Alimentare CC filament tuburi RF + temporizare

[SirRoger]

Finalizez zilele acestea un liniar cu GI7B si m-am gandit sa alimentez filamentele tuburilor in CC. A experimentat cineva ?In plus as vrea ca tensiunea sa nu apara instantaneu, ci sa urce progresiv de la 5-6 V pana la 12,6V ( se intelege de ce...). Multumesc anticipat tuturor celor care pot sa ma ajute.

[Vizitator]

Problemea alimentarii filamentului in curent continuu este un pic neclara. Sa ne lumineze si pe noi cineva. Pentru tuburi cu incalzire directa, indirecta si metaloceramice. Multumim!

[SirRoger]

Poate nea Traian, daca are timp... :drinkers:

[Vizitator]

Nu cred ca problema este tensiunea, mai degraba este nevoie de a limitacurentul iniţial.

[SirRoger]

Da, ai dreptate George.Chiar acum am terminat un QSO cu Cristi de la Iasi, YO8RGL, si i-am cerut si lui parerea alimentarii in CC a filamentelor. A spus ca el alimenteaza in CA filamentele tuburilor si nu a incercat alimentarea in CC deoarece merge bine asa. Trebuie mare atentie la confectionarea socului din catod. Pentru limitarea curentului initial schemele prevad un rezistor variabil de cativa wati de vreo 10 ohmi in primarul trafului de filament.Acum intrebare: se poate automatiza, cat mai simplu, lucrul acesta? Adica la pornire sa limitam curentul in secundar, apoi sa creasca la 4-5A cat au nevoie tuburile? ( ma refer aici la 2xGI7B)

[yo9hrb]

Cu tiristoare nu merge? 2 antiparalel, le comanzi cum vrei.

[SirRoger]

Cred ca o sa adopt urmatoarea constructie: la pornire rezistor de 10 ohmi/10-15w in serie cu primarul trafului de filament . Dupa vreo 10-15sec. temporizare scurtcircuitata de contactele unui releu. Cred ca ar prelungi cat de cat viata tubului. Ce ziceti?

[SirRoger]

Cu tiristoare nu merge? 2 antiparalel, le comanzi cum vrei.

As putea incerca cu un triac. Peste vreo 2 zile termin de montat componentele in cutie si o sa probez variantele propuse ( asta dupa ce formez tuburile)...

[MiniTehnicus]

Sau cu un termistor NTC.Varianta lor PTC cea mai utilizata este la circuitele de demagnetizare din tv.

[Vizitator]

La ce bun atata munca...Cea mai simpla si eficienta solutie ramane cea expusade SirRoger, rezistor de putere in primarul transformatorului suntat de contactele unui releu.Totusi tot nu e clara treaba cu alimentarea in curent continuu. Nu ne lamureste nimeni?

[yo9hrb]

Eu unul nu cred ca ajuta cu ceva incalzirea in cc. Catozii sunt destul de mari si au inertie termica mare, astfel incat nu variaza temperatura lor de 50 de ori pe secunda. Sa se transmita brumul de la filament la catod (inductiv sau capacitiv)... nu prea cred. Mai importanta mi se pare filtrarea/stabilizarea tensiunii anodice.

[Vizitator]

Problema nu e daca ajuta cu ceva, ci daca dauneaza. Alimentarea in cc poate fi stabilizata cu limitarea curentului. Este un avantaj important. Viata unui tub cu incalzire directa depinde de valoarea tensiunii de incalzire si de socurile de curent pe care le incaseaza catodul.@SirRoger, nu stiu cum sunt construite tuburile metaloceramice, in speta GI7B, dar la tipurile in sticla gen 813, GK71, GU13, etc. se atinge temperatura de lucru a catodului in 2-3 secunde. La cresterea temperaturii creste si rezistenta firului care compune catodul si nu se mai pune problema unui supracurent. O temporizare la limitarea curentului de 5 secunde imi pare suficienta.

[SirRoger]

@SirRoger, O temporizare la limitarea curentului de 5 secunde imi pare suficienta.

Da, asa este . 5 sec. intarziere sunt suficiente pentru a nu fi resimtit socul initial de curent.

[Vizitator]

Sunt de parere ca cel putin pentru GI7, nu se merita stabilizare, pornire cu rampa sau cu limitare de curent dedicate pentru filament.

 

Se practica des in amplificatoarele de putere construite de amatori limitarea de curent la pornire (inrush protection), dar aceasta se face de cele mai multe ori cu scopul protejarii redresorului de inalta tensiune (anodica) si chiar al retelei electrice (sau a sigurantelor ;-) ) atunci cand se foloseste filtrare capacitiva importanta. In majoritatea amplificatoarelor de putere comerciale/profesionale (nu de amator) ale anilor '60-'80'se foloseste (si) filtrare inductiva (de obicei cu ceea ce se numeste "swinging choke") iar limitarea de curent nu este utilizata foarte des deoarece inductanta de filtraj limiteaza si curentul de incarcare a condensatorilor de filtraj. De multe ori limitarea curentului pentru filament se poate obtine din insasi constructia transformatoarelor lor.

