Ламповый генератор с независимым возбуждением.

На сетку генераторной лампы от независимого источника питания поступает напряжение u_c.

Под действием импульсов напряжения, поступающих на сетку генераторной лампы, генераторная лампа периодически открывается и закрывается. На интервале закрытого состояния генераторной лампы формируется положительная “полуволна” тока, протекающего через нагрузочный колебательный контур (L_н, R_н, C_н), а на интервале открытого состояния генераторной лампы – отрицательная «полуволна» тока, протекающего через нагрузочный колебательный контур.

Частота следования импульсов тока, равна частоте импульсов, поступающих на сетку генераторной лампы, и выбирается равной резонансной частоте нагрузочного колебательного контура. Таким образом, в нагрузочном колебательном контуре имеет место резонанс токов.

Добротность нагрузочного колебательного контура:

Так как добротность нагрузочного колебательного контура в установках индукционного нагрева и закалки на частотах 66 кГц и выше всегда больше 5…10, то напряжение на нагрузочном колебательном контуре несмотря на то, что форма тока не является синусоидальной, можно считать синусоидальным, и, для упрощения анализа, содержащим только первую гармонику. Для получения простых аналитических выражений, описывающих работу лампового генератора при независимом возбуждении, при анализе генератора принимаем следующие допущения.

Допущения:

1. Сглаживающий дроссель L1 полностью “сглаживает” ток id, id=Id;

2. Напряжение на накопительном (разделительном) конденсаторе C1 полностью сглажено, uc1=Ud;

3. Частота ω напряжения на сетке генераторной лампы равна резонансной частоте нагрузочного колебательного контура:

4. Напряжение на нагрузочном колебательном контуре изменяется по закону:

5. Форма тока анода генераторной лампы на интервале проводимости лампы повторяет форму напряжения uc, подаваемого на сетку генераторной лампы, сдвиг по фазе между первыми гармониками анодного тока и напряжения на сетке равен нулю.

На временных диаграммах введены следующие дополнительные обозначения: U_c ‑ напряжение на сетке генераторной лампы, при котором через лампу начинает протекать анодный ток; θ_a ‑ угол проводимости анодного тока; θ_с ‑ угол проводимости тока сетки генераторной лампы; i₀=I_L1,0 ‑ постоянная составляющая тока, потребляемая от высоковольтного выпрямителя; i_нк,1m ‑ мгновенное значение первой гармоники тока, протекающего через нагрузочный колебательный контур.

Для пояснения принципа работы лампового автогенератора и расчетов режимов его работы, необходимо иметь аналитическую зависимость тока анода генераторной лампы от угла проводимости, а также знать постоянную и гармонические составляющие анодного тока (см. на рисунке справа). Ток анода генераторной лампы имеет максимальное значение. Такой выбор начала координат позволяет получить простые аналитические выражения для постоянных гармонических составляющих анодного тока.

На интервале открытого состояния генераторной лампы при принятых допущениях ток анода генераторной лампы изменяется по закону:

если принять, что при t=0 ia=Ia.max, то составляющая тока анода равна:

Амплитудное значение гармонических составляющих анодного тока определяется из следующего уравнения:

Амплитудное значение первой гармоники анодного тока равно:

где k натуральное число.

Амплитудное значение первой гармоники напряжения на нагрузочном колебательном контуре равно:

где эквивалентное сопротивление нагрузочного колебательного контура, настроенного на резонанс на первой гармонике, имеет вид:

На второй гармонике сопротивление нагрузочного колебательного контура носит емкостной характер и приблизительно в 2Qнк меньше, чем Rэкв.1 и поэтому можно считать справедливым принятое ранее допущение о синусоидальности напряжения на нагрузочном колебательном контуре.

Методика расчета параметров лампового генератора (с независимым возбуждением). (дополнительный файл ниже)

ЗАДАНИЕ

Напряжение питающей сети,	380 В
Частота питающей сети,	50 Гц
Число фаз питающей сети	3
Рабочая частота,	5,28 МГц
Выпрямленное напряжение,	10 кВ
Плазмообразующий газ	Воздух (Air)
Тип генераторной лампы	ГУ-66А
Мощность нагрузочного колебательного контура,	60 кВт
Угол проводимости анодного тока,	60 град
Добротность нагрузочного контура,	15
Коэффициент использования анодного напряжения,	0,9

Основные параметры и предельные эксплуатационные данные генераторной лампы ГУ-66А

Мощная генераторная лампа ГУ-66А предназначена для усиления мощности на частотах до 30 МГц в стационарных передающих радиотехнических устройствах как в схемах с общей сеткой, так и в схемах с общим катодом, по типу электродной системы является генераторным триодом.

Таблица 1.

Габаритные размеры генераторной лампы ГУ-66А в упаковке

Длина	68 см
Ширина	69 см
Высота	92 см
Объем	0,43 м3
Масса вместе с упаковкой	30 кг