Выбор диаметра провода П-контура или СУ.
Правильный выбор минимально необходимого диаметра провода для катушек П-контуров (СУ-контуров) ламповых усилителей мощности и СУ — задача довольно актуальная! Таблицы, в которых приводились сведения о диаметре провода П-контура и СУ в зависимости от диапазона работы и выходной мощности оконечного каскада передатчика, публиковались очень давно, примерно в конце 50-60х годах.
При расчетах рассматривалась мощность подводимая к оконечному каскаду!
По эмпирическим формулам Евтеева и Панова диаметр провода для катушек с бескаркасной намоткой равен:
где: Ik — контурный ток в амперах; F — частота в мегагерцах;
— допустимый перегрев провода контура по отношению к температуре окружающей среды при естественном охлаждении в режиме длительной работе усилителя мощности.
Например, если принять температуру внутри корпуса УМ или СУ равной +60oС, а максимальную температуру нагрева катушек — +95°С, то t = + 40оС. К стати, поскольку провод в катушке П-контура, Г-тюнера и Т-тюнера применяется оптимального (минимального-номинального) диаметра (если посмотреть расчётную таблицу (ниже) то диаметр провода с УМ 1кВт на частоте 28мГц должен быть 14мм), то при работе на полной мощности, так как будет конечно греться сама катушка, токосъёмы на КПЕ и контакты галетника, то установите компьютерный вентилятор (с внешним питанием 12В для СУ), например как это делают конструкторы Американской фирмы-бренда PALSTAR (palstar at com), картинка:
В таблице цифрами 1, 2 и 3 для каждого диапазона указан способ изготовления катушки:
1). бескаркасная намотка;
2). намотка на ребристом каркасе (диаметр провода увеличивается на 28%);
3). намотке в пазы каркаса (диаметр провода удваивается). Увеличение диаметра провода катушек связано с ухудшением условий охлаждения провода, которым они намотаны.
Однако для определения диаметра провода по формуле следует рассчитать ток Iк, протекающий в контуре. Для этого можно воспользоваться формулой:
где: Рант — выходная мощность усилителя (мощность в антенне, Вт);
Q — нагруженная добротность контура, как правило, равная 8...25; принятое значение для расчетов Q=12; h пк — коэффициент полезного действия П-контура (СУ-контура), принятое значение h пк = 0,9; x — коэффициент использования анодного напряжения для тетродов, работающих в классе В.
При расчетах принята усредненная величина x = 0,8. Для других режимов работы тетродов, а также триодов и пентодов, приняты соответствующие им усредненные значения = 1, учтенные в поправочных коэффициентах, приводимых в примечаниях к таблице; Еа — напряжение источника анодного питания, В.
Расчет значения тока, протекающего в контуре, является не только промежуточным результатом расчета диаметра провода контура, но и позволяет правильно выбрать элементы коммутации контура — галетные переключатели, реле, вакуумные замыкатели и т.д.
Диаметр провода, как следует из формул, прямо пропорционален величине нагруженной добротности Q, которая на практике не обязательно составляет 12 (как принято в таблице). Тому существует несколько причин!
Во-первых, расчет П-контура (СУ-контура), возможно, был произведен для Q = 10.
Во-вторых, это связано с конструктивным исполнением П-контура (СУ-контура). Так, если усилитель мощности работает с большим сопротивлением анодной нагрузки Roe (высокое анодное напряжение Еа и малый анодный ток), то анодная емкость П-контура должна быть небольшой.
Однако на практике ее нельзя сделать менее 30...65пФ, т.к. она включает и выходную емкость лампы, и начальную емкость конденсатора переменной емкости, и межвитковую емкость катушки индуктивности, и емкости переключателя диапазонов, разделительного конденсатора (относительно корпуса), монтажа, паразитную емкость анодного дросселя и т.д. Поэтому, чтобы П-контур (СУ-контур) был настроен в резонанс, приходится уменьшать величину индуктивности пропорционально увеличению емкости анодного конденсатора относительно табличных (расчетных и т.д.) данных.
Из этого вытекает, что:
Qдейств = Qтабл · k, (3)
Dдейств = Dтабл · k, (4)
Iк действ = Iк табл · k. (5)
Qдейств, Dдейств, Iк действ — это действительно требуемые значения добротности, диаметра провода и тока в контуре, а Qтабл, Dтабл, Iк табл. — табличные (расчетные) значения.
Коэффициент k рассчитывается по формуле:
Рассмотрим пример.
Пусть выходная мощность усилителя на тетроде (Roe = 4000 Ом, Еа = 1000В, Raнт. = 75 Ом), работающего на частоте 28 МГц, равняется 200 Вт. Из таблицы определяем, что для изготовления бескаркасной катушки необходимо применить провод Dтабл = 3,1 мм; при этом Iк табл. = 6,67А. Для Roe = 4000Ом емкость анодного конденсатора Сант.табл = 15 пф.
Минимально конструктивно достижимая емкость Сант. Действ = 35 пФ.
Следовательно,
k = 35:15 = 2,33;
Qдейств = 12-2,33 = 28;
Iк действ = 6,67-2,23 = 15,5;
Dдейств = 3,1-2,23 = 7,23.
Кроме того, зачастую при коммутации П-контура приходится включать катушки индуктивности параллельно.
Рис.1. Для правильного выбора элементов коммутации необходимо знать токи в параллельно соединенных катушках. На рисунке 1 показана схема соединения, на которой Ik — суммарный ток в контуре, IL1 — ток
через катушку индуктивности L1, IL2 — ток через катушку индуктивности L2. Отношение токов, протекающих в катушках, обратно пропорционально отношению индуктивностей катушек:
Так как Ik и индуктивности известны, реактивные токи через катушки L1 и L2 определяются по формулам:
Например, если Ik = 10 A, L1 = 10 мкГн, L2 = 5 мкГн, то:
Примечания к таблице:
1. Диаметры катушек и контурный ток указаны для тетродов, работающих в класс В.
2. Для тетродов, работающих в классе АВ, диаметр провода и контурный ток следует умножить на 1,053, в классе С — на 0,95.
3. Для триодов и пентодов, работающих в классе АВ, диаметр провода и контурный ток следует умножить на 0,936, работающих в классе В — на 0,889, и работающих в классе С — на 0,85.
4. Данные таблицы, рассчитаны для Q=12.
5. Материал для катушек — медный (шлифованный) провод. При диаметре катушек более 3мм, рекомендуется их изготавливать из медной трубки. Все катушки от частот 14...30МГц желательно наматывать посеребренным медным проводом, что особенно актуально.
6. Диаметр провода берется ближайший больший из стандартного ряда обмоточных проводов...
PS! Аналогично рассчитывается диаметр проводов в Т-тюнерах, Г-тюнерах и прочих СУ, согласно таблицам…
Литература:
1. Справочник радиолюбителя — Свердловск 1961
2. Журнал Радио №1 1960г
3. Радиолюбитель KB и УКВ №6 1999г
4. Радиопередающие устройства. В.П. Терентьева. — М.:1963
Поделиться с друзьями: