ОТБОР И ТРЕНИРОВКА
В прошлый раз я, уважаемые читатели, обещал рассказать об отборе и тренировке радиоламп. Считаю эти моменты чрезвычайно важными по следующим причинам:
· часто приходится использовать лампы, работоспособность и степень выработки ресурса которых неизвестны (иногда некоторые разработчики сознательно предпочитают применять в своих конструкциях
· лампы выпуска 50-60-х годов пусть даже и работавшие, однотипным приборам, выпушенным ныне, в силу того, что техническое качество и особенно звуковые свойства первых зачастую оказываются несравненно выше);
· среди новых ламп даже от одного и того же изготовителя могут попадаться, во-первых, экземпляры со значительным разбросом параметров, во-вторых, экземпляры с явным браком (плохой вакуум и т.п.) и, в-третьих, экземпляры номинально кондиционные, но не выдерживающие заложенного в устройстве, где планируется применять эти лампы, превышения предельно допустимого значения того или иного параметра рабочего режима (в основном это относится к использованию пентодов и лучевых тетродов в ультралинейных схемах и при триодном включении);
· если речь идет о двухтактном усилителе или даже однотактном, но использующем параллельное включение двух или более выходных ламп, или тем паче о двухтактном, в каждом плече выходного каскада которого работает по две или более запараллеленных ламп;
· новые лампы, как правило, в начальный период работы имеют нестабильные, буквально на глазах изменяющиеся параметры, их стабилизация наступает после наработки 20-30, а в некоторых случаях до 50-100 часов;
· некоторые экземпляры как бывших в употреблении, так и не работавших, но долго хранившихся ламп, имеют обратимое ухудшение вакуума, которое может быть устранено тренировкой в течение 10-20 часов (а иногда и быстрее).
На мой взгляд, целесообразно сначала все имеющееся в наличии количество ламп подвергнуть тренировке (кстати, специалисты этот процесс иногда еще называют «жестчение» или даже «прожиг»). При этом, как правило, удается отбраковать заведомо дефектные лампы, а затем уже из оставшихся подобрать пары, квартеты, секстеты, октеты и т.д. (т.е. произвести отбор по совокупности значений важных параметров). Поскольку процесс тренировки занимает порядка 30-50 часов (а желательно 50-100 часов), целесообразно изготовить простейшее приспособление, содержащее 10-15 ламповых панелей с соединенными параллельно соответствующими отводами и позволяющее оперативно контролировать токи анода и сетки по падению напряжения на резисторах, включенных в соответствующие цепи. Примерная схема такого устройства приведена на рис. 1. Перед началом тренировки необходимо установить регуляторы: анодного напряжения в положение «0» (или минимум); сеточного напряжения в положение максимального значения.
Примечания
1. Соблюдать осторожность!!! Схема имеет непосредственную связь с сетью!
2. При тренировке и отборе пентодов и лучевых тетродов схема может быть дополнена источником питания экранных сеток Ес2.
3. Важнейшим элементом схемы является реле К1, предотвращающее подачу анодного напряжения на лампы при отключенном смещении. Отсутствие блокировки обязательно приведет в какой то момент к гибели сразу всех одновременно тренируемых ламп.
Собственно тренировка включает следующие этапы:
1) Включается напряжение накала, и лампы прогреваются в течение 20-30 минут;
2) Включается источник сеточного напряжения;
3) Включается источник анодного напряжения, которое с помощью регулятора плавно доводится до уровня 0,5-0,7 от рабочего значения;
4) Путем индивидуальной регулировки сеточного напряжения устанавливается номинальное значение анодного тока (100-120%) через каждую лампу (оно контролируется по падению напряжения на Ra). В этом режиме лампы выдерживаются 5-20 часов, причем рекомендуется периодически контролировать анодный ток ламп. Тенденция к непрекращающемуся в течение нескольких часов увеличению анодного тока при неизменной величине напряжения на сетке обычно свидетельствует о повышенной склонности данного экземпляра лампы к термотокам сетки и (или) неудовлетворительном вакууме. О последнем также говорит присутствующее в баллоне (по объему) голубоватое или зеленоватое свечение (а тем более розоватое внутри электродной системы и по плоскости слюдяных изоляторов). Напротив, свечение фиолетового цвета, наблюдаемое в виде отдельных пятен на внутренней поверхности стекла баллона (флуоресценция стекла), а также голубоватое свечение внутри электродной системы (характерное для пентодов и лучевых тетродов при относительно больших значениях анодных токов), никоим образом не являются браковочными признаками.
