|
|
|
Redresorul de inalta tensiune - pe scurtGheorghe Andrei Radulescu YO4AUP
Cu toate ca unii declara sus si tare ca "a murit lampa", altii se incapatineaza sa o foloseasca si o fac chiar cu succes . Recent [in numarul 3/2010 al revistei Radiocomunicatii si Radioamatorism, la pagina 23 si urmatoarele] am citit articolul domnului Ion Nichifor, YO4CVT, intitulat "Un amplificator regulamentar pentru clasa a I-a " in care, in al doilea paragraf, cu referire la realizarea practica, se spune: "modulul sursa de alimentare inalta tensiune: 1800V cu multiplicare de tensiune direct de la retea si cu protectie la pornire. Dimensiuni 242 x 120 mm. Tensiunea de 230V nu este conectata la sasiu." Am analizat schema propusa de autor, si fiindca erau citeva lucruri care mi se pareau putin altfel decit le stiam eu, am considerat ca este bine sa-mi improspatez memoria.
Prima observatie este aceea ca in schema de la pag 26 din revista, [ bibl. 6 ], curentul masurat de miliampermetrul de 1A (cel din stinga in schema) masoara in fapt Ik [curentul de catod al lampii Ik = Ia + Ig ] si nu numai pe Ia, asa cum se sugereaza din desen.
In continuare fuga la bibliografie.
Am scos din biblioteca bibliografia care a supravietuit timpului si cele ce urmeaza sint rezumatul celor recitite si al masuratorilor facute pe un montaj experimental.
Bibliografia supravietuitoare:
1. Liviu Macoveanu - Aparate de receptie si emisie de unde scurte si ultrascurte - Editura Tehnica 1958, pag. 244 - 274
Diversele scheme practice de redresoare, mono sau dubla alternanta, directe, cu dublare sau cu multiplicare de tensiune, cu alimentare din transformator sau de la retea se gasesc in toata bibliografia de referinta. Formulele pentru calculul rapid ale elementelor componente sint foarte bine sintetizate numai in Indreptarul de Radioelectronica [bibl. 3] Urmatoarele figuri sint preluate si sint prelucrate dupa Indreptarul de Radioelectronica [ bibl. 3 ]
Desigur, astazi nu mai sta aproape nimeni sa calculeze valorile pieselor dintr-un redresor de inalta tensiune, dar cred ca sint utile citeva comentarii. Toate redresoarele de inalta tensiune debiteaza tensiunea continua la bornele unui condensator care este filtrul de netezire al tensiunii pulsatorii rezultate. Valoarea capacitatii de filtraj se determina in functie de intensitatea curentului debitat in rezistenta de sarcina [lampa] si de pulsatia admisa a tensiunii continue [!!!]. Este bine de verificat daca condensatoarele disponibile satisfac aceste doua cerinte. Daca capacitatea disponibila este mai mare decit cea necesara, este bine. Daca nu, fluctuatia de tensiune anodica intre mersul in gol si cel in sarcina va fi nepermis de mare. [ Adevarat este si faptul ca un condensator cu capacitate mare este mai scump decit unul cu capacitate mai mica.]
Un alt comentariu este necesar asupra alegerii diodelor redresoare. [ bibl. 4]
Acestea sint definite prin patru parametrii care ar trebui sa se gaseasca in fisa de catalog a producatorului, si anume: Uinv - tensiunea inversa, Io - curentul redresat, Irep - curentul de virf repetitiv si Isc - curentul de scurtcircuit. Daca se cunosc tensiunea inversa si curetul direct redresat, in lipsa altor informatii, cu un coeficient de siguranta acoperitor se poate considera ca Irep = 4xIo si Isc = 12 x Io. [ bibl.4]
Am spus mai sus ca tensiunea la bornele condensatorului este pulsatorie. Cu cit este capacitatea mai mica, cu atit scade mai mult tensiunea pe condensator in perioada de descarcare. Faptul ca tensiunea pe condensator ramine la o valoare mai mare decit zero face ca pe catodul diodei sa existe o tensiune pozitiva a carei prezenta micsoreaza unghiul de conductie al diodei foarte mult sub 180°. In timpul scurt cit este deschisa dioda, curentul prin dioda ia o valoare mult mai mare decit curentul continuu debitat in sarcina. Acest ciclu se repeta cu frecventa de 50 Hz. Acest curent prin dioda trebuie sa fie mai mic decit Irep admis de dioda. La primul ciclu de incarcare al condensatorului, dioda lucreaza practic in scurtcircuit si deobicei pentru protectia sigurantelor si a diodelor,se monteaza o rezistenta de limitare [care apoi se scurtcircuiteaza automat]. Variatia in timp a curentilor prin dioda redresoare este reprezentata grafic in Fig. 07. [ bibl. 4]
Deoarece fondul discutiei este redresorul de inalta tensiune pentru alimentarea tuburilor din amplificatorul de putere, in continuare dezvolt subiectul multiplicatorului de tensiune.
