Г. В. Войшвилло
Переходя к рассмотрению схем полного питания приемников от сети постоянного тока, необходимо заметить, что питание накала микроламп требует очень большой осторожности и внимания. Так как здесь реостаты могут допускать значительный перекал ламп, то на шкале реостатов делаются черточки, переходить которые указатель ручки не должен. Избыток напряжения получается вследствие неточности рассчета реостата (напряжение берется с запасом) и кроме того напряжение сети не всегда бывает постоянным; напр., утром 115 в., а вечером 105 в. Предел движения реостатов точнее всего можно установить по показанию включенного в цепь вольтметра или амперметра. Но можно его установить «на глаз». Вращая медленно ручку реостата, можно заметить, что слышимость, даваемая приемником, сначала возрастает, а потом остается постоянной. Этот предел увеличения слышимости наступает при 3—3,3 в., и дальше его переходить не только бесполезно, но даже вредно.
Питание накала многоламповых приемников можно осуществить двумя способами: включая лампы в цепь по системе постоянного напряжения (параллельно) и по системе постоянного тока (последовательно). Как первая, так и вторая системы имеют свои преимущества и недостатки.
Преимущества праллельного включения нитей накала ламп таковы:
1) Независимость накала ламп друг от друга. 2) Простота устройства фильтра. 3) Применение обычных реостатов. 4) Возможность применять приемники, собранные по обычным схемам, без всякой переделки.
Недостатками этой схемы являются:
1) Большое потребление энергии от сети. 2) Необходимость применения так наз. буферных аккумуляторов. 3) Трудности регулировки анодного напряжения.
К числу достоинств системы последовательного включения ламп можно отнести:
1) Малое потребление энергии от сети. 2) Отсутствие буферной аккумуляторной батареи. 3) Возможность регулировки анодного напряжения.
Недостатки этой системы следующие:
1) Усложнение фильтра. 2) Необходимость изменения схемы включения цепей накала в обычных приемниках. 3) Зависимость накала ламп друг от друга. 4) Необходимость применения высокоомных реостатов.
Следовательно, решающую роль в выборе той или иной системы играет стоимость энергии или первоначальных затрат и частично другие упомянутые факторы.
Мы разберем здесь обе указанные системы питания.
Так как каждая лампа требует 0,06 А, причем сопротивление ее нити равно 60 омам, то, присоединяя такую лампу к сети в 120 или 220 в., мы должны последовательно с ней включить сопротивление
| r = | 120 | — 60 = 1 940 ом при 120 в. |
| 0,06 | ||
| и | ||
| r = | 220 | — 60 = 3 607 ом при 220 в. |
| 0,06 | ||
Построить подходящий реостат для этой цели очень трудно, так как размеры его будут слишком велики.
Применения таких громоздких реостатов можно избегнуть, заменив их двумя самыми простыми свинцовыми аккумуляторами. Для этого берут два стакана и из листового свинца вырезают четыре пластины (по две на стакан), по ширине почти равные внутреннему диаметру стакана. Между пластинами прокладываются эбонитовые палочки или стеклянные трубки, а снаружи все скрепляется резинками. Сверху делается крышка; выводы припаиваются к ушкам пластин. Серная кислота для заливки берется обычная, плотностью 22° Боме. Конструкция этого простейшего аккумулятора показана на рис. 9.
Схема питающего устройства с буферной батареей в применении к двухламповому приемнику приведена на рис. 10.
Сопротивления R1 и R2 можно подобрать из экономических или угольных ламп соответствующего типа или намотать из манганиновой или иной проволоки. Проволочные сопротивления не должны нагреваться слишком сильно под током, а поэтому, зная ток (ток примерно можно считать 0,1 амп. × число ламп), можно выбрать диаметр проволоки в таблице 1:
| Сила тока А....... | 0,1 | 0,15 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 |
| Диаметр проволоки в мм....... | 0,2 | 0,25 | 0,25 | 0,3 | 0,3 | 0,35 | 0,35 |
Соотношение между сопротивлениями устанавливается в зависимости от напряжения сети E, желаемого анодного напряжения е и силы тока, необходимого для питания ламп (то есть 0,06 амп., умноженного на число ламп). Правда, в первое время незаряженный аккумулятор будет брать часть тока на свою зарядку, но как только он немного зарядится, напряжение на нем поднимется до 4 вольт. В дальнейшем часть тока, ответвляющаяся на зарядку аккумулятора, будет очень мала, и аккумулятор будет играть только роль буфера, поддерживающего напряжение около 4 вольт на зажимах ламп приемника.