 

In ceea ce priveste strict alimentarea filamentelor, exista tuburi pentru care curentul la pornire trebuie limitat si este specificat ca atare in foile de catalog. La rece, filamentul de wolfram toriat poate prezenta o rezistenta de "n" ori mai mica decat cea corespunzatoare regimului de lucru normal (cald) iar curentul exagerat rezultat la pornire poate avea efecte negative, mergand pana la considerarea deplasarilor fizice datorate fortelor si socului indus de interactiunile magnetice ale filamentului elicoidal cu campul magnetic al Pamantului!

Exista informatii pertinente in domeniul profesional despre alimentarea filamentelor, cum ar fi notele de aplicatii de la Eimac sau Econco.

In Care & Feeding of Power Grid Tubes de la Eimac, una dintre cele mai respectabile lucrari pentru inginerii din domeniu, http://www.cpii.com/docs/related/22/C&F6Web.pdf la pag. 163: "theoretically a 3% increase in filament voltage will result in a 20 Kelvin increase in temperature, a 20% increase in peak emission, and a 50% decrease in life due to carbon loss; this, of course, works the other way, too; for a small decrease in temperature and peak emission, life of the carbide layer and hence tube life can be increased by a substantial percentage". Afirmatia se refera numai la tuburile de putere cu catod cu incalzire directa (catod-filament din wolfram-toriu). Aceleasi observatii sau asemanatoare sunt regasite in nota de aplicatie Extending transmitter tube life http://www.cpii.com/docs/related/22/AB18.pdf si in note de la Econco http://www.cpii.com/docs/related/23/Tub ... enance.pdf , de la Burle http://www.burle.com/cgi-bin/byteserver ... /tp202.pdf sau Svetlana. Aceste aspecte sunt importante si luate in serios in utilizarile profesionale/comerciale unde regimurile de functionare continue face ca economia realizata prin marirea duratei de exploatare a fiecarui tub sa fie importanta (insumand zeci de mii de $, tuburile de mare putere sunt foarte scumpe, iar mai ales perioadele de off-air pentru mentenanta costa foarte mult).

Fragmentul citat anterior de sorteh este chiar din Care and Feeding de la Eimac si trateaza problema posibilitatii afectarii calitatii semnalului de sincronizare in emitatoarele TV, si nu intamplator tocmai pentru anumite tuburi destinate emitatoarelor TV este specificata in mod expres posibilitatea alimentarii filamentelor in CC (pentru tuburi cu catod-filament, cu incalzire directa), ex. GS17B. De observat din nou ca in majoritatea cazurilor alimentarea in cc este mentionata referitor la tuburile de mare putere cu incalzire directa (catod de wolfram toriat, si practic majoritatea tuburilor cu puteri disipate > 2500 W sunt de acest tip).

Uneori, alimentrarea in cc poate prezenta de fapt un dezavantaj in ceea ce priveste durata de viata, anumite fenomene in ceea ce priveste functionarea filamentelor la temperaturi ridicate, cum ar fi migrarea metalului si consumarea neuniforma a catozilor-filament, pot scurta durata lor de viata. De aceea polaritatea alimentarii filamentului in cc trebuie schimbata periodic.

 

In regim de amator asemenea masuri sunt insa de cele mai multe ori nejustificate, mai practica fiind de exemplu utilizarea transformatoarelor cu prize in primar si ajustarea tensiunii corespunzator retelei de la care acestea se alimenteaza. Majoritatea amplificatoarelor profesionale de mare putere prezinta aceasta facilitate, treptele de ajustare pentru tensiunea de filament fiind de ordinul a catorva procente din tensiunea de alimentare (se utilizeaza 2...7 prize pe infasurarea primara).

