книги из ГПНТБ / Тимофеев В.М. Проектирование радиопередающих устройств пособие по курсовому и дипломному проектированию

Ёмкость между статором и металлическими щеками Сщ мо­ жет'быть также приближённо определена как ёмкость плоско­ го конденсатора, обкладками которого являются щека и бли­ жайшая к ней пластина статора.

Полная начальная ёмкость конденсатора может быть при­ ближённо определена как

С ~ 1,4(Ст + Сщ).

Если в конструкции конденсатора щёки отсутствуют, то его начальная ёмкость может быть принята равной

C « (l,6 ^ -l,7 ) C m.

Величина начальной ёмкости также является одним из ос­ новных параметров конденсатора, так как она определяет коэф­ фициент перекрытия

При увеличении рабочего напряжения контура коэффициент перекрытия уменьшается вследствие увеличения расстояния между пластинами, их толщины и, следовательно, уменьшения

отношения .

С мин

Для ориентировочной оценки начальной ёмкости и коэффи­ циента перекрытия часто применяемых конденсаторов можно воспользоваться табл. V.I.

Величина начальной ёмкости определяется также конструк­ цией конденсатора. При разработке конструкции конденсатора надо всемерно уменьшать начальную ёмкость. С этой целью не­ обходимо (в возможных пределах) увеличивать расстояния между статором и щекой, между статорами секций в сдвоен­ ных конденсаторах и т. д. Способ крепления конденсатора в шкафу передатчика должен быть таким, чтобы возле статора не было деталей, находящихся под потенциалом ротора.

Начальная ёмкость цилиндрического конденсатора (если внутренний цилиндр выдвигается не полностью) может быть

ПГ

рассчитана по ф-ле (V.3), где вместо I нужно подставить на­ чальную длину перекрытия цилиндра 1Лак. Вследствие краевого эффекта действительная начальная ёмкость получается на 15-:- н-25% больше.

Имеется возможность изменять начальную ёмкость цилинд­ рического конденсатора путём передвижения внешнего цилинд­ ра вдоль его оси при первоначальной сборке и установке кон­ денсатора.

§ 7. Катушки индуктивности и вариометры

Катушки индуктивности являются обязательными элемента­ ми любой схемы радиопередающего устройства. Они использу­ ются в колебательных контурах передатчика, в качестве блоки­ ровочных дросселей элементов фильтров и в качестве элементов связи между отдельными ступенями и контурами.

Вкачестве контурных индуктивностей наибольшее распро­ странение получили цилиндрические катушки с однослойной намоткой. Они изготовляются из медной трубки или провода (обычно круглого сечения). Иногда для изготовления катушек применяется медная лента, намотанная на ребро. Такая конст­ рукция удобна, так как хорошо охлаждается.

Вступенях передатчиков мощностью до 200—300 вт катуш­

ки контуров изготовляются из медного провода (диаметром до 6 мм), намотанного на цилиндрический каркас из высокочас­ тотной керамики или микалекса.

В ступенях мощностью до 2 кет катушки изготовляются из медного провода или трубки диаметром до 10—12 мм. В более мощных ступенях применяются трубы большого диаметра, иногда с водяным охлаждением.

Для уменьшения потерь в диэлектрике и собственной ёмко­ сти катушки провод (или трубка) укрепляется на изоляцион­ ных планках (или гребёнках) из высокочастотной керамики (радиофарфор, стеатит). У гребёнок на расстоянии шага на­ мотки имеются пазы, соответствующие диаметру провода. Для увеличения механической жёсткости гребёнки привинчиваются

кдвум щекам из микалекса, текстолита, дерева или фарфора.

Вступенях передатчика мощностью более 2 кет катушки обычно изготовляются из медной трубки диаметром 10—15 мм. При таких диаметрах возможно изготовить бескаркасную ка­ тушку (для кв передатчиков).

Вариометры ступеней малой мощности средних и длинных волн с индуктивностями до сотен микрогенри обычно имеют ци­ линдрические статоры из плоской медной ленты (шириной от 8 до 25 мм и толщиной 1—2 мм), намотанной на ребро. Витки статора закрепляются в пазах (прорезях) микалексовых или фарфоровых гребёнок, расположенных по внешним образую­ щим цилиндра. Шаг намотки берётся от 8 до 20 мм. Гребёнки

112

на концах скрепляются между собой П-образвой или Х-образ- ной металлической конструкцией (обычно литой из силумина или латуни). Форма крепящей конструкции выбирается с учё­ том отсутствия короткозамкнутого витка параллельно виткам статора. На средних частях двух диаметрально противополож­ ных гребёнок укрепляются латунные муфты, несущие подшип­ ники ротора, ось ротора разделена изоляционной муфтой на две полуоси, служащие выводами обмотки ротора, которая (из про­ вода 3 -т-6 мм или трубки 4 -*-8 мм) наматывается между пла­ стинчатыми гребёнками из микалекса, имеющими соответству­ ющие пазы на краях.