Un multiplicator de tensiune poate fi alcatuit prin inserierea unor celule dubloare de tensiune. Condensatoarele se incarca succesiv de la sursa de tensiune alternativa iar la sfirsitul lantului se obtine tensiunea continua necesara alimentarii tubului amplificator. O alta varianta este in Cartea Radioamatorului, [ bibl. 2], in care YO7DZ prezinta schemele unui quadruplor de tensiune si a unui multiplicator cu 6 celule [trei dubloare cu iesirile in serie], alimentate de la retea in paralel.
Schema unui multiplicator cu 4 celule [doua dubloare inseriate] alimentat de la retea, in care sint desenate cele doua secvente de incarcare in timpul primelor doua semiperioade ale unui ciclu complet este desenata in Fig.0 8. iar schemele lui YO7DZ, impreuna cu ciclurile de incarcare sint prezentate detaliat in Fig. O8.1
In Fig. 08 trebuie observat faptul ca in timpul unei semiperioade se incarca C1 si C3 iar in timpul celeilalte semiperioade se incarca C2 si C4. Se poate asimila ca fluxul de energie [sarcini electrice ] de la retea spre consummator, intii este inmagazinat in C1 si apoi este transferat in C2, apoi este transferat in C3 si in final este transferat in C4 de unde circuitul se inchide prin consummator [Rs] inapoi la retea. Cantitatea de sarcini electrice acumulate de un condensator este direct proportionala cu marimea capacitatii sale si cu tensiunea aplicata pe armaturi.
Deoarece energia transferata din reta spre consumator strabate intreg lantul de condensatori si deoarece tensiunea la bornele condensatorului C1 este numai jumatate din tensiunea la bornele celorlalti condensatori, pentru a utiliza intreaga capacitate de acumulare a condensatorilor C2, C3 si C4, condensatorul C1 trebuie sa aibe capacitatea dubla fata de ceilalti condensatori. [ ipoteza de verificat !!! ]
In Fig. 08.1, in care dubloarele de tensiune au intrarea de la retea in paralel si iesirile in serie, tensiunea la bornele lui C3 este 3U iar la bornele lui C5 este 5U [am notat U = 1.41 Uo] fata de numai 2U cit este in schemele cu celule dubloare alimentate in serie.
Asa dupa cum se cunoaste, multiplicatoarele de tensiune au o legatura galvanica intre un pol al sursei de tensiune alternativa si un pol al consumatorului de tensiune continua. In cazul alimentarii direct de la retea, conectarea cu faza la sasiu duce la arderea sigurantei.
Se pot construi atit multiplicatoare de tensiune "pozitiva " cit si "negativa" si in cazul inserierii a doua astfel de multiplicatoare consumatorul Rs se leaga intre plusul si minusul sursei de current continuu. In acest fel se poate folosi o priza cu nul de protectie care se leaga la sasiul aparatului fara pericol de ardere a sigurantei. In cazul legarii inverse a cordonului in priza, firul de faza se va afla la potential 0 fata de masa dar fara sa aibe contact galvanic cu masa = sasiul = nulul de protectie, asa cum se vede in Fig. 09
Calculele efectuate cu formulele pentru calcul rapid din Indreptarul de Radioelectronica [bibl.3] dau ca rezultat, pentru un redresor de 1000V/ 0,5A , valoarea condensatoarelor C1=C2=C3=C4 = 470 µF.
In referinta bibliografica pe care am avut-o la dispozitie nu se face vre-o mentiune asupra faptului ca C1 ar avea alta valoare decit ceilalti condensatori sau ca in schemele de multiplicare condensatorii Ci ar fi diferiti unul de altul.
Verificarea afirmatiei ca, la doua celule dubloare de tensiune legate in serie, pentru maxim de performanta, trebuie ca C1 [µF] = 2x Ci [µF] [i=2,3,4] este si subiectul partii experimentale a acestui mic compendiu despre multiplicatoarele de tensiune.
