Недавно пришлось мне услышать разговор двух бывалых радиолюбителей о тренировке мощных радиоламп. Не скрою,их беседа показалась мне забавной.Что-то типа:"Взять высушеное сердце жабы, залить отваром корней можжевельника, добавить пепел перьев чёрного петуха, двух скорпионов, зуб дракона и выпаривать 46 часов после захода солнца до первого крика совы." Да я и сам довольно смутно представлял процесс пуска в работу мощного,скажем, тетрода.Вернее - знал,но не ведал ничего о том,как это делать правильно. Ниже привожу выдержки из "Рекомендаций по применению мощных генераторных и усилительных радиоламп"
Надежность работы генераторных ламп во многом определяется правильным выбором режима работы и питающих напряжений, величиной мощности, рассеиваемой на аноде, и эффективностью охлаждения. Рассмотрим влияние этих факторов на работу генераторных ламп. Напряжение на электродах генераторных ламп, особенно высоковольтных, не должно превышать предельных значений даже кратковременно, так как в процессе работы ламп возможно возникновение пробоев между электродами с высокой разностью потенциалов. Причинами пробоев могут быть ухудшение вакуума в лампе, вторичная эмиссия с деталей (в том числе с крепежных) и ухудшение изоляционных свойств внутриламповых изоляторов. Особенно опасны пробои у спаев стекла с металлическими выводами электродов ламп, которые могут привести к разрушению ламп. Напряжение накала генераторных ламп не должно превышать предельных значений, указанных в справочнике, так как это вызывает т преждевременную потерю эмиссии и образование утечек по поверхности изоляторов вследствие интенсивного испарения активного покрытия катода. Например, увеличение температуры карбидированного вольфрамового катода на 50° С (в диапазоне 1700° Q снижает срок службы мощных генераторных ламп в 2,5—3 раза. Эксплуатация ламп при напряжении накала ниже допустимого приводит к снижению эмиссии и искрению катода (при номинальном токоотборе. Сопротивление холодного катода в генераторных лампах с вольфрамовыми и карбидированными катодами сильно отличается от сопротивления при рабочей температуре, поэтому пусковой ток накала катода может в 10 раз и более превышать нормальный. Такие большие пусковые токи создают значительные электродинамические усилия в катоде, которые могут разрушить его. Если катод мощной генераторной лампы питается постоянным током, то вывод (и часть катода), по которому течет ток, равный сумме токов накала и катода, разогревается сильнее, чем вывод, по которому течет ток, равный разности этих токов . Поэтому необходимо периодически через 150—200 ч работы переключать выводы катода по отношению к источнику питания, в противном слу чае срок службы лампы существенно сокращается. Многие параметры радиоэлектронной аппаратуры определяются стабильностью питающих напряжений. Для повышения стабильности и увеличения долговечности ламп при разработке схем рекомендуется применять автоматическую стабилизацию электрического режима и напряжений, питающих дампу. Например, для передатчиков однополосных линий связи обязательно должны быть стабилизированы напряжение смещения и по возможности осталь¬ные питающие напряжения лампы, так как от этого существенно зависит линейность усиления. Для генераторных ламп с экранирующей сеткой необходимо учитывать возможность возникновения динатронного эффекта, приводящего к паразитной генерации или пробою. Поэтому в случае применения режимов с динатронными токами необходимо либо осуществлять питание экранирующей сетки от отдельного источника с небольшим внутренним сопротивлением, либо применять делитель напряжения для питания экранирующей сетки. Если генераторная лампа используется в усилителе звуковой частоты, усилителе видеочастоты, линейном усилителе высокой частоты,усилителе высокой частоты с сеточной модуляцией, рекомендуется применять фиксированное смещение на экранирующей и управляющей сетках. Если усилитель высокой частоты модулируется по экранирующей сетке, рекомендуется применять фикси¬рованное напряжение на экранирующей сетке и напряжение автоматического смещения управляющей