Расчет реактивной составляющей токов и реактивной мощности, действующих в элементах П-контура лампового усилителя мощности, представляет определенный интерес для пытливого радиолюбителя. Например у вас имеется усилитель мощности на лампе ГУ-74Б, работающий в режиме класса АВ1 (анодное напряжение Еа — 2100В, постоянная составляющая анодного тока Iао при максимальном сигнале — 0,5 А, сопротивление нагрузки RH — 50 Ом, начальный ток анода Iн — 0,3 А, напряжение на экранной сетке ЕС2 — 300 В).
Рис.1.
Рассмотрим случай, когда элементы П-контура - рис.1, рассчитанные для нагруженной добротности контура Q, равной 12, составляют: С1 = 83 пФ, L = 6,68 мкГн, С2 = 469 пФ. Коэффициент полезного действия П-контура h n-к — 0,952.
Определим коэффициент использования анодного напряжения:
x = Еа - (Ес2 + 10...50)/ Ea = 2100 - (300 + 30)/ 2100 = 0,836 (1)
Теперь найдем импульс анодного тока:
Iam = Iao/a 0, (2) где a 0 — коэффициент разложения анодного импульса для постоянной составляющей; при угле отсечки 120° для работы усилителя в режиме класса АВ1 этот коэффициент составляет 0,406.
Iam = 0,5/0.406 = 1,23(A)
Так как начальный ток довольно большой (Iн = 0,3А), введем коэффициент ko, учитывающий влияние начального тока:
ko = Iн/Iam = 0,3/1,23 (3)
Уточняем значение a0:
a 01 = a 0 + 0,88ko2 (4)
a 01 = 0,406 + 0,88 - 0,2432 = 0,458.
Вычислим уточненное значение импульса анодного тока:
Iam1 = Ia0 /a 01 = 0,5/0,458 = 1.09A
Теперь можно определить амплитудное значение первой гармоники анодного тока:
Ia1 = Iam - a 1, (6) где a1 — коэффициент разложения импульса анодного тока для первой гармоники, равный 0,536.
Ia1 = 1,09 - 0,536 = 0,585 (А).
Найдем амплитуду переменного напряжения на аноде лампы (или на конденсаторе C1):
Ua = x • Ea = 0,836 • 2100 = 1756 (В) (7)
Теперь можно определить эквивалентное сопротивление анодной нагрузки для лампы:
Roe = Ua/Ia1 = 1756/0,585 = 3000 (Ом). (8)
Определим колебательную мощность, которая присутствует на элементах П-контура:
Повторно определим амплитуду переменного напряжения на контуре:
UL = Uc1 + Uc2 = 1756 + 221,2 = 1977 (В). (16)
Относительная величина погрешности двух расчетов UL составит:
ΔUL = (2067-1977) • 100/ 2067 = 4,35(%), что вполне допустимо.
Теперь можно определить реактивные составляющие токов и мощности, действующие в конденсаторах П-контура. Реактивная мощность, действующая в конденсаторе C1:
Из расчетов видно, что реактивная мощность, которая "плещется" в конденсаторе С1, примерно равна колебательной мощности, умноженной на добротность катушки, а в конденсаторе С2 — примерно колебательной мощности, т.к. конденсатор С2 зашунтирован сопротивлением нагрузки. На эти значения и следует ориентироваться при выборе конденсаторов для П-контура.
Теперь можно перейти к вычислению реактивных значений для катушки индуктивности. Определим ток в катушке индуктивности:
В колебательном контуре количество энергии, запасенной в конденсаторах, должно равняться энергии, запасенной в катушке индуктивности (энергия поочередно переходит из катушки в конденсаторы и обратно).
PCI + PC2 = PL = 5666,2 + 508,1 = 6174,3 (В-А) (29), что почти равняется ранее рассчитанному значению (6041 В•А), поэтому погрешность составит:
(6174,3 - 6041) • 100 / 6174,3 = 2,1 (%)
Произведенный расчет позволяет определить не только реактивные составляющие токов и мощности, действующие в элементах П-контура, но и подтверждает правильность расчетов режима лампы и П-контура.
