные устройства), встречающиеся на любом передатчике.Обычные схемы лампового генератора, работающего на одинаковоготипа лампах, включенных параллельно,могут быть представлены схемой, изображенной на фиг. 1.В этой схеме катушка 1 представляет собой связь с источником высокой частоты (так называемый, предыдущий каскад).На зажимах этой катушки имеетсянекоторая э. д, с. Р . Один зажимэтой катушки заземляется, другой подводится шиной АВ к распределительной шине СП, от которой отводитсяполученное напряжение к сеткам ламп.Шика ММв точках а, д, с ит,д.собирает энергию, выделяемую лампами, и направляет по шине РКв контур нагрузки Е.Если назвать напряжение междушиной ЛМ и общей точкой катодоввсех ламп через К то имеему=1, ,где 1 - ток (переменная составляющая), отдаваемый всеми лампами иравный алгебраической сумме токовотдельных ламп г, г , г -сопротивление контура переменномутоку,Приняв, что угол отсечки каждойлампы может быть выражен, какс .Е=- -- д,-Р)Еу - Р 7 Б - Еао рф -где Й - коэфициент проницаемостилампы, Е . - постоянное смещениелампы, УБ - напряжение питающегопостоянного источника, Е 0 - параметр лампы, определяющий положение характеристики лампы в координатах (У .1 ), 3 - угол отсечки в гра.дусах, замечаем, что угол отсечки ин.дивидуален для всех ламп.Действительно, величиныЕ, У постоянны для всех ламп, но величины О, Е 0, определяемые выполнением лампы, индивидуальны для всех ламп. Индивидуальные значения отсечки 0 вызывают индивидуальные значения приведенных сопротивлений ламп Р 1, определяемых формулой вида рК - К Р 1 2 Я й 1.,и" у -1 1 и(4) где р - величина, обратная проницаемости.Отсюда для ламп с малыми значениями проницаемости необходимо уменьшать величину раскачки , а для поддержания угла отсечки задать вполне определенные смещения Е, чтобы получить одинаковые мощности, снимаемые с каждой лампы,При этом равенство токов г .гг вполне гарантирует равенство мощностей, отбираемых от ламп, так как последние (мощности) могут быть охарактеризованы уравнениями вида 2 1 2 рР 2 2 ГТаким образом следует, что во время работы передатчика следует добиваться одинаковых значенийи т. д. для каждой лампы, что возможно,Р =Я .(3)О - яп О соя Огде Р 1 - сопротивление лампы (пара. метр).Отсюда следует, что и токи каждой лампы (переменная составляющая) ин. ,дивидуальны для каждой лампы, что можно усмотреть из формулы вида: согласно уравнениям (2), (3), (4), при вполне определенных значениях Е иподобоанных индивидуально для каждой лампы.Описанная схема не позволяет производить упомянутые манипуляции, так как величина У является общей для всех ламп.Напрашивается способ, при котором для каждой лампы применяют отдельную катушку Е.ьНе приходится говорить о том, чтоэтот метод непригоден, так как ончрезвычайно 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 Е, индивидуально для каждой лампы; небольшойдобавкой к этой схеме можно получить и индивидуальные значения Е, но недостаток схемы заключается в том, что она не дает возможности подбора Ь., не останавливая передатчика,Действительно, катушка Е нахо. дится 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 У за счет некоторого падения на специальных сопротивлениях Й РЯ, и т. д., включаемых у точек ответвления шин, подводящих напря. жения 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 11, У и т. д. - переменные составляющие тока сетки данной лампы.Необходимо отметить, что сопрот =вления ЙНР, и т, д, находя",лв заблокированной зоне, так как напряжения на них по отношениюк земле порядка тысяч вольт (длямощных ламп),Таким образом, регулировка величиныдолжна производиться не засчет сопротивления Я, а за счет тока 1.ЯТакая регулировка может быть про-изведена из любой точки зала, в котором находится передатчик, при помощиметода, предлагаемого согласно схемепо фиг. 4 и основанного на том, чтообычно устанавливаемые кенотроныдля уничтожения динатронного эффекта (так называемые, антидинатронные кенотроны Зусмановского) включаются после указанных ранее сопротивлений РРРОтличие предлагаемой схемы отсхемы, применяемой Зусмановским,(кроме сопротивлений РР, Р ),заключается еще в применении индивидуальных сопротивлений, накала длякаждого кенотрона гг., г,г,При этом, изменяя накал каждогокенотрона, изменяем сопротивлениеэтого кенотрона переменному току и,таким образом, изменяем падение насопротивлении К Так как накал лампзаземлен и не имеет больших значений (в смысле напряжения, не достигающего 30 Ч), то реостаты накаланаходятся под безопасным напряжением и, таким образом, могут бытьрасположены в любом месте (вне зависимости от расположения передатчика).Вполне возможен вариант с изменением сопротивления регулирующихламп путем подбора соответствующегосмещения на сетки этих ламп (приэтом необходимо применение трехэлектродных ламп).Такая схема может быть выполненасогласно фиг. 5.Сконцентрировав регулирующие накал реостаты (регулирующих ламп) иустановив в этом же месте потенциометры смещений генераторных ламп,получаем управляющий агрегат длярегулировки 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 юч енин. 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 1 О, 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 ла боратории, по его указанию подтвер. дил 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 сле. дующим 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 1 О. 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 обнару. жены 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 со. седние. Накалом включенного регулирующего кенотрона в этом случае добиваются такщ.о падения на соответствующем сопротивлении, чтобы как переменные составляющие, так и постоянные уравнялись. Если это не получается, то приходится дополнительно подрегулировать смещение данной Лд М ПЪ.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 немедленнореагировать 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 машин постоянного тока на общие шины.Данная схема может найти применение на мощных радиостанциях (в последних каскадах), на заводах, приме. няющих 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 ко. торого регулируют одним из известных методов.