1.6. Эквивалентная схема генератора

1.6.1. Работа генератора на настроенную нагрузку в недонапряженном и критическом режимах

1.6.2. Работа генератора на расстроенную нагрузку в недонапряженном и перенапряженном режимах

Эквивалентную схему используют для изучения процессов в генераторах с независимым возбуждением и в автогенераторах, нагруженных как настроенными, так и ненастроенными контурами, при изменении питающих лампу напряжений. Эта схема — непростая, поскольку лампа — элемент нелинейный, и ее анодный ток зависит от положения рабочей точки на характеристике лампы, а также от ее электронного режима и от характера эквивалентного сопротивления нагрузки. При изменении напряжений, питающих лампу, меняются и угол отсечки q анодного тока, и электронный режим, а при комплексной нагрузке — и фазовые соотношения между напряжениями и токами в цепях генератора.

1.6.1. Работа генератора на настроенную нагрузку в недонапряженном и критическом режимах

При работе генератора в недонапряженном режиме на настроенную нагрузку первая гармоника анодного тока определяется формулой:

I_a1=a₁S(1-cosq)(U_g -DU_k ) =S_ср(U_g — DU_к ) , (1.8)

или

I_a1 = S_срU_упр= ,

где S_ср — средняя крутизна, которая равна:

S_ср= , (1.9)

а — приведённое внутреннее сопротивление:

. (1.10)

Здесь a_i— коэффициент приведения, зависящий от угла отсечки анодного тока (то есть от положения рабочей точки на характеристике лампы):

a_i = , (1.11)

Эта зависимость показана на рис.1.6а. В Приложении 1 приведены значения a_i в зависимости от угла отсечки q. Таким образом, приведенные параметры лампы S_ср и здесь зависят от угла отсечки анодного тока. При угле отсечки 180⁰ (то есть рабочая точка расположена на линейном участке характеристики лампы) коэффициент приведения a_i =1, поэтому и средняя крутизна S_ср , и приведённое внутреннее сопротивление равны соответственно статическим крутизне S и внутреннему сопротивлению R_i. При уменьшении угла отсечки q коэффициент a_i растёт, приведённое внутреннее сопротивление увеличивается, а средняя крутизна уменьшается.

Рис.1.7

Легко видеть, что первую гармонику анодного тока можно представить формулой, что соответствует эквивалентной схеме, изображенной на рис.1.6б (в формуле (1.12) μ=1/D – коэффициент усиления лампы). Можно показать, что при углах отсечки 60°£q£120° эквивалентная схема генератора, работающего в недонапряженном режиме, может быть представлена рис.1.7.

При этом:

I_a1=mU_gэ/(2R_i +R_э) … (1.14)

Как видно из (1.13) и (1.14), при 60°£q£120° имеет место линейная зависимость первой гармоники анодного тока от всех питающих напряжений. Из этих формул следует, что в недонапряженном режиме у ламп с малой проницаемостью D первая гармоника анодного тока практически не зависит от анодного напряжения Е_a.

1.6.2. Работа генератора на расстроенную нагрузку в недонапряженном и перенапряженном режимах

При работе генератора на расстроенную нагрузку в недонапряженном режиме первая гармоника анодного совпадает по фазе с управляющим напряжением , поскольку здесь анодный ток равен суммарному току, поэтому приведенные параметры S_ср и , которые определяются формулами (1.9) и (1.10), — величины скалярные.

При работе генератора на расстроенную нагрузку в перенапряженном режиме с управляющим напряжением совпадает по фазе первая гармоника суммарного тока , а анодный ток равен разности между суммарным и сеточным токами: , где — вектор первой гармоники сеточного тока, который совпадает по фазе со своим управляющим напряжением , поэтому и средняя крутизна, и приведённое внутреннее сопротивление — величины векторные, они определяются выражениями

, … (1.15)

, … (1.16)

, … (1.17)

где — коэффициент, характеризующий напряженность режима. Провал в импульсе анодного тока не совпадает по фазе с максимумом суммарного тока i_smax, его положение относительно максимума i_smax зависит от характера расстройки, при изменении расстройки он перемещается. Эквивалентная схема генератора, работающего в перенапряженном режиме на расстроенную нагрузку изображена на рис. 1.8.

Таким образом, в общем случае первая гармоника анодного тока определяется выражением:

(1.18)

Из выражений (1.15) и (1.17) следует, что при работе генератора в недонапряженном режиме и средняя крутизна, и приведенное внутреннее сопротивление — величины скалярные даже при работе на расстроенную нагрузку.

Итак, в общем случае приведенные параметры лампы S_ср и Z_i , а следовательно и первая гармоника анодного тока, зависят не только от положения рабочей точки на характеристике лампы, но и от её электронного режима и от характера ее нагрузки.

Следует иметь в виду, что эквивалентная схема генератора является условной, она действительна только для первой гармоники анодного тока и совершенно непригодна для энергетических расчетов, так как анодная цепь получает энергию от источника анодного питания, а не из цепи сеточного возбуждения, как это следует из эквивалентной схемы.