In partea practica a lucrarii mi-am propus sa ridic prin puncte diagramele Tensiune - Curent pentru un quadruplor de tensiune, executat cu condensatori electrolitici de 470 µF / 400V, [valoarea necesara rezultata conform bibliografiei [3], pentru 1000V / 500 mA] dar verificind aspectul curbei de sarcina si la diferite alte rapoarte ale valorii capacitatiilor din montaj. Am inlocuit diodele cu punti redresoare tip KBPC50A10M. Montajul l-am realizat pe o placa din sticlotextolit simplu-placat. Am dezvoltat [crescut capacitatea blocurilor de condensatoare] schema pe masura ce treceam de la o varianta la alta. Schemele si rezultatele masuratorilor sint prezentate in Fig. 11, in Fig. 12 si in Fig. 13 iar imaginea multiplicatorului de tensiune testat este in Fig. 14. Sarcina este realizata din becuri 100W/220V [este tot o refolosire de la alta lucrare anterioara - mot]. Imaginea arata montajul schemei 2 la prima masuratoare cu toate cele 15 becuri legate in serie.
Diagrama U - I desenata in Fig. 13 este trasata prin puncte. "Consumatorul de forta" a necesitat un numar mai mare de becuri decit cele dispuse in panoul din Fig. 14. Alte 15 becuri sint asamblate intr-o alta ghirlanda care se introduce in montaj pentru masuratori la un current mai mare de 400 mA. [ in masuratoarea 5, curentul de 540 mA se obtine legind in paralel o ghirlanda de 15 becuri cu una de 10 becuri, toate de 100W/220V]
Privind diagramele U - I trasate in Fig. 13 se constata ca:
C [ µF ] = 34*Io*(K+2) / U1 [ Io = curentul continuu consumat exprimat in mA si U1 = tensiunea sursei de tensiune alternativa, exprimata in Vrms ]
Rezultatul C = 470 µF, pentru o tensiune alternativa de 220 V, asigura o tensiune de iesire de 1000V la un current de sarcina de 500mA ! Diagrama 4 trece prin punctual de calcul 1000V - 500 mA !!!
88 si 73 de Olaru Victoria, YO4AYL & Andrei Radulescu, YO4AUP
Articol aparut la 31-5-2010 12009 |
|
In primul rand felicit autorul pentru aceasta analiza privind sursele de tensiune HV, subiect care intereseaza multi radioamatori la aceasta data! In al 2-lea rand, ca si colaborator al d-lui Nechifor Ion la articolul respectiv, imi permit o mica observatie: instrumentul Ia (cel din stanga in schema) masoara NUMAI Ia, si nu Ik ! Schema de conectare in circuit a aparatelor de masura pentru Ia si Ig este preluata, dupa cum se specifica si in revista, din montajul ,,Triode board" al radioamatorul englez G3SEK. Chiar autorul, G3SEK, face afirmatia, citez: ,,Notice that only grid current flows through the grid current meter, and only anode current flows through the anode current meter. (It’s hard to believe, but at least one amplifier manufacturer fails to get this right!) " In link-ul urmator am postat o imagine cu schema originala pe care autorul englez explica foarte bine fenomenul. http://it.tinypic.com/view.php?pic=wtes86&s=6 Cu deosebita stima, Cristi!
