Расчет  реактивных токов, напряжений  и  мощностей, действующих в элементах  п–контура

главная\р.л. конструкции\усилители мощности\...

Расчет  реактивных токов, напряжений  и  мощностей, действующих в элементах  п–контура

Расчет значений этих реактивных  величин представляет определенный интерес для пытливого радиолюбителя. Пусть мы имеем усилитель мощности на лампе ГУ-74Б работающий в классе АВ1. Анодное напряжение равно 2100 В, постоянная составляющая анодного тока при максимальном сигнале равна 0,5 А, сопротивление нагрузки Rн равно 50 Ом. Данные элементов П-контура, см. рис.11, рассчитанные для  нагруженной добротности  контура Q, равной 12, приведены ниже: С1 = 83 пФ, L = 6,68 мкГн, С2 = 469 пФ, начальный ток анода равен 0,3 А, напряжение на экранной сетке равняется 300 В. Коэффициент полезного действия П – контура (ηп-к) равен 0,952.

 

 

Определим коэффициент использования анодного напряжения:

ξ = [ Еа – (Ес2 +  10…50) ] / Еа       (1)

   где Еа – величина анодного напряжения,    

   Ес2 – величина  напряжения на экранной сетке.    

Получим:

ξ  = [2100 – (300 + 30)] / 2100 = 0,836       

Теперь найдем величину  импульса анодного тока:

            I аm = Iao / αо,            (2)

где  αо – коэффициент разложения анодного импульса для постоянной составляющей, при  угле отсечки 120о, для работы усилителя в классе АВ1,  равен 0,406.

Iаm  = 0,5 / 0,406 = 1,23 А

Так   как  начальный ток довольно большой, Iн = 0,3 А, введем коэффициент kо, учитывающий влияние начального тока.

kо = Iн/ I аm     (3)

kо  = 0,3/1,23 = 0,243

 Уточняем значение αо:

αо1 =   αо + 0,88  kо2      (4)

αо1  = 0,406 + 0,88 · 0,2432 = 0,458

Вычислим уточненное значение импульса анодного тока:

Iаm1  = Iao/ αо1                                (5)

Iаm1  = 0,5 / 0,458 = 1,09 А

Теперь мы сможем определить амплитудное значение первой гармоники анодного тока

Iа1 =  I аm ·α1                   (6)

где  α1 – коэффициент разложения импульса анодного тока для первой гармоники, равный 0,536.

            Iа1 = 1,09 · 0,536 = 0,585 А

Найдем амплитуду переменного напряжения на аноде лампы, или на конденсаторе С1

            Uа = ξ ·Еа      (7)

            Uа = 0,836 ·2100 = 1756 В

Теперь можно определить эквивалентное сопротивление анодной нагрузки для лампы:

            Rое = Uа / Iа1                                (8)

            Rое = 1756 / 0,585 = 3000 Ом

Определим колебательную мощность, которая плещется в элементах П – контура:

            Ркол = 0,5 · Iа1 · Uа              (9)

            Ркол = 0,5 · 0,585 · 1756 = 513,6 Вт,

Или, Ркол = Uа2 / 2 · Rое

            Ркол = 17562 / 2 ·3000 = 513,9 Вт.  (10)                                                                                   

Теперь можно приступить к определению реактивных сопротивлений элементов П – контура.

            Определим индуктивное сопротивление катушки индуктивности

            XL = 2 · π ·f · L          (11)

где π =3,1416,

f – рабочая частота, МГц,

L – величина индуктивности, мкГн.

            Получим:

            XL = 2·3,1416·7,05 ·6,68 = 295,9 Ом

Найдем емкостное сопротивление конденсатора С1:

            ХС1 = 159,2·103 / f·C (12)

где  - С в пФ, получим

            ХС1 = 159,2·103 / 7,05·83 = 272,1 Ом

Аналогично определим емкостное сопротивление конденсатора С2:

            ХС2 = 159,2·103 / 7,05·469 = 48,15 Ом

После чего найдем коэффициент включения контура:

            р =  С2 / (С1 +С2)     (13)

            р = 469 / (83 + 469) = 0,8496

Напряжение на контуре равно:

            UL = Ua/р       (14)

            UL = 1756 / 0,8496 = 2067 В

Теперь найдем амплитуду переменного напряжения на конденсаторе С2.