Такая конструкция применяется для вариометров настройки или связи ступеней средней и большой мощности. Для более мощных ступеней статор и ротор наматываются из медной, по­ серебрённой трубки диаметром 8-т- 30 мм. Витки статора в боль­ ших вариометрах крепятся на толстостенных фарфоровых трубах (диаметром 20-т-40 мм), а витки ротора на плоских гребёнках из микалексовых планок. Подшипники ротора в больших конструк­ циях закрепляются на отдельных опорных изоляторах.

Вариометры связи выходных ступеней передатчиков средней или большой мощности часто выполняются в виде нескольких (трёх или четырёх) плоских спиралей, расположенных парал­ лельно. Из них наружные принадлежат одному, а внутренние другому контуру. Изменение связи осуществляется путём пере­ мещения в вертикальном направлении наружных или внутрен­ них спиралей, скользящих с помощью пружинных контактов вдоль четырёх латунных труб, укреплённых на опорных изоля­ торах. Каждая спираль навивается из медной трубки или лен­ ты и закрепляется на крестообразно расположенных фарфоро­ вых трубах.

Индуктивность однослойной цилиндрической катушки без сердечника наиболее точно подсчитывается по формуле

Индуктивность однослойной катушки может быть также рас­ считана по следующей формуле:

,0 ,023D 2jV2

L = —7-------пТ ’ мкгн• ф , з + 7 )

Эта формула не требует применения поправочного коэффици­ ента и применима для однослойных катушек, у которых диаметр

и длина намотки не отличаются друг от друга более чем в пять раз. При расчёте дросселей высокой частоты их индуктивность выбирается, исходя из соотношения

m Lg = (5 -4 - 10) р,

где р— волновое сопротивление контура; сечение провода дрос­ селя должно быть рассчитано на ток 1Эфф—1,1/0.

§ 8. Расчёт катушек переменной индуктивности (со скользящими контактами)

Основные сведения

В современных коротковолновых передатчиках широко при­ меняются катушки плавно-переменной индуктивности (со сколь­ зящими контактами). Отсутствие переменного конденсатора и на­ стройка контура при помощи переменной индуктивности умень­ шают начальную ёмкость схемы (контура), что особенно важно в диапазоне самых коротких волн, так как это ведёт к повыше­ нию его эквивалентного сопротивления Ra- , кпд контура сту­ пени.

Плавное изменение индуктивности катушки осуществляется постепенным закорачиванием её витков при помощи скользя­ щих по виткам специальных контактов. Электрические схемы таких катушек приведены на рис. V.14 (однотактная) и V.15 (двухтактная).

На рис. V.14 видно, что часть витков катушки закорочена перемычкой БВ, а рабочими являются витки между точками

1J4

А и Б. Плавное перемещение скользящего контакта Б по виткам изменяет число незакороченных витков и индуктивность контура.

На рис. V.15a и б приведены схемы так называемых «двух­ тактных» катушек, применяющихся в двухтактных ступенях.

Рис. V.14,

Выводы катушек А ХА2 присоединяются к анодам генераторных ламп.

Индуктивность катушек, входящая в контур ступени, опре­ деляется витками между точками А х и В х, индуктивностью короткозамыкателя В ХВ2 и витками между точками В2 и А2. Пунк­ тиром показано положение скользящих контактов при мини­ мальном значении индуктивности. Минимальная индуктивность

в схеме а больше, чем в схеме б, поэтому исполнение катушек по схеме б получило более широкое распространение в коротко­ волновых передатчиках. В схеме рис. V.156 добавляются ещё два токосъёмных диска и две контактные щётки, которые позво­ ляют соединить концы катушек A'i и Кг с короткозамыкателем и закоротить нерабочие витки.

Для уменьшения влияния паразитной ёмкости витки закора­ чиваются со стороны нулевого потенциала (по высокой частоте). В закороченной части катушки могут образоваться паразитные контуры, настроенные на рабочую частоту или её гармоники, что приводит к большим потерям. Для борьбы с этим часто ста­ вятся дополнительные замыкатели на нерабочих витках (пунк­ тирная перемычка ГД на рис. V.14).

Включение анодов ламп двухтактной схемы к внутренним концам Л И 2 полукатушек рис. V.156 позволяет легче получить минимальную индуктивность контура.