Retractez afirmatia privind Ik si Ia din articolul lui YO4CVT, dl Ion Nichifor. Am fost pacalit de instrumentul din grila care este conectat intre grila si catod si nu intre grila si minusul redresorului !!! Scuze. Andrei, YO4AUP
Salutare la toata lumea!In primul rind-fara suparare-citeva observatii privitoare la montajul-amplasarea elementelor componente ale tabloului de masura si control:bornele de masura-intrare ale tensiunii,instrumentele de masura analogice si comutatorul rotativ de selectare a domeniilor de lucru-masura trebuiau montate-amplasate in linie exact in ordinea de mai sus incepind dinspre stinga spre dreapta in partea de jos-inferioara-a panoului,astfel fiind plasate intr-o ordine ergonomica si evitind astfel sa fie expuse caldurii degajate de grupul de becuri,mai ales la probe de anduranta-fiabilitate de mai lunga durata pentru redresoare.De asemenea,in cazul utilizarii de becuri inseriate ca sarcina de lucru-masura,care initial-reci prezinta o rezistenta interna foarte mica fata de capabilitatea de curent a diodelor redresoare normale-obisnuite,este OBLIGATORIU necesar un rezistor de citiva zeci de Ohmi la putere mare inseriat temporar-citeva secunde-cu circuitul de retea,pentru a limita curentul mare de incarcare cvasi-instantaneu al capacitoarelor electrolitice de filtraj de valoare medie-mare.Acel rezistor-care nu apare in schema electrica de principiu-protejeaza atit diodele redresoare cit si capacitoarele electrolitice,ale caror conexiuni interne se pot chiar topi la socuri mari de curent,deci nici nu se vor descarca brusc prin scurtcircuitare directa ci prin intermediul unui rezistor de valoare mica si de putere mare.Acel rezistor BOBINAT de valoare mica si de putere mare inseriat cu reteaua poate fi suntat-scurtcircuitat dupa citeva secunde cu ajutorul unui contact normal deschis al unui releu de tensiune continua cit mai mare alimentat permanent de la o singura celula de filtraj din montaj,prima de la masa-sasiu,printr-un rezistor de reducere a tensiunii pentru tipul releului respectiv,care in paralel cu infasurarea-bobinajul sau va avea o dioda Zenner de tensiune egala cu cea a releului si un capacitor electrolitic prin a carui valoare-capacitate se va stabili-determina constanta de timp necesara-dorita.Altfel,felicitari pentru realizari si preocupari,ar fi de dorit cit mai multi dintre noi ca dvs.! Cu stima si 73!de la Nelu-YO3AOE
Felicit autorul pentru acest articol foarte bine documentat si prezentarea de exceptie.Asa cum spuneam in articolul respectiv am cautat sa obtin un amplificator cu performante bune ,care sa poata fi reprodus,cu componente ieftine de pe piata si usor ca greutate.De aici a venit ideea de agasi o sursa de tensiune mare ,usoara.Sunt multi radioamatori care mi-au cerut date suplimentare,in mod special legat de sursa de 1800V.Fata de cele prezentate de catre Dl. Radulescu,rog sa se consulte si un articol prezentat la http://dl2kq.de/unde autorul arata ca pentru: -C=220uF/400v si Ia=0,4-0,5A Ua=1600-1650V -C=330uF/400V si Ia=0.6A Ua=aprx.1700V Eu am adoptat C=470uF/450V in ideea sa nu scada tensiunea sub 1650-1700V la un curent mai mare de 0.6A. Multumesc Dl.Cristi,yo8rze pentru completarea referitoare la modul de masura.
O buna sinteza.Un articol necesar.73!
Multiplicatorii de tensiune sint OK, proiectati bine obtin un riplu acceptabil si se pot folosi, insa ca unu ce am folosit asa ceva recomand multiplicarea doar dupa un trafo. Daca nu se poate atunci macar o priza de pamint buna si MASURATA inainte precum si un releu diferential pe 230Vac. Grig
@YO2CFS Buna observatie!Izolarea fazei retelei este absolut necesara!Face parte din Protectia Radioamatorului.
La urmatoarea adresa se gaseste schema unui amplificator HF cu 3xGU50 la care tensiunea anodica este direct din retea.De mentionat dispozitivul de protectie cu relee pentru comutarea fazei pentru a nu ajunge pe sasiul amplifcatorului. http://lz2zk.com/homebrew/pa/index.html Insa este de preferat solutia cu transformator, sau variantele mai noi cu surse in comutatie.
Cu 35ani in urma, am folosit un alimentator cu dublare de tensiune, direct din reteaua de 220V, (cu protectia indicata in schema lui lz2zk) si a functionat perfect. In prezent majoritatea bransamentelor electrice fie noi fie modernizate, folosesc blocuri de masura si protectie (BMP). In interiorul BMP-ului se separa nulul de lucru N, de nulul de protectie PE. Daca in instalatiile vechi, se monta accidental un consumator intre faza retelei si o buna priza de pamant PE, acesta putea functiona! Noua echipare a BMP elimina si acest neajuns, astfel incat intrerupatorul diferential declanseaza aproape instantaneu, ca si in cazul defectelor de izolatie intre N si PE etc. Asa ca „automatica” simplista utilizata in schema indicata mai sus nu va merge la o retea echipata cu BMP, consumul releului, chiar de ordinul catorva mA, declansand intrerupatorul diferential din BMP.
