В. С. Нелепец
Приступая к постройке передатчика, начинающий ОМ должен отдавать себе отчет в том, что и как он будет строить. Пора постройки «на глазок» или «как выйдет» и т. п. прошла. На сцену должен выйти расчет, хотя бы и элементарный, но дающий возможность заранее определить потребные детали, их размеры и электрические данные: емкость, сопротивление, самоиндукцию и пр.
Цель этой статьи — познакомить начинающего ОМа с ходом расчета и тем самым дать возможность просчитать свою установку, прежде чем приступить к ее постройке. Здесь мы проведем расчет по двум частям: расчет волны контура и расчет питания.
Как известно, волна контура определяется по формуле
| λМ = | 2π | √ Lcm · Ccm |
| 100 |
Отсюда, задавшись двумя величинами из трех (λ, С и L), мы можем определить третью. Любителю придется исходить из λ и С по тем соображениям, что рабочая длина волны дается заранее, а величина С (переменный конденсатор), может быть установлена по желанию. Большей частью употребляеные среди любителей конденсаторы для передатчиков бывают емкостью 100—120 см. Зададимся каким-либо средним значением емкости, например 60 см. Это сделаем для того, чтобы можно было и понижать и повышать, при желании, длину волны. При этом будем считать, что заданная волна λ = 44 м. Тогда наша формула перепишется так:
| 44 = 0,0628 √ Lcm · 60; |
по двум известным находим третью неизвестную L, которая в нашем примере получится.
| Lcm ≈ 8 200 cm. |
Теперь, зная электрические величины нашего контура, нам остается определить размеры наших деталей, т. е. число пластин в конденсаторе и число витков, шаг и диаметр катушки. Для определения емкости будем исходить из нормальной (без выреза) пластины трестовского конденсатора. Измерением установлено, что емкость пары этих пластин, т. е. одной подвижной, воздушного диэлектрика в 0,5 мм и одной неподвижной пластины равняется примерно С = 22 см. Но расстояние в 0,5 мм между пластинами конденсатора, предназначаемого в контур передатчика мало, т. к. возможен пробой конденсатора. Для увеличения зазора можно прибегнуть к прокладке двух шайб вместо одной. Тогда зазор будет не 0,5 мм, а 1,25 мм, что вполне достаточно. Емкость при этом на пару пластин в 2½ раза меньше, т. е. С = 9 см. Для получения емкости, близкой к рассмотренной нами выше (100—120 см) мы должны взять 6 подвижных и 6 неподвижных пластин.
Для определения числа витков катушки самоиндукции нам нужно будет задаться диаметром катушки, шагом намотки и уже потом подсчитывать необходимое число витков, исходя из полученного выше коэфициента самоиндукции. Для облегчения расчета приводим кривую (см. рис. 1), где графически дана зависимость коэфициента самоиндукции от числа витков катушки, имеющей следующие данные: внутренний диаметр 1 140 мм, шаг 18 мм, диаметр трубки (наружный) 10 мм. По вертикальной оси отложены значения самоиндукции. Находим 8,2 × 103. Этому значению соответствует 10 витков (это число мы находим на горизонтальной оси). Если диаметр спирали или шаг намотки по конструктивным соображениям должны отличаться от приведенных здесь, то поправку сделать не трудно, помня, что с увеличением шага самоиндукция падает, а с увеличением диаметра возрастает, а именно пропорционально квадрату радиуса.
Прежде всего установим, на каких лампах мы будем работать. При нашем небольшом выборе остановимся на лампах УТ—1 и УТ—15. Передатчик будет иметь две лампы УТ—15, а выпрямитель — две лампы УТ—1. Рассчитаем отдельно. Данные накала лампы УТ—15 следующие: напряжение накала Е = 4,5 вольта, ток накала (в среднем) Iн = 0,7 амп., отсюда мощность накала W = 3,15 ватта. Для двух ламп, соединенных в параллель, это составит W = 6,3 ватта.
Тут же необходимо учесть, что обмотка трансформатора рассчитывается таким образом, что в напряжении имеется некоторый запас; рассчитывать в обрез нельзя, т. к. нечем будет компенсировать изменения напряжения сети. Напр., в нашем случае обмотка может давать не 4,5 вольта, необходимые для лампы, а 5 вольт; отсюда, видно, что часть мощности (уходящая на нагревание) будет затрачена в реостате, а именно: 0,5 в. × 1,4 а. = 0,7 ватта. Анодный ток в колебательном режиме для двух ламп УТ—15 при работе с гридликом и при анодном напряжении 400 вольт примем Ja = 30 мА. Отсюда, мощность, подаваемая на аноды ламп (принято называть ее input Wa = 400 × 0,03 = 12 ватт. Эту мощность должен дать выпрямитель.
Теперь, помимо подсчитанного нами потребления энергии в передатчике существует еще мощность, которая потребляется в самом выпрямителе так сказать «на собственные нужды». Она составляется из мощности накала кенотронов (т. е. у нас ламп УТ—1), — мощности, теряемой в реостате, и мощности, затрачиваемой на преодоление внутреннего сопротивления кенотронов. Мощность накала подсчитывается как и выше. W = 3,6 в. × 0,6 а. = 2,16 ватта на одну лампу; на две лампы W = 4,32 ватта. Если обмотка трансформатора дает, скажем, 4 вольта, то 0,4 вольта нужно поглотить в реостате. Отсюда мощность, затрачиваемая в реостате W = 0,4 в. × 1,2 а. = 0,48 ватта. Подсчет потери мощности в кенотроне, т. е. в нашем случае в лампе УТ—1, при любом анодном токе мы можем сделать по закону ОМа, исходя из того, что внутреннее сопротивление одной лампы УТ—1 с сеткой, присоединенной накоротко к аноду, равно R = 1 500 Ω. Для простоты предположим выпрямление одной половины периода, т. е. такой случай, когда обе лампы стоят в параллель. Тогда общее сопротивление их будет в два раза меньше, т. е. 750 Ω. Таким образом затрата мощности в кенотронах выразится в 0,67 ватта.
Теперь подсчитаем полную мощность, потребляемую всей установкой. Для этого нам надо сложить все выведенные выше мощности, что даст: для генератора 6,3 + 0,7 + 12 = 19 ватт и для выпрямителя 4,32 + 0,48 + 0,67 = 5,47 ватт, что в сумме составит 24,5 ватт. Отметим, что полезно применено лишь 50%, т. е. те 12 ватт, которые подаются на аноды для образования колебательной мощности.
Если бы мы захотели учесть мощность, отбираемую нашей установкой от сети, то нам пришлось бы принять во внимание к. п. д. трансформатора (или нескольких). В любительской практике вряд ли можно получить этот коэфициент выше 80%. Поэтому мы и примем его в нашем примере. Разделив 24,5 ватта на 0,8, получим 30,6 ватта, т. е. ту мощность, которую мы забираем из осветительной сети во время действия станции и при нажатом ключе; при напряжении в сети 120 вольт сила тока будет порядка четверти ампера. В наших расчетах для простоты мы принимали cos φ близким к единице, что можно допустить благодаря ваттной нагрузке. Мы должны еще указать, что в числе потерь не упомянуты потери в фильтре. Это сделано из тех соображений, что в любительских установках применяются самые разнообразные фильтры и дать какие-либо хотя бы и средние цифры не представляется возможным. Однако, ознакомившись с предложенным выше элементарным расчетом, любитель сможет подсчитать потери мощности в дросселе и в других участках, не рассмотренных в этой статье.
1 Т. е. диаметр болванки, на которую наматывается катушка.
(стр. 34.)