Выбор профиля и сечения провода

Периметр медного провода (или трубки) выбирается по при­ ближённой формуле

где / — эффективное значение тока катушки, а, f — частота тока, гц,

Т — разность температур воздуха и провода (обычно выби­ рается порядка 30—40°).

Эффективное значение тока контура для вещательного пере­ датчика принимается равным

Для телеграфного передатчика (с учётом пауз между им­ пульсами)

Для случая частотной манипуляции (режим нажатого ключа) следует брать максимальное значение тока контура

В случае применения водяного охлаждения катушки в мощ­ ных ступенях, расчётный периметр провода может быть умень-

116

шен в 2—3 раза. Размеры сечения трубки катушки должны удовлетворять также требованиям допустимого падения давле­ ния воды в катушке.

При проектировании новых катушек целесообразно исполь­ зовать имеющиеся данные работающих катушек, приведённые

втабл. V.2.

Вдальнейшем приняты следующие обозначения: D — диа­ метр катушки, I — длина намотки, g — шаг намотки, d — сторо­

на квадрата сечения трубки (или диаметр провода).

Шаг намотки катушки

Шаг намотки определяется конструктивными требованиями и требованиями электрической прочности.

Токосъёмники (щётки) подвижной и контактной систем должны свободно проходить между витками. Это требование обычно выполняется, если шаг намотки и ширина провода удов­ летворяют соотношению

g = (2-ь 2,5) с?.

Для обеспечения достаточной электрической прочности ка­ тушки обычно принимают следующие допустимые значения на­ пряжённостей поля:

на поверхности изолятора из высокочастотной керамики

E idon = 1 -г- 1,5 кв/см,

в воздухе

Е% доп = 5 Кв/СМ.

Наиболее неблагоприятный случай будет на самых коротких волнах, т. е. при минимальном количестве витков. В этих усло­ виях следует тщательно выбирать шаг намотки и проверять его по напряжённости на отсутствие пробоя.

Напряжённость поля между соседними витками катушки определяется так:

__ Дц жакс

пман (8 d)

где g —d— расстояние между поверхностями соседних витков с учётом толщины токосъёмника,

пмин— минимальное число рабочих витков катушки (оно должно быть больше или равно 1),

Uмакс— максимальное (амплитудное) значение напряжения на одной половине катуйки (при амплитудной мо­ дуляции можно считать Uмакс = 2 Uкнес, тогда рас­ чёт даёт некоторый запас по электрической проч­ ности).

118

Однако, если это необходимо из конструктивных соображе­ ний, можно полагать П яМакс^ 1,5 UKHec. Электрическая проч­ ность при этом Получается вполне достаточной.

Порядок расчёта катушки

Рассматривается расчёт катушки, предназначенной для двух­ тактной схемы, т. е. состоящей из двух половин —■полукатушек.

где L\ — индуктивность каждой отдельной половины катушки (полукатушки),

М— взаимная индуктивность между двумя половинами ка­ тушки.

Промежуток между половинами катушки определяется рас­ стоянием между генераторными лампами ступени и составляет обычно 10-f- 30 см. При таких расстояниях взаимная индуктив­ ность между полукатушками весьма мала и для простоты расчё­ тов можно полагать, что

Для учёта влияния взаимной индуктивности половин катушек, экранирующего действия обшивок шкафа, действия металличе­ ских деталей внутри катушки и т. п. рекомендуется несколько увеличивать исходное (расчётное) значение индуктивности

(на 10—20%).

При расчёте индуктивности обычно используют формулу Нагаока Ь = 0,001 kDN'2 с поправочным коэффициентом к.

Катушка постоянной индуктивности рассчитывается по вы­ шеизложенным соображениям.

§ 9. Расчёт сопротивлений в цепях ступени передатчика

Расчёт делителя напряжения (потенциометра)

Делитель напряжения (потенциометр) обычно применяется для питания экранирующих сеток ламп. Он даёт возможность получить мало изменяющееся экранное напряжение.

Схема потенциометра приведена на рис: V.16a.

119

П о р я д о к р а с ч ё т а :

1. Определяется сопротивление нагрузки (сопротивление по стоянному току промежутка экранная сетка—катод)

R„ = EgIС2

2. Для получения экранного напряжения, мало зависящего от изменения экранного тока 1С2 , нужно брать

о+

£

о-

4

3. Находится эквивалентное сопротивление R а между точ ками а и б

R . RhД

R H -f- R%

4.Определяется сопротивление

5.Находится общий ток через потенциометр

/

*R i + R ,

6.Мощность рассеяния «а сопротивлении Ri

P 1 = l l R 1.

120