Шахгильдян В.В. Проектирование радиопередатчиков (4-е издание, 2000) (1095865), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Но даже в таком неблагоприятном случае резервирование даст выигрыш в надежности (по Та с) на один-два порядка и более. В качестве примеров повышения надежности можно привести резервирование возбудителей и трактов предварительного усиления телевизионных передатчиков, построение трактов передатчиков со сложением мощностей двух (или более) блоков, блочномодульное построение транзисторных передатчиков, "скользящее" резервирование одного комплекта приемопередающеи аппаратуры ствола в линиях радиорелейной связи и др. При разработке и проектировании передатчика следует обеспечить и другую характеристику надежности — ремонтопригодность, определяемую средним временем восстановления Т (нормы см.
выше). Снижению Т способствуют; хорошо проработанная конструкция аппаратуры с удобным доступом к деталям и монтажу; применение Блочномодульного принципа конструирования с быстрой заменой неисправных блоков и модулеи; системы контроля и сигнализации, позволяющие быстро обнаружить место неисправности; рациональное комплектование 78 79 ЗИПоэ и, конечно, высокая квалификация ремонтного персонала и совершенная организация обслуживания аппаратуры.
Окончательные расчеты надежности передатчика и его отдельных блоков можно провести после того, как будут рассчитаны электрические и тепловые режимы, разработаны принципиальные схемы, конструкции и монтаж, выбраны все элементы. Кроме рассмотренных выше своиств, характеризующих надежность (безотказность, ремонтопригодность и др.), важным свойском является экэвучесгль, под которой понимается устойчивость нормального функционирования системы связи, вещания и отдельных ее звеньев против воздеиствия причин и факторов, природа которых лежит вне условии нормальнои работы этих систем. Причины эти можно разделить на две группы: стихийные (ураган, землетрясение, грозовые разряды и т.п.) и преднамеренные (радиопротиводеиствие, боевые огневые удары противника, диверсионные деиствия и др.).
Масштабы и характер возможных повреждений, а также затраты времени и средств на их ликвидацию могут быть очень значительны. Мероприятия по обеспечению живучести РПдУ в экстремальных условиях требуют больших материальных затрат и состоят не только в совершенствовании аппаратуры при ее разработке, но и в обеспечении особых условий ее размещения и эксплуатации, что решается при проектировании и строительстве радиоцентров. Аппаратуру следует размещать в подземных помещениях, способных выдерживать ударные нагрузки до 7... 10 кг/смэ и противостоять воздействию радиации и электромагнитных излучений. Более тщательно надо защитить и обслуживающий персонал.
Линии электропитания, ВЧ фидеры и сами излучающие антенные системы следует размещать в подземных траншеях. Весьма целесообразно применять развитые системы резервирования как в самом радиопередающем оборудовании, так и в системах электропитания, охлаждения, подачи программ и др. [1.1). 1.9. Обеспечение допустимого теплового режима транзисторов, радиоламп, радиодеталей Работа любого устройства сопровождается определенными потерями энергии.
Радиоэлектронные устроиства (в том числе радиопередатчики) представляют собои преобразователи энергии и в этом отношении характеризуются коэффициентом полезного действия и. Промышленный (полный) КПД современных передатчиков различных назначений, диапазона частот, мощностей, видов и способов модуляции может быть в пределак от 10 до 75 %, Таким образом, до 9/10 потребляемои от источников питания энергии теряется бесполезно, вызывает нагрев деталей и конструкций передатчика, заставляет принимать меры для обеспечения допустимого теплового режима элементов передатчика.
Для этого передатчик снабжается специальными устройствами, называемыми обычно "система охлаждения", поскольку действительно во многих случаях обеспечение допустимого теплового режима сводится к охлаждению наиболее нагретых элементов и передат ~ика в целом. Но встречаются ситуации, когда для обеспечения теплового режима отдельные элементы передатчика необходимо нагревать, например термостат возбудителя, импульсные водородные тиратроны. Обеспечение оптимального теплового режима передатчика — сложная задача, являющаяся однои из важнейших составных частей его расчета и проектирования. Постоянное усложнение передатчиков, увеличение числа входящих в них активных и пассивных радиоэлементов, увеличивающаяся плотность монтажа, транзисторизация, стремление к уменьшению массы и габаритов — все это приводит к увеличению удельной тепловой нагрузки и к повышению роли систем охлаждения.
Задача усложняется также ростом мощности, достигающей сегодня у радиовещательных передатчиков единиц мегаватт. Повышение температуры радиоэлектронных устроиств приводит к значительному снижению надежности их работы, ухудшению основных параметров. Так, снижение температуры транзисторов, трансформаторов на 10 ..15 'С увеличивает их срок службы примерно вдвое [1.29). Главные направления обеспечения оптимального теплового режима передатчика или его отдельного каскада при заданных полезной мощности и температуре окружающей среды следующие: 1) снижение потерь в транзисторах, радиолампах, деталях, что обеспечивается выбором оптимального режима каскада, деталей; 2) увеличение термостойкости, что обеспечивается выбором типов транзисторов, ламп, резисторов, конденсаторов, катушек, трансформаторов; 3) обеспечение оптимального отвода тепла, что обусловливается выбором и расчетом системы охлаждения.