сетки. Мощности, выделяемые на электродах, являются важнейшими параметрами, определяющими надежность и долговечность генераторных ламп. Превышение допустимой мощности, выделяемой на сетке, приводит к ее чрезмерному разогреву (из-за электронной бомбардировки), отчего повышается вероятность возникновения термоэмиссии с сетки. Особенно опасен перегрев управляющее сетки (даже кратковременный) в металлокерамических и других лампах, имеющих небольшие расстояния между электродами, так как он приводит «деформации сетки и короткому замыканию между электродами. Мощность, рассеиваемая на управляющей сетке при отсутствии динатронного эффекта, приблизительно определяется по формуле: Р = Uc.н.*Ic где Uс.и — напряжения возбуждения на сетке в импульсе; /с - постоянная составляющая сеточного тока. При расчете мощностей, рассеиваемых на экранирующей сетке, следует учитывать, что в схеме с общей сеткой существует элект¬ронная высокочастотная составляющая мощности, обусловленная наличием высокочастотного потенциала экранирующей сетки относительно катода: Pc2= 1\2Uвозб.*Ic2 где Uвозб. — амплитуда напряжения возбуждения; Ic2 — первая гармоника импульса тока экранирующей сетки. При превышении мощности, рассеиваемой анодом вследствие его перегрева возникает опасность резкого ухудшения вакуума в лампе из-за выделения остаточных газов. Особенно часто превышение допустимой мощности, выделяемой на аноде генераторной лампы, возникает при перестройке генератора и при рассогласовании с нагрузкой, например антенной. Поэтому указанные операции рекомендуется производить при пониженной ВЫходной мощности за счет снижения уровня питающих напряжений и напряжений возбуждения. При выборе генераторной лампы по величине выходной мощности необходимо руководствоваться не максимальной мощностью а выходной мощностью, указанной в качестве критерия долговечности. Необходимо учитывать также изменение мощности при колебаниях питающих напряжений. Рекомендуется иметь 20 — 30 % запас по мощности от номинальной, Если использование ближайшей по мощности лампы нерацио¬нально, а менее мощные лампы не дают требуемую величину мощности, то возможно применение параллельной или двухтактной схемы. При этих режимах работы необходимо применять лампы при колебательных мощностях ниже предельных, указанных в справочнике, особенно при использовании фиксированного смещения управляющей сетки. Для равномерного распределения нагрузки при параллельной работе ламп в цепь катода рекомендуется включать сопротивление для создания частичного автоматического смещения. Рабочая частота, на которой генераторные лампы могут надежно работать, не должна превышать величину, указанную в справочнике в качестве предельной, так как это ведет к следующим нежелательным явлениям: Нарушается температурный режим лампы из-за возрастания высокочастотных потерь на электродах, баллоне и выводах электродов Перегрев сетки и мест спаев стекла с металлом может привести к образованию местных механических натяжений, микротрещин, что вызывает потерю вакуума и выход лампы из строя. Общее количество тепла, выделяемого в спаях стекла с металлом и выводах электродов, пропорционально частоте в степени 2,5 и мгновенному значению квадрата разности потенциалов между анодом и сеткой. Снижаются выходные параметры ламп (мощность и кпд) из-за увеличения угла пролета электронов. Снижаются выходные параметры ламп (мощность и КПД)Возрастает опасность самовозбуждения ламп из-за увеличения внутриламповых связей. Необходимый температурный режим работы генераторный лампы большой мощности и некоторых типов генераторных ламп средней мощности достигается при помощи одного из трех видов принудительного охлаждения — воздушного, водяного и испарительного. Воздушное охлаждение — наиболее простое в эксплуатации и позволяет снижать температуру анода до 250° С. Применять генераторные лампы с этим видом охлаждения, необходимо соблюдать следующие рекомендации: Воздух для охлаждения должен быть сухим и чистым. Попадание в воздухопроводный канал воды или масла, оседающих на стекле, может вывести лампу из строя. Количество воздуха, подаваемого для охлаждения, должно быть не менее нормы, приведенной в справочнике для каждого типа лампы. Воздушный поток для охлаждения стеклянного баллона лампы и ножки должен направляться таким образом, чтобы температура стекла нигде не превышала 150° С и не создавалось зон с резкими перепадами температуры по поверхности стекла. При подаче воздуха для охлаждения от вентиляторов ,расположенных в непосредственной близости от ламп, следует принимать особые меры для предохранения их от вибраций. Водяное охлаждение ламп в ряде случаев позволяет несколько увеличить мощность, т.