Так как сопротивления R1 и R2, включены последовательно, то, пренебрегая внутренним сопротивлением аккумулятора и его противоэлектродвижущей силой, можно считать, что
| R1 | = | e | .....(1a) |
| R1 + R2 | E |
| R2 | = | E — e | .....(1b) |
| R1 | e |
| при чем | ||
| R1 + R2 = | E | .....(2) |
| n·0,06 | ||
где n — число ламп приемника. Находя значение R1 из формулы (1 а) и подставляя туда значение R1 + R2 из формулы (2), получим:
| R1 = (R1 + R2) | e | = | E | · | e | = | e | .....(3) |
| E | n·0,06 | E | n·0,06 |
Определяя значение R2 из формулы (1b) и подставляя туда значение R1 из формулы (3), будем иметь:
| R2 = R1 · | E — e | = | e | · | E — e | = | E — e | .....(4) |
| e | n·0,06 | e | n·0,06 |
Например, если Е = 120 в., е = 80 в., n = 3, то:
| R1 = | 80 | = 444 ом |
| 3·0,06 | ||
| и | ||
| R2 = | 120 — 80 | = 222 ом |
| 3·0,06 | ||
Если R1 и R2 лампы накаливания, то в некоторых случаях точно подобрать их сопротивления не удастся, тогда следует подбирать с небольшим избытком. Расчет в этом случае ведется так же, как и для проволочных сопротивлений. Для облегчения расчета мы даем таблицу сопротивлений ламп старого типа (т.-е. с обозначением свечей). У ламп, имеющих обозначение их мощности на цоколе, напр., 15 вольт, сопротивление найдется по формуле (точна для ламп в накаленном состоянии):
| R = | E2 | , |
| W |
где Е — напряжение сети и W — мощность лампы в ваттах. Пример: Е = 220 в. W = 40 ватт.
| R = | 220 × 220 | = 1210 ом. |
| 40 |
| Яркость лампы в свечах |
110 в. | 220 в. |
| Сопротивле- ние лампы в омах |
Сопротивле- ние лампы в омах |
|
| 10 | 895 | 3 580 |
| 16 | 605 | 2 420 |
| 25 | 400 | 1 610 |
| 32 | 340 | 1 360 |
| 50 | 220 | 880 |
| 100 | 110 | 440 |
| Яркость лампы в свечах |
110 в. | 220 в. |
| Сопротивле- ние лампы в омах |
Сопротивле- ние лампы в омах |
|
| 5 | 605 | 2 420 |
| 10 | 340 | 1 340 |
| 16 | 220 | 860 |
| 25 | 150 | 600 |
| 32 | 110 | 440 |
| 50 | 70 | 290 |
| 100 | 40 | 160 |
Пример применения таблиц.
При Е = 220 в. и е = 80 в. для четырехлампового приемника мы получим по формуле (3) и (4):
| R1 = | 80 | = 333 ом |
| 4·0,06 | ||
| и | ||
| R2 = | 220 — 80 | = 584 ом |
| 4·0,06 | ||
Сопротивление 333 ома непосредственно не найти, но его можно составить из двух и более последовательно или параллельно соединенных ламп.
Здесь последовательно соединенные лампы подобрать не удастся, но угольные лампы 10 и 32 свечи, соединенные параллельно, дадут примерно 330 ом, т.-е. величину, весьма близкую к требуемой.
Сопротивление в 584 ома можно подобрать следующим образом; 2 угольные лампы по 50 свечей, соединенные последовательно.
Немногим меньшее сопротивление дадут угольная лампа 16 свечей и экономическая 25 свечей, соединенные параллельно.
Если удастся R1 и R2 сделать проволочными, притом небольших геометрических размеров, то здесь также очень удобно применить движок (см. 1-ю часть статьи). В случае двухдвижкового потенциометра придется сделать два фильтра и включать их в цепи ползунков. Дроссель Др можно взять меньший из описанных в первой части статьи. Конденсатор С — 1—2 мф. Разделительный конденсатор С1 необходим только при заземленном + сети.
Применение буферного аккумулятора обеспечивает постоянство напряжения накала. Аккумулятор сглаживает пульсации сети, поэтому фильтр в цепи накала (который был бы сравнительно сложным) не ставится. Сопротивления R1, R2 и фильтр собираются в ящике, а аккумуляторы устанавливаются на его верхней крышке.