In cazul tuburilor cu catod cu incalzire directa, de regula filamentele sunt alimentate la tensiuni reduse si curenti mari (5V/14A la familia 3-500Z , 4-400, QB3,5/750, etc., 8V/15A la GU46, 12V/11A la GU81, pana la 75A la 4CX5000 sau 160A la 4CX15000) astfel incat in aceste cazuri singurele solutii viabile ar fi sursele de cc stabilizate in comutatie (sursa liniara pentru filament ar atinge dimensiuni comparabile cu ale celei anodice), dar nu este chiar asa de simplu precum pare la prima vedere, trebuie neparat pornire cu rampa datorita rezistentei reduse a catodului rece, problemele legate de RFI (atat generat cat si receptionat de catre sursa) trebuiesc a fi si ele considerate (patrunderea RF in sursa, mai ales pe la iesire poate avea efecte chiar catastrofale), si chiar dimensiunile, fiabilitatea si costurile pot fi nepotrivite. Implementarea unui sistem cu triac/tiristor este fezabila pentru a asigura pornirea lenta sau o oarecare stabilizare a tensiunii anodice (exista scheme de acest fel pe net), dar pentru a obtine tensiune stabilizata in limita 1% pentru filament se complica, sunt necesare detectoare true RMS si un raspuns foarte lent al buclei de stabilizare a sursei, ceea ce reduce eficienta stabilizarii la variatii rapide sau de durata scurta ale tensiunii retelei, important mai ales pentru tuburile de puteri mai mici (<1kW). Pe de alta parte, aceste tuburi cu catod cu incalzire directa (inclusiv mai modestele 811, 813, 572, 4-125, 3-500Z, etc) sunt atat de robuste in ceea ce priveste filamentele incat practic inainte ca alimentarea filamentului sa constituie o mare problema, alte probleme mai evidente si mai des intalnite pot limita durata de viata a lor, cum ar fi numarul foarte mare de cicluri pornit-oprit, racirea insuficienta, utilizarea necorespunzatoare, subdimensionarea, proiectarea defectuoasa (inclusiv timing-ul defectuos al comutarilor Rx/Tx), defectari accidentale, etc.. Am vazut o data chiar amplificator comercial cu tub cu catod cu oxizi (incalzire indirecta) destinat RA la care tensiunea de filament era stabilizata, dar eu cred ca o descarcare catastrofica in tub sau defectarea unui GU74, GI7 sau a altor metaloceramice moderne datorita unei probleme la conexiunile sau releul de antena este cu muuuult mai probabila (si de fapt asa se si intampla in practica) decat defectarea sau afectarea definitiva/determinanta a performantelor datorita alimentarii filamentului, iar cat despre 813 sau GU81 se spune ca acestea pot fi defectate mai degraba cu ciocanul decat in amplificatoare. De fapt, unii amatori din tarile ex-sovietice practica chiar "fortarea" alimentarii filamentelor la GU81 si nu protejarea lor...

In cazurile in care un amplificator comercial este incorect dimensionat in ceea ce priveste tensiunea de alimentare a filamentelor, aceasta se poate remedia usor. Este cazul de exemplu la TL922, cunoscut pentru "supravoltarea" filamentelor la cele doua 3-500Z cu > 5%.

 

Un caz particular care ar merita considerat totusi pentru amatori, este acela al QRO-urilor de puteri insemnate alimentate de la unele retele electrice casnice. Exista posibilitatea ca in cazul amplificatoarelor cu puteri de iesire de ordinul kilowatilor, unele retele electrice casnice sa prezinte o cadere exagerata de tensiune in sarcina. In cazul unui amp la 3 kW input (2 x 4CX1500B), caderea masurata a fost de >5% (pana la 7%), si asta inca in cazul favorabil al alimentarii de la una dintre fazele unei retele cu o putere instalata de 50 kW (50kW retea trifazica) si sursa anodica cu filtrare inductiva (cu soc, deci factor de putere foarte bun). In cazuri particulare al unor retele casnice (mai ales in mediul rural) si filtraj anodic exclusiv capacitiv caderea de tensiune poate atinge usor 10% si chiar mai mult, si in aceste cazuri mai trebuie considerata o problema: tensiunea de filament se reduce si catodul devine mai rece exact atunci cand este necesara o emisie mai puternica a lui, adica exact cand nu trebuie (!) si asta poate constitui o problema dupa un timp de uzura al tuburilor cand emisia catodica maxima este mai redusa. Stabilizarea tensiunii de filament, mai ales pentru tuburile cu catod oxizi si incalzire indirecta devine oarecum mai atragatoare in acest caz, mai ales tinand cont ca la aceleasi puteri disipate aceste tuburi necesita curenti si puteri mai reduse la filamente. (in mod asemanator se practica supravoltarea filamentelor tuburilor CRT spre sfarsitul vietii lor, cand emisivitatea catozilor scade)

 

De fapt, pana la urma costul tuburilor este un factor important (sau chiar determinant) in calcule, una este sa trebuiasca a fi inlocuite 2 tuburi 3CX800 sau un 3CX1500 (>700$ cost oficial) si alta inlocuirea unuia sau a doua GI7!

 

Personal estimez ca mai putin de 1% dintre amplificatoarele aflate in uz de amator utilizeaza stabilizarea sau reglarea tensiunilor de filament, si totusi nu alimentarea filamentelor este principala cauza a aparitiei problemelor sau defectarii tuburilor.

[SirRoger]

Da...Dupa cum ma asteptam din partea D-lui Traian a sosit un articol de toata frumusetea, bine documentat si la obiect.Multumim, nea Traiane !Sa auzim de bine!