к. при этом виде охлаждения можно снизить температуру анода до120град.С. Мощные генераторные лампы с водяным охлаждением погружаются в бак с проточной охлаждающей водой. Расход воды на 1 кВт мощности отводимой с поверхности анода, зависит от мощности лампы, ее конструкции и устройства бака и колеблется в пределах от I до 5 л/мин. Применяя генераторные лампы с водяным охлаждением необходимо соблюдать следующие правила. Вода для охлаждения должна быть чистой и не содержать минеральных примесей. Охлаждение анодов рекомендуется произ¬водить дистиллированной водой. Вода с жесткостью, превышающей 0,17 г/л, и имеющая сопротивление меньше, чем 4 кОм на 1 см3 не должна употребляться.Для равномерного охлаждения анодов водяной поток, омывающий анод, должен быть направлен снизу вверх. При этом необходимо, чтобы плотность водяного потока вокруг всей рабочей поверхности анода была равномерной и не образовывалась воздушная подушка. Приток и отвод воды от заземленного участка трубопровода к охлаждаемым деталям лампы, находящимся под напряжением по отношению к земле, должны осуществляться по трубопроводам из изоляционного материала необходимой длины, чтобы водяной столб, помещенный, в них, имел достаточно большое сопротивление и ток утечки был минимальным. Испарительное охлаждение, которое стали применять только в последние годы, отличается от водяного тем, что выделяемое анодом тепло идет в основном на испарение воды. Этот вид охлаждения более экономичен, так как перевод воды в паровую фазу требует большего количества тепла, чем ее нагревание от нормальной температуры до кипения. Для увеличения охлаждающей поверхности и улучшения ее смачиваемости водой радиатор анода лампы с испарительным охлаждением имеет конические зубцы. Во впадинах между зубцами температура поверхности анода имеет наибольшую величину, и попавшая туда вода превращается в пузырьки пара, которые выбрасываются из углубления, уступая место воде, и т.д. Этот вид охлаждения позволяет отводить с 1 см2 поверхности анода До 500 Вт мощности. При дальнейшем увеличении мощности образуется паровая пленка и ухудшается теплоотдача. Остальные требования при эксплуатации генераторных лампах испарительным охлаждением аналогичны требованиям к эксплуатации генераторных ламп с водяным охлаждением. Для предотвращения разрушения мощной генераторной лампы ,и для избежания перегрузок управляющей и экранирующей сеток схема защиты должна предусматривать одновременное снятие напряжения возбуждения и напряжения питания экранирующей сетки при отключении анодного напряжения. Необходимо также предусматривать изменения режимов ламп предварительных каскадов после срабатывания защиты выходного каскада. Включение генераторной лампы в работу и подача напряжения на электроды должны производиться в следующей последовательности: после присоединения всех электродов включаются все виды охлаждения лампы и элементов аппаратуры; Включается напряжение накала, при этом необходимо контролировать, чтобы пусковой ток не превышал величину, оговоренную в справочнике, или не превышал более чем в полтора раза номинальное значение (для генераторных ламп средней и большой мощности); включается напряжение, запирающее лампу; включается напряжение анода и экранирующей сетки лампы (плавно или ступенями в соответствии с указаниями по эксплуатации), при этом включение напряжения экранирующей сетки раньше, чем анода, категорически запрещается; включаются переменные напряжения (возбуждение или модуляция), и постоянные