Автор Тема: Защита мощных генераторных ламп.  (Прочитано 3771 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн Alexandre

  • Administrator
  • *****
  • Сообщений: 11446
    • VE3KF Forum
Полезная инфо и схемы
Александр, VE3KF, TO3T ex VA3QP, VA3TTT

Оффлайн Alexandre

  • Administrator
  • *****
  • Сообщений: 11446
    • VE3KF Forum
Re: Защита мощных генераторных ламп.
« Ответ #1 : Май 05, 2014, 07:31:11 pm »
Долговечность ламп
Александр, VE3KF, TO3T ex VA3QP, VA3TTT

Оффлайн UR5YW

  • Модераторы
  • *****
  • Сообщений: 1734
  • QTH: Rio de Rarancze
Re: Защита мощных генераторных ламп.
« Ответ #2 : Август 26, 2015, 06:50:10 am »
Защита мощных триодов ССЫлКА



Цитата: dl2kq
Защита управляющей сетки
D1 - выпрямительный диод (или несколько диодов последовательно), выдерживающий полное анодное напряжение. Я применял 1N5408 (один такой диод допускает до 1 кВ обратного напряжения).
С7 - блокировочный ВЧ конденсатор, выдерживающий полное анодное напряжение. Я использовал конденсаторы FKP - они выпускаются на напряжения 1,6 ... 4 кВ, доступны (на напряжение 2 кВ их можно найти в старых мониторах на вакуумных трубках) и дешевы, но можно любые, например, керамические К15 для высоковольтных импульсных цепей.
Рассмотрим, что происходит (вернее, не происходит) в данной схеме.
При нормальной работе усилителя лишь добавляется 0,6 ...1,8 В к напряжению смещения (падение нормального сеточного тока на 1 ... 3 открытых диодах – сколько их понадобилось для того чтобы они выдержали полное анодное напряжение). В большинстве случаев на такую добавку к смещению можно не обращать особого внимания.
Теперь пусть между анодом и сеткой возникла паразитная ионизация (например, от перекачки по входу усилителя). Анодный С2 через дроссель и ионизацию в лампе пытается разрядится. Но по пути он встречает наш "подарок": диод D1 в обратной полярности. И на этом всё. Да, анодное напряжение кратковременно окажется на сетке и приложится к диоду D1 и конденсатору С7. Но они на него рассчитаны и с ними ничего не произойдет.
А ток нашего так и не сумевшего начаться прострела, через сетку не превысит сотен микроампер, т.е. максимального обратного тока диода.
Иными словами, прострел умрет не начавшись - на его пути встанет запертый диод. Поэтому плавить сетку просто нечему. Поэтому же нет никакой необходимости в токоограничительных резисторах в аноде и сетке.
Нюанс: обратный (при отрицательном смещении) ток сетки должен быть намного меньше  обратного тока защитного диода (фактически, отрицательное напряжение смещения подается на сетку через делитель из обратных сопротивлений полупроводникового диода  и вакуумного диода сетка-катод). Обычно это выполняется (токи утечки в вакууме куда меньше, чем в кристалле полупроводника). Но если нет (выглядит это как начальный ток лампы намного выше ожидаемого, т.к. до сетки доходит не все, а лишь часть напряжения отрицательного смещения), то обратное сопротивление защитного диода надо снизить. Т.е. установить параллельно ему резистор. Поскольку этот резистор (как и диод) при пробое должен кратковременно выдерживать полное анодное напряжение, то он должен быть набран из нескольких последовательных мощных проволочных резисторов. Например, в одном из случаев я применял три последовательно соединенных резистора 15 кОм по 10 ватт каждый. Уточню: эти резисторы нужны только если сетка лампы имеет большой обратный ток утечки.
 