Замечу, что, если на данном этапе тренировки не выявлены какие-либо подозрительные признаки, они вполне могут появиться на одном из следующих этапов.
5) Сеточные напряжения ламп увеличиваются до возможного максимума, затем увеличивается анодное напряжение до 140-160% от номинального или (при ограниченной возможности увеличения напряжения сетки) до такого значения, при котором ток анода составит 5-10% от номинального. Затем в течение 2-5 часов убеждаются в отсутствии межэлектродных пробоев внутри ламп. Лампы, в которых наблюдаются редкие одиночные пробои, по окончании тренировки могут быть вполне работоспособными. Пробои, происходящие на поверхности слюдяных и керамических изоляторов, обычно свидетельствуют о значительной наработке лампы и распылении ее электродов:
6) Анодное напряжение устанавливается на уровне 120% от номинального, анодные токи - 100%. Это самый длительный этап тренировки (до 50-70 часов), в нем еще более заметно проявится то, о чем мы говорили в п. 4. Выключите свет в помещении, где проводятся испытания, и внимательно рассмотрите аноды ламп; есть ли темно-красное свечение (аноды начинают слегка раскаляться). Важна симметричность и равномерность распределения этого свечения по высоте анода (см. рис.2). Несимметричность и неравномерность (а тем более явно выраженные пятна перегрева) свидетельствуют о низком качестве лампы, в частности, о взаимных перекосах и деформации деталей электродной системы. Эти дефекты в первую очередь пагубно отражаются но сроке службы лампы.
Если свечения анода не наблюдается, то по
окончании данного этапа тренировки следует увеличить анодный ток каждой лампы
(не меняя анодного напряжения) до получения заметного в темноте свечения анода
и изучить его характер. Кроме того, если испытываются пентоды или тетроды,
следует попытаться рассмотреть, нет ли сильного свечения отдельных витков
экранных сеток (слабое равномерное свечение в ряде случаев допустимо, хотя, на
мой взгляд, нежелательно).
Некоторые пампы (6СЗЗС, 6С41С и т.п.), обладающие массивным анодным блоком, не следует пытаться "довести до красного каления», поскольку оно наступает практически при гибельных превышениях предельно допустимых режимов. С другой стороны, лампы, выполненные по, так сказать, традиционной технологии (в частности, перечисленные в статье -Триод из подручных материалов"), вполне допускают такое испытание. Исключением является лишь 6П6С (6У6СТ) в силу того, что ее баллон изнутри имеет непрозрачное черное углеродистое покрытие, улучшающее теплоотдачу, и поэтому анод как следует рассмотреть невозможно.
Закончив тренировку, приступают к отбору ламп. Конечно, наиболее просто для этой цели воспользоваться измерителем параметров радиоламп, однако, к сожалению, эти приборы уже постепенно переходят в разряд музейных редкостей. Подготовив прибор к работе, вставляют в него испытуемую лампу, регулировкой напряжений на ее электродах добиваются режима, близкого к тому, в котором лампа будет работать в реальном устройстве, после прогрева лампы в течение 20-30 минут измеряют параметры в следующем порядке:
1) Крутизну и напряжение смещения на управляющей сетке при анодном токе, равном номинальному;
2) То же при анодном токе, равном примерно 130% от номинального. При этом контролируют напряжение и величину тока 1-й сетки;
3) То же при анодном токе 50% и 25% от номинального.
Напоминаю, что крутизна сильно зависит от величины анодного тока. Поэтому указанное в ТУ значение справедливо для указанной там же величины тока анода.
Если же нет возможности воспользоваться измерителем параметров ламп, то с успехом можно использовать приспособление, предложенное для тренировки. В этом случае придется ограничиться измерением напряжений смещения для нескольких (3-5 точек) значений анодного тока в пределах 20-120% от номинального. Оценить крутизну в этом случае можно, взяв два близких значения анодного тока Iа 1 и Iа 2 [mА] и соответствующие значения напряжения смещения при фиксированном анодном напряжении и воспользоваться формулой;
при Ea=const, где
S' — оценка крутизны [mА/В];
Ес1 и Ес2 — соответствующие токам Iа1 и Iа2 смещения управляющей сетки.
В цепь управляющей сетки включите резистор величиной порядка 100 кОм и по падению напряжения на нем контролируйте наличие и величину сеточного тока.