Расчет режимов и выбор деталей рассмотрены в гл. 2 и 3. Для охлаждения радиопередатчиков используются следующие физические явления, связанные с теплообменом: теплоемкость, излучение, теплопроводность, конвекция, изменение агрегатного состояния вещества, термоэлектрический эффект Пельтье [1.31). Построенные на основе этих физических явлении, системы охлаждения разделяются на следующие основные группы: 1) кондуктивные; 2) воздушные (газовые) с естественнои конвекцией или с вынужденнои (принудительнои) циркуляцией; 3) жидкостные (водяные) с естественной конвекциеи или вынужденной циркуляцией; 4) испарительные и с использованием фазовых превращений твердых тел; 5) термоэлектрические.
Часто система охлаждения передатчика строится на сочетании двух указанных выше основных. Например, принудительное водяное охлаждение анодов ламп (так называемый внутренний контур системы охлаждения) с последующим воздушным принудительным охлаждением (так называемый внешний контур) воды внутреннего контура. Дополнительно требуется принудительное воздушное охлаждение "ножки" лампы и всего внутреннего объема передатчика. Системы естественного охлаждения за счет явлений теплоемкости, теплопроводности, конвекции жидкости или газа, изменения агрегатного состояния вещества действуют без дополнительных затрат энергии.
80 81 Системы с вынужденной (принудительной) циркуляцией жидкости или газа, а также термоэлектрические требуют дополнительных затрат энергии для электродвигателей насосов и вентиляторов, для создания тока через термоэлектрические Батареи. Соответственно растет потребляемая передатчиком в целом мощность и снижается его полный (промышленный) КПД. Наиболее энергоемкой является термоэлектрическая система охлаждения, потребляющая 2...3 Вт энергии на 1 Вт отводимой [1.30). Наличие в системах принудительного охлаждения электромоторов, насосов, вентиляторов приводит к снижению надежности, усложнению эксплуатации, удорожанию передатчика, к увеличению его массы и габаритов.
Жидкостные (водяные) системы сложнее, дороже и менее надежны по сравнению с газовыми (воздушными), но более эффективны, так как коэффициент теплопередачи от металла к жидкости выше, чем от металла к газу. Работа электродвигателей, насосов и особенно вентиляторов сопровождается значительным шумом. Наименьшей эффективностью применительно к передатчикам на радиолампах обладает система с естественной конвекцией воздуха и лучеиспусканием.
Поэтому, начиная с полезной мощности около 100 Вт (рассеиваемая мощность 50 ..150 Вт), большинство современных радиоламп имеет принудительное охлаждение, При полезной мощности до единиц киловатт преобладает принудительное воздушное охлаждение, при больших — водяное (см. табл. 1.5-1.8). Все более широко используется водяное испарительное охлаждение, сочетающее высокую эффективность охлаждения с простотой конструкции и обслуживания. Большинство современных мощных ламп выпускается в трех вариантах: для принудительного водяного (ГУ-75А, ГУ-61А, ГУ-76А, ГУ-9А, ГУ66А, ГУ-68А, ...), принудительного воздушного (ГУ-75Б, ГУ-61Б, ГУ76Б, ГК-9Б, ГУ-66Б, ГУ-68Б, ...) и испарительного (ГУ-75П, ГУ-61П, ГУ-76П, ГК-9П, ГУ-ббП, ГУ-68П, ...) охлаждения (см, 5 1.4).
Применительно к транзисторным каскадам передатчиков основным является воздушное охлаждение с естественной конвекцией или принудительной циркуляцией воздуха. Корпуса современных транзисторов имеют малые размеры [1.3), поэтому все "мощные" транзисторы обязательно снабжаются радиаторами для уменьшения теплового сопротивления между корпусом транзистора и окружающим воздухом. Если в справочных данных о транзисторе указано тепловое сопротивление между р-и-переходом и окружающей средой (Я„,Р то в некоторых случаях допустима эксплуатация транзистора без радиатора, нуждающаяся в расчетном подтверждении. Если же в справочнике приведено тепловое сопротивление между р-и-переходом и корпусом транзистора (7тт „) или указано, что транзистор допускает мощность рассеяния Ррьс при некоторой невысокой температуре корпуса, то, значит, в большинстве случаев радиатор необходим.
Упрощенная методика расчета радиатора приведена в [1.28-1.31). При тепловых расчетах температуру р-пперехода следует принимать на 20...25 'С ниже предельно допустимой для данного транзистора. Отметим в этой связи, что мощность одного транзистора в значительной мере ограничивается возможностями теплоотвода. При воздушном охлаждении трудно выполнить транзистор с допустимой рассеиваемой мощностью более 300...400 Вт. При водяном охлаждении достигнута отводимая мощность до 500 Вт. В современных справочниках [1.2-1.4] приводятся подробные сведения об особенностях обеспечения теплового режима конкретных типов "мощных транзисторов, Для достижения высокой надежности транзисторного передатчика этой конкретной информацией не следует пренебрегать.
По мере возрастания плотности монтажа возрастает трудность отвода тепла от транзисторов и ламп, расположенных в глубине корпуса каскада. В подобных случаях для вывода тепла используют так называемые тепловые трубки [1.34; 1.35), т.е. устройства для переноса тепла из одной эоны в другую при малой разности температур, работающие на основе явления испарения и конденсации жидкости.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