Решение было проверено на двух усилителях на триодах с общей сеткой : Ameritron AL - 811H на четырех лампах 811A и самодельный РА на трех ГИ7Б. Для испытаний были установлены (поочередно) шесть разных комплектов старых и плохих ламп (уже свое отработавших и лежавших в ящике в ожидании выбрасывания на помойку – в Германии запрещено выбрасывать электронику в бытовую мусорку, надо ждать специального дня ~ раз в полгода, когда в районе собирают электронный мусор), которые без защитных диодов в сетке не работали: бодро искрили и жгли сеточные резисторы и анодные предохранители не позднее, чем через несколько минут после включения.
После установки диодов (отдельно в каждую из сеток параллельно соединенных ламп) ситуация кардинально изменилась:
- четыре комплекта ламп (напомню, из кандидатов на помойку) заработали. В первый час работы каждого из комплектов стрелка анодного тока периодически (вначале где-то раз в минуту, потом все реже) кратковременно (на доли секунды) подергивалась вверх процентов на 30%, а выходная мощность во время этих подергиваний падала на 20%...50%. Это пытались проявить себя прострелы. Но у них мало что получалось. Защитные диоды в сетках не пускали.
- через час работы у трех из вышеупомянутых четырех комплектов подергивания прекратились, и усилители продолжали совершенно нормально работать (повторю - на лампах, которые в стандартной схеме работать уже не могли).
- у оставшегося комплекта подергивания остались и через час работы.
- сигнал в эфире по отзывам корреспондентов был нормальным. "Подергивания" мощности были слышны корреспондентам, но на спектр сигнала и его разборчивость они практически не влияли.
- два комплекта ламп вовсе отказались работать и давали прострелы, с выбиванием анодного предохранителя. У этих ламп прострел в сетку, конечно, тоже не шел (некуда ему, через диоды-то). Но лампы этих комплектов были настолько старые и набравшиеся воздуха, что прострел шел на катод. Понятно, что эти лампы уже были полностью неисправны и работать и не должны были. Но защищать остальные детали усилителя от прострела анод-катод все же желательно. Этим мы и займемся во второй части статьи....

от себя добавлю : необходимо в схему поставить резистор Rс (примерно 10 кОм), без него схема работает неустойчиво
Василий, UR5YW, ex UR5YCW.
ICOM IC-728, Mini SW2013, Inv-V (80...20 m), GP (20...10 m)

Оффлайн UR5YW

  • Модераторы
  • *****
  • Сообщений: 1734
  • QTH: Rio de Rarancze
Re: Защита мощных генераторных ламп.
« Ответ #3 : Август 26, 2015, 07:12:16 am »
Цитата: dl2kq
Защита катода