Ptr.Dan, interesanta ideea.Intrebarea este ...ce se intampla in cazul in care "impamantarea" are rezistenta mare (cazul multor distributii vechi) si care este pragul de triggher a releului folosit? Sincer, nu asi risca o constructie fara transformator de separare.Este adevarat ca ocupa loc mult si este greu, dar....
Daca pamantarea are rezistenta mare inseamna ca nu este in norme, pentru telecomunicatii priza de pamant trebuie sa aiba maxim 4ohmi, deci trebuie refacuta.Dar daca amplificatorul realizat dupa lz2zk se conecteaza la o priza de pamant cu rezistenta mare ( practic aproape fara priza de pamant ) atunci releele nu cupleaza si nu alimenteaza montajul.Bine aici este si o zona gri, in functie de valoarea rezistentei prizei de pamant si de parametrii releului folosit se poate cupla sau nu alimentarea amplificatorului. Nu este cea mai buna solutie, de asemenea prefer alimentarea prin transformator sau sursa in comutatie.
Felicitari pentru acest articol, care dupa modul cum e prezentat, ar putea atrage tineretul scolar spre pasiunea radioelectronicii, in speranta ca vor ''scapa'' de celelalte pasiuni ''de vedete''! Multumim pentru articol si toate precizarile, 73!
@YO8RXK: Tineretul ºcolar nu are voie sã umble cu redresoare de înaltã tensiune.....
Afirmativ, dar pentru a invata ceva privind doar( si asa unii tineri ''cotrobaie'' alte link-uri!), n-ar ...pati mare lucru,iar formatul virtual al schemelor mai simplificat elevii il au in AEL...'73!
Felicitari Andrei pentru articolul de sinteza! Prin anii '70 am fost preocupat si eu cu astfel de solutii, inspirate din revistele Funkamator si Amaterska Radio. Problema diodelor si a condensatoarelor de calitate, la ora actuala nu mai este o problema. Se gasesc piese de calitate din belsug. Singura problema este cea a protectiei. Acasa, pentru o utilizare fixa, solutzia cea mai simpla si sigura este legarea cablului de aimentare fix la o priza, la care s-a identificat faza si null si folosirea la capat a unei mufe de calculator, UPS, care permite cuplarea retzelei numai intr-o singura pozitie la sursa HV cu nullul la masa. Problema amintita de Stefan - yo2bbt la instalatzii electrice moderne, prevazute cu BMP, este reala si sursa nu va porni, ba mai mult BMP-ul va decupla curentul... Sinteza problemei este de mare folos si confirma constatarea regretatului "Mosu Tuti" (Tudor Dracea) din Iacobeni, care scria pe un forum: "inainte sa pui mana pe ciocanul de lipit, pune mana pe creion" este un mare adevar! 73/dx Alex
cu toate ca nu stiu dar mi sa parut f interesant montaju nam avut parte sa practic aceasta meserie ptr ca nam avut de la cine sa imvat dar miar fi de mare ajutor unele chesti daca cineva ar avea placere sami explice sau chiar sa ma imvete multumesc totusi pentru ceea ce postati sant lucruri f interesante care multi nu dau importanta dac vreti sa ma contactati id de mes florin_tir78
In 2008 am constuit un ampli cu 2xGI7B cu alimentarea 2x600v prin dublarea retelei (direct) cu si -. Cond 330mf/400v,folosind 12 buc.P out=200w in 28mhz.Documentatia de la DL2KQ,merge ok,totul are 9kg.Teoria am cunoscut-o de mult din Kulikovski.Am vrut sa intaresc increderea celor care vor construi alimentatoare "usoare". 73, emil. |
Scrieti un mic comentariu la acest articol!Opinia dumneavoastra va aparea dupa postare sub articolul "Redresorul de inalta tensiune - pe scurt"Nu uitati sa completati numele, adresa E-mail si eventual indicativul YO (daca sunteti radioamator). Comentariul trebuie sa se refere la continutul articolului. Mesajele anonime, cele scrise sub falsa identitate, precum si cele care contin (fara a se limita la) atac la persoana, injurii, jigniri, expresii obscene vor fi sterse.
|
|
Copyright © Radioamator.ro. Toate drepturile rezervate. All rights reserved
Articole | Concursuri | Mica Publicitate | Forum YO | Pagini YO | Call Book | Diverse | Despre Radioamator.ro | Contact |