Потребление энергии не зависит от числа включенных в данное время ламп, оно определяется максимальным (расчетным) числом ламп. Напр., если напряжение сети 220 в. и приемник четырехламповый, то по цене 17 коп. за клв/час работы приемника будет стоить в месяц
| 4·220·0,06·17 | = 0,9 коп.; |
| 1000 |
при ежедневной 5-часовой работе это составит:
При 110 в. стоимость энергии уменьшится вдвое, т. е. будет составлять 68 коп. Так что стоимость энергии при параллельном питании хотя и невелика, но все же играет заметную роль в стоимости эксплоатации приемника.
Система последовательного включения нитей накала ламп является самой экономичной, но требует более значительных затрат на устройство потенциометра и фильтра. Схема полного питания 3-лампового приемника дана на рис. 11. Здесь наиболее удачным будет применение проволочного сопротивления, которое имеет вид реостата—потенциометра с тремя движками. Сопротивление его, а следодовательно, и геометрические размеры, определяются в зависимости от напряжения сети. При напряжении 220 вольт сопротивление реостата—потенциометра 4100 ом. На него пойдет 180 метров изолированной манганиновой проволоки 0,15 мм (около 40 грамм).
Для 110 вольт потенциометр имеет 2000 ом или 88 метров той же проволоки (около 18 грамм).
На потенциометре для 220 вольт проволока наматывается в количестве 820 витков на деревянном бруске, размеры которого даны на рис. 12. После намотки брусок покрывается шеллаком, затем в местах прохождения движков, изоляция счищается стеклянной бумагой. Движки делаются точно так же, как в делителе напряжения, описанном в первой части статьи.
Движок I служит для изменения тока накала. Движок II соединен с анодной цепью детекторной лампы. Движок III регулирует анодное напряжение ламп низкой частоты. Пересечение путей движков I и III помехой в работе не служит, так как они всегда должны быть на некотором расстоянии друг от друга, чтобы получилась разность потенциалов между нитями и анодами ламп.
Напряжение II движка плавно меняется от 0 до 130 в., а III от 25 до 160 вольт.
Напряжение на нити лампы I движком можно изменять от 2,7 в. до 3,6 в. и выше. Стопоры могут быть любыми; их расположение указано на рис. 12.
Потенциометр на 110 в. имеет меньшие размеры (см. рис. 13). Число витков 440. Изготовление этого потенциометра ничем не отличается от описанных.
I движок дает регулировку от 2,7 до 3 в. и выше, II — от 0 — до 90 в., III от 25 до 100 в. Дроссель Др имеет 2 × 7 500 витков проволоки не тоньше 0,2 мм. Его размеры и способ монтажа показаны на рис. 14.
Конденсатор С имеет емкость около 4 мф. В случае заземленного минуса сети конденсатор С1 (5 000—1 000 см) не обязателен, если же плюс заземлен, то дроссель Др, предохранитель Пр и выключатель В включается в цепь минуса. Конденсаторы Сб1 и Сб2 емкостью 5 000—10 000 см. не нужны, если включать блокировочный конденсатор Сб так как указано пунктиром на рис. 11. Все детали питающего устройства следует поместить в ящик, на передней стенке которого помещаются три ручки движков, клеммы и выключатель. Монтаж их точно такой же, как и устройство питания анодной цепи, описанной в 1-й части статьи.
Внутренние размеры ящика для напряжения сети в 220 в. следующие: длина 225 мм, глубина 130 мм высота 180 мм. Для 110 в. ящик имеет такие размеры: длина 130 мм, глубина 130 мм, высота 170 мм.
Клеммы имеют надписи: —Н, +Н, 1А, 2А. Ручки имеют надписи: «накал», «1 анод», «2 анода».
Для независимости регулировки накала отдельных ламп, например, детекторной, можно применять высокоомные реостаты, которые включаются параллельно к нитям ламп (см. рис. 11). Сопротивление реостатов желательно иметь около 1400 ом, на что потребуется около 24 метров манганиновой изолированной проволоки 0,09 мм (около 2 грамм).
Потребление энергии от сети при последовательном питании также не зависит от числа включенных ламп, оно пропорционально напряжению сети. При 220 в. и каком угодно количестве ламп стоимость часа работы будет:
| 220·0,06·1·17 | = 0,9 коп.; |
| 1000 |
В месяц при ежедневной пятичасовой работе:
При 110 в. стоимость энергии заметно сократится:
| 34 | = 17 коп.; |
| 2 |
Таким образом затраты на сравнительно большой фильтр могут оправдаться менее чем за год.