Стабилитрон выполнен на мощном полевом транзисторе VT1 (недорогой, от импульсных блоков питания). В качестве опорного напряжения используется падение на стабилитронах D1 D3 плюс напряжение отсечки VT1, умноженное на (R1+R2+R6)/R6.  Поэтому требуемое нормальное напряжение смещение лампы  грубо устанавливается типом и количеством стабилитронов в цепочке D1... D3 (они должны быть рассчитаны на работу с токами 20...30 мкА), а точно – резистором R6 (при желании его можно заменить постоянным + подстроечным).
Проволочный резистор R4 уменьшает мощность, рассеиваемую в рабочем режиме транзистором VT1. R4 выбирается так:
при максимальном рабочем токе лампы Iмах смотрим напряжение Uнас насыщения VT1. У меня ток Iмах = 1,2 А (три лампы ГИ7Б), при этом Uнас = 5 В. Но возьмем с запасом 6 B
Вычитаем из требуемого напряжения смещения Uсм напряжение насыщения и делим на Iмах. В моем усилителе Uсм = 24 В (столько надо ГИ7Б при 1800 В на аноде). Получаем R4 = (Uсм - Uнас)/Iсм = (24 В - 6 В)/ 1,2 А = 15 Ом.
Мощность R4 должна быть PR4 = (Uсм - Uнас )•I см = (24 В - 6 В)•1,2 А = 21,6 Вт. Поэтому R4 может быть только проволочным резистором на керамике. Причем запас мощности сверх рассчитанной ему не повредит. Во-первых десяток ... другой ватт это много. R4 сильно греется и при небольших размерах может даже отпаяться. Во-вторых, при выходе из строя (крайне маловероятном, но все же лучше соломки подстелить) VT1 этот резистор ограничивает ток, не давая ему подняться до катастрофических величин.
Кстати, наличие R4 не ухудшает свойств стабилитрона, т.к. VT1 на рабочем участке все скомпенсирует. Поскольку крутизна транзистора SVT1 больше 3 A/В, то стабилитрон получается неплохим. Его выходное сопротивление примерно равно 2/S VT1 + R9 и составляет около 1 Ома. При изменении тока от 100 мА (начальный ток ламп) до I мах = 1,2 А напряжение на нашем аналоге стабилитрона меняется на 1,2 В. Это, конечно, не предел совершенства, но для триодов вполне нормально.
О других деталях.
Оптрон U1 управляет коммутацией RX/TX. Если фототранзистор оптрона освещен, то он отрывается, шунтирует собой затвор-исток VT1, последний закрывается, лампа тоже. Это режим приема. В режиме передачи светодиод оптрона гаснет, выходной транзистор оптрона закрывается и наша схема работает как обычный стабилитрон. Оптрон понадобился по двум причинам:
у меня используется бестрансформаторное питание. Поэтому развязка между шасси усилителя и цепями выходящими наружу должна уверенно выдерживать 1,2 кВ (половина выходного напряжения умножителя + одна амплитуда сети). Современные оптроны, использующиеся для обратной связи в импульсных блоках питания выдерживают много больше. Так популярная и недорогая 817-я серия (выпускается очень многими фирмами) нормируется на 5 киловольт развязки. Сломав любопытства ради один оптрон, убедился, что светодиод и фототранзистор выполнены не на одном кристалле (как это было у первых оптронов) а на разных, и физически разнесены миллиметра на 3...4. Так что действительно, несколько киловольт они будут держать без проблем.
даже при трансформаторном питании применение оптронов позволяет удобно снимать-подавать сигналы, не заботясь о сопряжении уровней. А нам это важно, т.к. имеется резистор R9 для измерения катодного тока. Кроме того, если усилитель сделан правильно, то нижняя точка схемы сидит не на шасси (как для упрощения показано на схеме), а на точке соединения резисторов измерения анодного и сеточного токов.
Несколько странное на первый взгляд управление (когда светодиод оптрона не горит - ТХ, когда горит - RX) на самом деле реализуют идею быстрого разряда конденсаторов блока питания начальным током лампы, после отключения питания, описанную в статье "Разряд конденсатора БП".
Конденсаторы С1 и С2 блокировочные. С1 должен быть на напряжение не менее 1 кВ. Напряжение на С2 не превышает нескольких вольт, а вот его номинал не не должен быть очень большим, т.к. время переключения на передачу определяется постоянной времени (R1+R2)•C2. При указанных номиналах оно составляет около 1 мс.
Резистор R9 служит для измерение катодного тока. А R1 и R2 для ограничения напряжения на затворе до безопасных величин при любых неприятностях на катоде.
....
Требования к деталям
Про резисторы уже все написано выше. Кроме R9. Поскольку он задает порог защиты, то R9 приходится делать самостоятельно: на любом 0,5 Вт резисторе мотается нужный по сопротивлению кусок нихромовой проволоки.
Все конденсаторы, кроме С1, на небольшое напряжение. С1 должен быть рассчитан на 400 В минимум (лучше 1 кВ ).
Оптроны любые, имеющие напряжение развязки более 2 кВ если РА бестрансформаторный. И просто любые, если РА с силовым трансформатором.
Транзистор VT2 – любой кремниевый (на коллекторе у него больше 10 В не будет, а ток через него не превышает нескольких мА). VT1 – полевой транзистор от импульсных блоков питания. Его максимальный ток должен быть > 2 А, допустимое напряжение стока > 500 В, мощность > 120 Вт (все цифры чем больше, тем надежнее).
Стабилитроны D1, D3, D5 – любые, нормально работающие при токах от 20..30 мкА. Цепочка мощных стабилитронов D2, D4, D6 должна выдерживать ток в 3...4 А при напряжении 300 В в течение 10 мс и выдерживать еще большие токи за более короткое время. Такие параметры обеспечивают диоды подавления импульсных помех (VOLTAGE SUPPRESSOR).
Диоды D7, D8 – любые выпрямительные с допустимым импульсным током более 20 А.
Василий, UR5YW, ex UR5YCW.
ICOM IC-728, Mini SW2013, Inv-V (80...20 m), GP (20...10 m)