Записав измеренные таким образом параметры, отбираем и маркируем парные экземпляры ламп, ориентируясь в первую очередь на наиболее близкие значения крутизны при одинаковых анодных токах.
Как видите, технически отбор ламп высшего качества и формирование комплектов из них ничего сложного из себя не представляет, однако требует внимательности и терпения (которые, впрочем, будут вознаграждены сполна). Поэтому считаю, что создан "Олимпийский резерв", разумный –тренер и в дальнейшем постарается создать для своих питомцев благоприятные «режим дня и диету». Ламповые «книги о вкусной и здоровой пище" — это весьма солидные издания с названиями типа «Электропитание радиоэлектронных устройств", "Промышленная электроника" и т.д., и т.п., поэтому объем данной статьи позволяет лишь вскользь затронуть наиболее важные моменты.
Наиболее важными мероприятиями по стабилизации режима ламп и продлению срока их службы являются продолжительный плавный прогрев катодов ламп, стабилизация начального напряжения и соблюдение правильного порядка подачи питающих напряжений. Дело в том, что сопротивление холодного (не накаленного) катода прямонакальной лампы (или подогревателя подогревной) в 10-15 раз ниже, чем его же сопротивление при рабочей температуре, поэтому при подаче сразу полного накального напряжения пусковой бросок тока может соответственно в 10-15 раз превысить номинальное значение. В период прогрева катода происходит изменение его геометрических размеров, следствием чего является повышенный риск осыпания оксидного слоя (из-за различий ТКЛР температурного коэффициента линейного расширения материалов катода и его покрытия). Осыпанию оксидного слоя также способствует подача анодного напряжения в период прогрева катода. Таким образом, сплошь и рядом применяемые простейшие способы питания ламп, при которых происходит быстрый разогрев катода из-за подачи полного макального напряжения, да еще при поданном сразу анодном напряжении, весьма способствуют сокращению срока службы электровакуумных приборов. Особенно губительна такая «кухня» для прямонакальных ламп с оксидными катодами - типа 300В, 2АЗ и т.п., так как помимо термического расширения их катоды подвергаются действию электродинамических сил (особенно при броске пускового тока), да и адгезия оксидного покрытия с проволокой катода принципиально хуже, чем у подогревных ламп вследствие достаточно малого (по отношению к толщине оксидного слоя) радиуса этой проволоки.* Не зря поэтому в своих экзотических лампах А. Вайш применяет катоды из ленты! Кстати, если вы убежденный сторонник питания накала прямонакальных ламп постоянным током (что, как правило, не рекомендуется), советую регулярно (через 100-200 часов работы) переполюсовывать накальное напряжение. Важность стабилизации напряжения накала очевидна, если учесть нижеследующее соотношение:
(!!!), где
λ0 - интенсивность отказов ламп при их эксплуатации с номинальным напряжением накала Uн;
* — в подогревных лампах аналогичный эффект может приводить к ухудшению изоляции между катодом и подогревателем вследствие повреждения изолирующего алундового покрытия подогревателя.
λ` - интенсивность отказов тех же ламп при их эксплуатации с напряжением накала Uн`, отличным от номинального. Применительно к практике из этого следует:
а) При превышении напряжения накала на 5-6 % относительно номинала срок службы может сократиться вдвое (!!!),
б) Работа с пониженным на 3- 5 % напряжением накала может продлить срок службы соответственно в 1,5-2 раза, но только в случае стабилизированного накального напряжения, так как при дальнейшем снижении его повышается интенсивность отравления катода остаточными газами, существенно снижаются крутизна и возможная величина импульсного тока катода.
Кроме того, при перерывах в работе до 3-4 часов целесообразно не отключать накал ламп, а понижать напряжение накала до 50 -60% от номинального, отключая напряжения остальных электродов.
Во всех случаях оптимальная последовательность включения питающих напряжений ламп такова:
1. Накал.
2. Напряжение смещения управляющей сетки.
3. Анодное напряжение.
4. Напряжения экранных сеток (кроме ультралинейного и триодного включения пентодов и лучевых тетродов).
5. Переменные напряжения электродов.
Особенно важно придерживаться этой последовательности в случае многокаскадных усилителей с гальванической связью между каскадами.
По мере накопления информации мы будем делиться с читателями некоторыми полезными хитростями и способами организации питания ламп.
Никита Трошкин журнал Class A ноябрь 1997
