Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Лекция 15

Необходимость сложения мощностей АЭ. Параллельное и двухтактное включения АЭ. Свойства ГВВ с параллельным и двухтактным включением АЭ, энергетические соотношения в них. Особенности схем с параллельным и двухтактным включением транзисторов.

Довольно часто требуемая мощность ГВВ не может быть получена от одного генераторного прибора – активного элемента (АЭ): лампы или транзистора. Надо либо разрабатывать новый АЭ с нужной мощностью, либо искать другие способы решения задачи. Разработка нового прибора и производство его занимают много времени и дорого обходятся. Кроме того, потребность в мощных приборах может быть весьма ограниченной. Последнее особенно относится к генераторным лампам. Да и не всегда удаётся разработать прибор на нужную мощность, что относится как к лампам, так и к транзисторам. Поэтому специалистам приходится искать схемные решения получения больших мощностей. Чтобы получить нужную мощность, используют совместную работу нескольких АЭ на общую нагрузку. Наиболее простыми способами реализации совместной работы АЭ являются их параллельное и двухтактное включения. При выполнении определённых условий результирующая мощность в нагрузке равна сумме мощностей, создаваемых в выходной цепи каждым АЭ.

Параллельное включение активных элементов

На рис.15.1 представлена схема ГВВ с параллельным включением двух ламп V1 и V2 с общим катодом.

П
ри параллельном включении ламп одноимённые электроды соединяются вместе по высокой частоте; по постоянным напряжениям питания одноимённые электроды, кроме анодов, как правило, разделяются. Это делается для того, чтобы можно было производить индивидуальную регулировку режима каждой лампы, так как параметры ламп практически не бывают одинаковыми.

В представленной схеме использовано параллельное питание анода, но может быть использовано и последовательное питание. Для рассмотрения особенностей параллельного включения АЭ способ питания анодов ламп не является принципиальным. Выбор питания анода определяется теми же соображениями, что и при построении ГВВ на одной лампе¹.

Назначение разделительных С_Р и блокировочных С_БЛ, L_БЛ элементов в цепях точно такое же, как в ГВВ на одной лампе. Нагрузкой ламп в анодной цепи служит контур С_К, L_К. В представленной схеме использованы триоды. В схемах на тетродах и пентодах будут добавлены цепи питания вторых (экранных) сеток, которые реализуются, как и в генераторе на одной лампе². Однако, напомним, что большинство мощных генераторных ламп, в том числе и самые мощные лампы, а также лампы СВЧ – это триоды. На схеме показаны лампы с прямонакальным однофазным катодом. Питание накалов ламп осуществляется от трёхфазной сети, что позволяет ослабить пульсацию результирующего выходного тока (паразитную амплитудную модуляцию) за счёт магнетронного эффекта (см. лекцию 13). Для устранения на выходе пульсаций анодного тока за счёт магнетронного эффекта для питания накалов ламп используются два трансформатора Тр₁, Тр₂, первичные обмотки которых включены звездой. Напряжение накала лампы V1 U_{Н V1} пропорционально линейному напряжению между фазами А, В, а напряжение накала лампы V2 U_{Н V2} пропорционально напряжению фазы С. При таком способе питания напряжения накалов оказываются сдвинутыми по фазе относительно друг друга на 90°. На рис.15.2 представлены векторные диаграммы напряжений в цепях питания накалов ламп.

Коэффициент трансформации по напряжению трансформатора Тр₂ n_Тр2 должен быть в раз больше, чем у трансформатора Тр₁.

Питание накалов ламп со сдвигом по фазе 90° обусловливает изменение магнитных полей в лампах со сдвигом на 1/4 периода частоты питания накалов. В итоге пульсации анодных токов за счёт магнетронного эффекта оказываются сдвинутыми на 1/2 периода частоты питания накалов, что составляет 180°, то есть пульсации находятся в противофазе. Если величины этих пульсаций одинаковы, то на выходе, складываясь, они компенсируют друг друга.

При возбуждении ламп гармоническим сигналом анодный ток каждой лампы может быть представлен в виде совокупности гармонических составляющих, как в ГВВ на одной лампе:

(15.1)

где I_{A0 V1}, I_{A0 V2} - постоянные составляющие анодных токов ламп V1 и V2 соответственно; I_{A1 V1}, I_{A1 V2}, I_{A2 V1}, I_{A2 V2}, … - амплитуды первой, второй и так далее гармонических составляющих анодных токов ламп V1 и V2 соответственно.

Пути протекания анодных токов каждой лампы такие же, как в ГВВ на одной лампе.

Постоянные составляющие анодных токов ламп I_{A0 V1}, I_{A0 V2} протекают через источник анодного питания Е_А, блокировочный дроссель L_{БЛ А}, участок анод-катод соответствующей лампы. Первые и высшие гармонические составляющие анодных токов ламп протекают через нагрузку – контур С_К, L_К и участок анод-катод соответствующей лампы.