Оффлайн UR5YW

  • Модераторы
  • *****
  • Сообщений: 1734
  • QTH: Rio de Rarancze
Re: Защита мощных генераторных ламп.
« Ответ #4 : Август 26, 2015, 07:14:07 am »
 Triode Board G3SEK ССЫЛКА

Питание и защита современных тетродов.
(перевод с английского В. Беседин UA9LAQ) ССЫЛКА
Василий, UR5YW, ex UR5YCW.
ICOM IC-728, Mini SW2013, Inv-V (80...20 m), GP (20...10 m)

Оффлайн UR5YW

  • Модераторы
  • *****
  • Сообщений: 1734
  • QTH: Rio de Rarancze
Re: Защита мощных генераторных ламп.
« Ответ #5 : Январь 13, 2018, 03:42:18 am »
Лампа 4CX25000C, прострел ?
Василий, UR5YW, ex UR5YCW.
ICOM IC-728, Mini SW2013, Inv-V (80...20 m), GP (20...10 m)

Оффлайн ra6m

  • Hero Member
  • *****
  • Сообщений: 860
Re: Защита мощных генераторных ламп.
« Ответ #6 : Январь 13, 2018, 03:48:33 pm »
А можно ли сделать фото анода из внутри?
Интересно посмотреть.

Оффлайн UR5YW

  • Модераторы
  • *****
  • Сообщений: 1734
  • QTH: Rio de Rarancze
Re: Защита мощных генераторных ламп.
« Ответ #7 : Январь 13, 2018, 03:56:59 pm »
А можно ли сделать фото анода из внутри?

ой, это не мое, мне такие фоты прислали....
Василий, UR5YW, ex UR5YCW.
ICOM IC-728, Mini SW2013, Inv-V (80...20 m), GP (20...10 m)

Оффлайн ra6m

  • Hero Member
  • *****
  • Сообщений: 860
Re: Защита мощных генераторных ламп.
« Ответ #8 : Январь 14, 2018, 03:53:16 am »
Понятно, просто хотел посмотреть последствия возникновения прострела на аноде.
Может у кого есть срельнутая лампа для вскрытия?   

Оффлайн Alexandre

  • Administrator
  • *****
  • Сообщений: 11446
    • VE3KF Forum
Re: Защита мощных генераторных ламп.
« Ответ #9 : Январь 14, 2018, 10:05:20 am »
Фото YC-156/3CPX5000A7
Александр, VE3KF, TO3T ex VA3QP, VA3TTT

Оффлайн RN3KK_Nick

  • Sr. Member
  • ****
  • Сообщений: 205
Re: Защита мощных генераторных ламп.
« Ответ #10 : Январь 14, 2018, 11:25:55 am »
Лампа 4CX25000C, прострел ?
Скорее всего много прострелов.