напряжения доводятся до номинальных ве¬личин. Выключение лампы производится в обратном порядке. Для того чтобы при снятии возбуждения постоянные напряжения не превышали предельно допустимых значений, рекомендуется их предварительно снижать в случае необходимости. Принудительное охлаждение всех видов для генераторных ламп должно прекращаться только спустя 3-5 мин после выключения напряжения накала, если другое время не указано в технической документации на конкретный тип лампы. Запрещается включать высокое напряжение анода и экранной сетки при включении напряжения накала, так как это может вывести лампу из строя из-за пробоя и разрушения катода. Для улучшения вакуума и восстановления электрической прочности генераторных ламп в отдельных случаях применяется специальная тренировка, которую необходимо проводить при первом включении лампы и при длительных перерывах (до 3 мес) в работе, а также периодически (1 раз в 3 мес) при хранении, если это указано в паспорте, или этикетке на лампу. Тренировка, как правило, проводится в устройстве, в котором работает лампа. Лампа устанавливается в схему, и на нее в обычной последовательности ведается напряжение накала и смещения. В этом режиме лампа выдерживается в течение 30 мин. Затем подаются напряжения на остальные электроды, равные приблизительно половине номинального их значения, из расчета, чтобы мощность, рассеиваемая на аноде и остальных электродах, составила 0,4—0,5 мощности в номинальном режиме. По истечении 10—30 мин (в зависимости от размеров внутренней арматуры лампы) напряжение анода и остальных электродов плавно или ступенями доводится до номинального (с 5— 10-минутной выдержкой на каждой ступени) и выдерживается не менее 30 мин. При появлении пробоев напряжение анода снижается до их прекращения и выдерживается в этом режиме 5—10 мин, после чего вновь повышается. Такая тренировка проводится до исчезновения пробоев при полном рабочем анодном напряжении.Для предохранения лампы от пробоев при тренировке,в анодную цепь лампы включается ограничительное сопротивление. Рабочее положение генераторных ламп ,как првило,должно быть вертикальным, а для ламп средней и большой мощности это правило является обязательным. В случаях соединения лампы с контуром генератора при работе с лампами в УКВ и КВ диапазонах необходимо установить надежный и равномерный электрический контакт по периметру внешней части электродов и выдержать соосность, исключающую радиальное напряжение и изгибающие усилия в выводах и элементах крепления ламп. Кроме того, необходимо применять такую конструкцию анодного контура, которая исключала бы возникновение у диэлектрика баллона повышенной концентрации силовых линий-высокочастотного поля в одном месте, так как появляющиеся в этих случаях местные перегревы могут вызвать его размягчение и «прокол» (нарушение вакуума), К такому же результату может привести плохое контактирование с выводами из-за перегрева спаев стекла с металлом. Крепление генераторных ламп средней и большой мощности в аппаратуре должно производиться только за фланец анода, бачок или радиатор. Использовать для этой цели остальные выводы лампы запрещается, так как их конструкции, как правило, не рассчитаны на воздействие больших нагрузок. Конструкцию элементов, непосредственно контактирующих с выводами лампы, следует выполнять таким образом, чтобы обеспечивать надежный электрический и тепловой контакты. При эксплуатации генераторных ламп ,особенно это касается мощных ламп, следует помнить, что режим ,при котором на лампу подано напряжение накала без токоотбора ,является для катода более тяжелым по сравнению с нормальным рабочим режимом. Поэтому при перерывах в работе аппаратуры от 30 мин до 2 ч рекомендуется снижать напряжение накала на 15—20% номинального значения. При более длительных перерывах напряжение накала рекомендуется выключать. После длительных перерывов в работе генераторную лампу следует вводить в режим постепенно, т. е. провести цикл тренировки.
Источник - книга Справочник .Электровакуумные и электронные приборы. Авторы Кацнельсон Б.В. Калугин А.М. Ларионов А.С.