Контур нагрузки С_К, L_К считаем настроенным на выделяемую гармоническую составляющую анодных токов ламп, в частности, первую, для которой он представляет чисто активное сопротивление, равное эквивалентному сопротивлению контура на резонансной частоте R_oe.

Для общности результатов и более полного рассмотрения вопроса примем, что анодные токи ламп различаются как по величине, так и имеют некоторый фазовый сдвиг. Причиной последнего, если не учитывать инерционные явления в лампах, является несинфазность подаваемых сигналов возбуждения на сетки ламп из-за различия внешних и внутренних реактивностей в цепях возбуждения, в том числе и длин соединительных проводов.

При наличии фазового сдвига φ в сигналах возбуждения ламп выражения (15.1) могут быть записаны в виде:

Если ввести в рассмотрение комплексные амплитуды, то для комплексных амплитуд токов первых гармоник можно записать:

где k – коэффициент пропорциональности амплитуд первых гармоник анодных токов ламп; = ke ^jφ – коэффициент пропорциональности комплексных амплитуд первых гармоник анодных токов ламп³.

Комплексная амплитуда колебательного напряжения на контуре, она же амплитуда переменного напряжения между анодом и катодом каждой лампы,

(15.2)

Сопротивление нагрузки, ощущаемое каждой лампой относительно точек анод-катод (кажущееся сопротивление нагрузки):

(15.3)

Как видим, ощущаемые сопротивления (15.3) зависят не только от эквивалентного сопротивления контура нагрузки R_oe, но и от амплитудных и фазовых соотношений токов в анодных цепях ламп.

Если одна из ламп не работает (k = 0 или k = ∞), то ощущаемое сопротивление нагрузки другой лампы оказывается чисто активным и равным эквивалентному сопротивлению контура R_oe. Если работают обе лампы, то ощущаемое каждой лампой сопротивление отличается от R_oe и может быть как активным, так и комплексным. Работа лампы на комплексную нагрузку для генератора является энергетически невыгодной⁴. Обратим внимание, что при параллельном включении ламп даже при настроенном контуре ощущаемые лампами сопротивления могут оказаться комплексными.

Если фазовый сдвиг сигналов возбуждения φ = 0, то каждая лампа ощущает чисто активное сопротивление нагрузки:

(15.4)

При полной идентичности анодных токов ламп (φ = 0, k = 1) ощущаемые лампами сопротивления оказываются активными и равными по величине:

В этом случае лампы отдают одинаковую мощность, а результирующая мощность в нагрузке – контуре возрастает в два раза (в общем случае в N раз, где N - число параллельно включаемых ламп).

Действительно, мощность в нагрузке можно определить как

,

где U_MA = U_MK - амплитуда колебательного напряжения на анодах ламп, равная амплитуде колебательного напряжения на контуре.

При полной идентичности анодных токов ламп согласно (15.2)
U_MA = 2R_oeI_{A1 V1}. Соответственно, . Колебательная мощность, отдаваемая одной лампой, , что составляет половину мощности в нагрузке.

Если φ = 0, но k ≠ 1, то ощущаемые лампами сопротивления оказываются активными, но разной величины (15.4), вследствие чего лампы будут отдавать в нагрузку – контур разные мощности.

Очевидно, при параллельной работе ламп наилучшим является режим полной идентичности выходных токов: , то есть φ = 0, k = 1. В этом случае лампы находятся в одинаковом по напряжённости режиме (например, критическом) и отдают одинаковую мощность.

Из приведенного рассмотрения очевиден главный недостаток параллельного включения ламп: необходимость строгой синфазности и равенства амплитуд анодных токов параллельно включенных ламп. Для этого нужна строгая симметрия схемы, когда для всех ламп обеспечивается одинаковая длина проводников, подводящих напряжения возбуждения к сеткам ламп и соединяющих аноды ламп с контуром нагрузки, когда одинаковы параметры ламп и блокировочных элементов. При отсутствии симметрии схемы появляется различие в амплитудах и фазах анодных токов ламп, что приводит к уменьшению колебательной мощности ГВВ и снижению его КПД по сравнению с режимом полной симметрии.

Из других недостатков параллельного включения ламп обычно отмечаются следующие:

1. Увеличивается вероятность возникновения в генераторе паразитных (нежелательных) колебаний. Поэтому необходимо делать монтаж короткими, с большим поперечным сечением проводниками, индуктивное сопротивление которых мало.

2. Наличие больших входной, проходной и выходной ёмкостей (межэлектродные ёмкости параллельно включенных ламп складываются) затрудняет реализацию индуктивности контура нагрузки L_К с повышением рабочей частоты генератора:

,

где С_K - ёмкость контура с учётом соответствующих ёмкостей ламп; - круговая частота рабочих колебаний генератора. Чем больше ёмкость контура, тем меньше требуемая индуктивность, которую сложнее реализовать с обеспечением высокой добротности.

3. Увеличивается вероятность возникновения неисправностей, поскольку число ламп и других элементов возрастает.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов лекций