Оффлайн Oleg

  • Hero Member
  • *****
  • Сообщений: 1298
  • R6DGF
    • ВК
Re: Защита мощных генераторных ламп.
« Ответ #11 : Январь 14, 2018, 11:55:41 am »
Скорее всего много прострелов.
Что то больше похоже, что после прострела еще дуга горела какое то время. G3SEK для защиты рекомендует во время прострела как можно быстрее отключать анодное. Но не каждое реле на такое способно, даже В2В может или залипнуть или подгореть контакты.
Олег R6DGF            Skype: geroyoleg

Оффлайн Anatoly

  • Global Moderator
  • *****
  • Сообщений: 3224
  • RL3KU
Re: Защита мощных генераторных ламп.
« Ответ #12 : Январь 14, 2018, 12:15:58 pm »
похоже, что после прострела еще дуга горела какое то время
Пути прострела неисповедимы rofl11
Могло гореть, могло серию дать. Могло быть несколько прострелов, причем даже на протяжении какого-то значительного времени. Знаете же наверняка по речам эфирным "...она у меня постреливала, но работала. А потом как-то неожиданно.." Ага.. неожиданно 19125

Оффлайн ra6m

  • Hero Member
  • *****
  • Сообщений: 860
Re: Защита мощных генераторных ламп.
« Ответ #13 : Январь 14, 2018, 12:22:03 pm »
Александр Иванович спасибо за фото.
Есть одна теория по прострелам, хотел увидеть подтверждение. dontknoiw11

Оффлайн Alexandre

  • Administrator
  • *****
  • Сообщений: 11446
    • VE3KF Forum
Re: Защита мощных генераторных ламп.
« Ответ #14 : Январь 14, 2018, 12:49:06 pm »
Судя по площади повреждения, прострел мог быть как факельная дуга rolleyes11
Александр, VE3KF, TO3T ex VA3QP, VA3TTT

Оффлайн ra6m

  • Hero Member
  • *****
  • Сообщений: 860
Re: Защита мощных генераторных ламп.
« Ответ #15 : Январь 14, 2018, 01:52:35 pm »
Судя по теории, что между анодом и катодом бегают электроны, немного не верно.
Скорее всего имеет место магнитная дуга- связанная с рабочей частотой.
Чем ниже частота ( в НЧ лампах) тем меньше прострелов. Диаметр рабочей части анода должен соответствовать частоте.
Вакуум, мы принимаем допустимым. И лампу считаем рабочей-по вакууму. 
Причиной, так же может быть работа на более высоких частотах (самовозбуждение)

Оффлайн Alexandre

  • Administrator
  • *****
  • Сообщений: 11446
    • VE3KF Forum
Re: Защита мощных генераторных ламп.
« Ответ #16 : Январь 14, 2018, 02:23:00 pm »
Скорее всего имеет место магнитная дуга- связанная с рабочей частотой.
А как же насчет прострела, который возникает только при открытии лампы, когда даже еще не подана раскачка, есть только ток покоя. Какая частота в этом случае у лампы?
Вот недавно совсем с двумя ГК71, только появился ток покоя, без всякой раскачки и сразу же прострел. Это как?
Александр, VE3KF, TO3T ex VA3QP, VA3TTT

Оффлайн ra6m

  • Hero Member
  • *****
  • Сообщений: 860
Re: Защита мощных генераторных ламп.
« Ответ #17 : Январь 17, 2018, 07:12:08 pm »
Это как?
Перед этим мы приняли, что лампы годные( по вакууму). А здесь скорее всего плохой вакуум  dontknoiw11
 Прострел дело тёмное  idea11.
И сильно, мало объяснимое  19125

Оффлайн Alexandre

  • Administrator
  • *****
  • Сообщений: 11446
    • VE3KF Forum
Re: Защита мощных генераторных ламп.
« Ответ #18 : Январь 17, 2018, 07:44:43 pm »
Скорее всего имеет место магнитная дуга- связанная с рабочей частотой.
Чем ниже частота ( в НЧ лампах) тем меньше прострелов. Диаметр рабочей части анода должен соответствовать частоте. 
Причиной, так же может быть работа на более высоких частотах (самовозбуждение)
А здесь скорее всего плохой вакуум
А как вакуум соотносится с частотой, как зависит от неё?
В лампе прострел при токе покоя, частота нулевая. Но как только снизили экранное питание лампе, так прострелы исчезли. Какие будут выводы?
Александр, VE3KF, TO3T ex VA3QP, VA3TTT