            Uc2 = Uc1 · √ (Rн · ηп-к / Rое)             (15)

            Uc2 = 1756 · √ (50 · 0,952 / 3000) = 221,2 В

Повторно определим  амплитуду переменного напряжения на контуре

            UL = UC1 + Uc2             (16)

            UL = 1756 + 221,2 = 1977 В

Относительная величина погрешности двух расчетов UL равна:

            ∆UL = (2067 – 1977) ·100 / 2067 = 4,35%, что нормально.

            Теперь мы можем определить реактивные токи и мощности, действующие в конденсаторах П-контура.

            Реактивная мощность, действующая в конденсаторе С1 равна:

            Рс1 = Uс12 / 2 · ХС1     (17)

            Рс1 = 17562 / 2 ·272,1 = 5666,2 В·А

            Рс1 =  Ркол (Q – 1)         (18)

            Рс1 =  513,9 (12 – 1) = 5653 В·А

            Рс2 = Uc22 / 2 · ХС2    (19)

            Рс2 = 221,22 / 2 · 48,15 = 508,1 В·А

            Ic1 = 2 · Рс1 / Uс1     (20)

            Ic1 =  2 ·5666,2 / 1756 = 6,4535 А

            Ic2 = 2 · Рс2 / Uc2       (21)

            Ic2 = 2 · 508,1 / 221,2 = 4,594 А

            Проверка:    Ic1 = Uс1 / · ХС1              (22)

            Ic1 = 1756 / 272,1 = 6,4535 А

            Ic2 = Uc2 / ХС2           (23)

            Ic2 = 221,2 / 48,15 = 4,594 А. Все верно.

            Найдем  еще раз колебательную мощность

            Ркол = (Рс1 + Рс2) / Q          (24)

            Ркол = (5666,2 + 508,1)/12 = 6174,3 / 12 = 514,5 Вт

            Ркол = Uc22 / Rн · ηп-к           (25)     

            Ркол = 221,22 / 50 ·0,952  = 513,96 Вт

            Из расчетов видно, что реактивная мощность, которая плещется в конденсаторе С1 равна колебательной мощности умноженной на (Q – 1), а в конденсаторе С2  равняется колебательной мощности, так как конденсатор С2  зашунтирован сопротивлением нагрузки. На эти величины и следует ориентироваться при выборе конденсаторов для П – контура.

            Теперь можно перейти к вычислению реактивных величин для катушки индуктивности.

  

  Определим ток в катушке индуктивности:

            IL = Iа1 · Q      (26)

            IL = 0,585·12 = 7,02 А

  Он так же равен:

            IL =  UL   /  XL   (27)

IL =  2067 / 295,9   = 6,985 А

Погрешность между двумя методами определения тока в катушке индуктивности равна:

            ∆IL = (7,02 – 6,985)·100 / 7,02 = 0,5%.

            Знание величины тока протекающего в катушке поможет правильно выбрать  диаметр провода при ее намотке и элементы коммутации в П – контуре.

   Реактивная мощность, колеблющаяся   в катушке индуктивности равна:                                                                                       

            РL =  IL2 · XL / 2            (28)                                       

            РL = 6,392 ·295,9 / 2 = 6041 В·А

            В колебательном контуре  количество энергии запасенной в конденсаторах должно равняться энергии запасенной в катушке индуктивности, она поочередно переходит из катушки в конденсаторы и наоборот.

            Рс1 + Рс2 = РL           (29)

            5666,2 + 508,1 = 6174,3 В·А, что почти равняется 6041, погрешность равна:

            (6174,3 – 6041) · 100 / 6174,3 = 2,1%.

Кроме того, реактивную мощность, колеблещуюся   в катушке индуктивности можно

определить и  так :

 РL =   Ркол*Q                 (30)

РL =  513,9*12 = 6167 В·А

            Произведенный расчет позволяет определить не только реактивные токи, напряжения и мощности действующие в элементах П – контура, но и подтверждает правильность расчетов  режима лампы и П – контура.

 

Александр, RV4LK, ex UA4FON, ex UA6AQM

Глас народа 16.09.2008 00:20 Статья супер!!! Если бы мне в свое время так же объясняли было бы...  --  UA9SSA - Алексе...
05.09.2008 23:58 На мой взгляд, статья просто потрясающаяя! Она потрясает своей бе...  --  Anatoly, UT5ULX...
01.09.2008 18:12 Даже не очень пытливый радиолюбитель возможно поймет, что ставить...  --  Евгений UA3MMM...
30.08.2008 12:16 Очень полезная статья для выбора, автору респект!...  --  UN7RX






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.