Оффлайн ra6m

  • Hero Member
  • *****
  • Сообщений: 860
Re: Защита мощных генераторных ламп.
« Ответ #19 : Январь 17, 2018, 07:50:52 pm »
1. прострел может быть от наличия воздуха в лампе. Здесь частота ни причём.
2. по поводу снижения экранного напряжения- хороший вопрос. Тут без 0.5 сразу  не разберёшься  dontknoiw11

Оффлайн Alexandre

  • Administrator
  • *****
  • Сообщений: 11446
    • VE3KF Forum
Re: Защита мощных генераторных ламп.
« Ответ #20 : Январь 17, 2018, 08:34:15 pm »
прострел может быть от наличия воздуха в лампе. Здесь частота ни причём.
Хорошо, все же выяснили, что частота ни при чем при прострелах. flag11
по поводу снижения экранного напряжения- хороший вопрос. Тут без 0.5 сразу  не разберёшься
А вот это уже теплее. Тут пример очень простой - к примеру ГУ81 находится под анодным 3,5 кВ, экранное в первом случае 1500 В, управляющая сетка на -160 В. Катод на шасси - прострел.
Снижаем экранное до 400 В, все прежние условия, нажимаем педаль - прострела нет.
Вывод какой?
Александр, VE3KF, TO3T ex VA3QP, VA3TTT

Оффлайн ra6m

  • Hero Member
  • *****
  • Сообщений: 860
Re: Защита мощных генераторных ламп.
« Ответ #21 : Январь 18, 2018, 05:16:57 am »
Вывод какой?
Импульсное анодное напряжение на ГИ-7б в районе 15кВ.  Импульсный ток под 15А И нету прострела :)
А как же в америтронах на гу-74 3кв подают, и не стреляют.
Тут нужно смотреть шЫршЭ.
Вечером продолжим, я на работе :(((

Оффлайн Anatoly

  • Global Moderator
  • *****
  • Сообщений: 3224
  • RL3KU
Re: Защита мощных генераторных ламп.
« Ответ #22 : Январь 18, 2018, 06:19:16 am »
Читаю я и прихожу к выводу:
Юрий!
Вам СКР покоя не дает?
Поговорить о теориях - туда.
Тема называется "Защита мощных генераторных ламп", но не "Теоретические обоснования возникновения прострела"
Предупреждение!

Оффлайн Alexandre

  • Administrator
  • *****
  • Сообщений: 11446
    • VE3KF Forum
Re: Защита мощных генераторных ламп.
« Ответ #23 : Январь 18, 2018, 11:05:03 am »
Импульсное анодное напряжение на ГИ-7б в районе 15кВ.  Импульсный ток под 15А И нету прострела :)
Так ГИ7Б зато гарантированно стреляет при анодном свыше 2500 В. Убеждался в этом не раз.
Импульсный режим радиолюбители не используют, поэтому от 15 кВ им совсем нет никакой пользы. Это режим для РЛС, где длительность импульса меньше времени прострела, прострел не успевает за импульсом.
 
А как же в америтронах на гу-74 3кв подают, и не стреляют.
Все зависит от напряжения на сетке 2. Можно подать на анод и 5 кВ, отключив экранную и прострелов не будет.
И в ГУ81 можно подать на анод 6 кВ, отключив экранную и прострелов не будет тоже.
Александр, VE3KF, TO3T ex VA3QP, VA3TTT

Оффлайн Alexandre

  • Administrator
  • *****
  • Сообщений: 11446
    • VE3KF Forum
Re: Защита мощных генераторных ламп.
« Ответ #24 : Январь 18, 2018, 12:28:32 pm »
Вот эта тема. Но без троллинга. rolleyes11 http://ve3kf.com/smf/index.php?topic=25.msg3418#msg3418
Александр, VE3KF, TO3T ex VA3QP, VA3TTT