ВИПЭ 4 лаба. Лаба4ВИПЭ_Самков_8201. Исследование процесса преобразования энергии

• Название: Исследование процесса преобразования энергии
• Анкор: ВИПЭ 4 лаба
• Дата: 20.12.2020
• Размер: 203.1 Kb.
• Имя файла: Лаба4ВИПЭ_Самков_8201.docx
• Тип: Исследование; #162076

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра РТЭ
отчет

по лабораторной работе №4

по дисциплине «Вакуумная и плазменная электроника»

Тема: ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ

ЭЛЕКТРОННОГО ПОТОКА В ЛАМПОВЫХ УСИЛИТЕЛЯХ

Студент гр. 8201		Самков В.Е.
Преподаватель		Тупицын А.Д.

Санкт-Петербург

2020

Цель работы. Изучение режимов преобразования энергии модулированного электронного потока; определение основных параметров, характеризующих эти режимы; изучение особенностей работы лампы с колебательным контуром в анодной цепи.

Типы и параметры приборов:

Пентод 6Ж2П:

Напряжение накала, в ......... 6,3

Напряжение на аноде, в ....... 120

Напряжение на второй сетке, в .... 120

Напряжение на третьей сетке, в ...... 0

Сопротивление в цепи катода для автоматического смещения, ом .... 200

Ток накала, ма .......... 175±15

Ток в цепи анода, ма ........ 5,5±2

Ток в цепи второй сетки , ма ..... не более 5,5

Крутизна характеристики, ма/в .... 3,7±0,8

Крутизна характеристики по третьей сетке при напряжении на ней — 3 в, ма/в .. ...... не менее 0,5

Крутизна характеристики по третьей сетке при напряжении на ней 20 в, ма/в .. .... не более 0,025

Крутизна характеристики при напряжении накала 5,7 в, ма/в ..... не менее 2,2

Внутреннее сопротивление, ком .... от 75до 350



Рис. 1 Схема установки

Обработка результатов

1. 
   Результаты измерений напряжений и частот для измерения параметров нагрузочного колебательного контура: ,
   

, R_k=120 Ом

2. 
   Вычисление добротности , эквивалентного и характеристического сопротивлений, ёмкости и индуктивности колебательного контура:
   

3. 
   Результаты измерений от амплитуды напряжения на управляющей сетке :
   

Для резистивной нагрузки



Таблица 1

Результаты измерений с резистивной нагрузкой

, В	0,3	0,6	1,2	1,8	3,6
, В	15	30	41	45	45
, мА	0,7	0,8	1,1	1,8	4,4
, мА	1,4	1,4	1,6	1,8	1,9

Для колебательной нагрузки



Таблица 2

Результаты измерений с колебательной нагрузкой

, В	0,7	1,5	3	3,7	4,5
, В	22,5	50	80	100	110
, мА	0,5	0,2	1,6	3,1	3,4
, мА	1,1	1,6	1,9	2,4	3,4

Рис. 2 Зависимость напряжения на нагрузке от напряжения на сетке



Рис. 3 Зависимость сеточного тока от напряжения сетки


Рис. 4 Зависимость анодного тока от напряжения сетки

4. 
   Расчет значений , , , 𝛾, 𝜂, 𝜉 и построение графиков:
   

Амплитуда первой гармоники анодного тока:

– резистивная нагрузка

–колебательная нагрузка


Таблица 3

Расчет амплитуды первой гармоники анодного тока для активного сопротивления

, В	15	30	41	45	45
	0,555556	1,111111	1,518519	1,666667	1,666667

Таблица 4

Расчет амплитуды первой гармоники анодного тока для колебательного контура

, В	22,5	50	80	100	110
	0,833333	1,851852	2,962963	3,703704	4,074074

Колебательная мощность:

– резистивная нагрузка

– колебательная нагрузка

Таблица 5

Расчет колебательной мощности для активного сопротивления

	4,166667	16,66667	31,12963	37,5	37,5
	0,3	0,6	1,2	1,8	3,6

Таблица 6

Расчет колебательной мощности для колебательного контура

	9,375	46,2963	118,5185	185,1852	224,0741
, В	0,7	1,5	3	3,7	4,5

Рис. 5 Зависимость колебательной мощности от напряжения на сетке

Средняя мощность электронного потока:

– резистивная нагрузка

– колебательная нагрузка

Таблица 7

Расчет средней мощности для активного сопротивления

	210	210	240	270	285
	0,3	0,6	1,2	1,8	3,6

Таблица 8

Расчет средней мощности для колебательного контура

	165	240	285	360	510
, В	0,7	1,5	3	3,7	4,5

Рис. 6. Зависимость средней мощности электронного потока от напряжения на сетке

Мощность рассеяния на аноде:

– резистивная нагрузка

– колебательная нагрузка

Таблица 9

Расчет мощности рассеяния на аноде для активного сопротивления

	205,8333	193,3333	208,8704	232,5	247,5
	0,3	0,6	1,2	1,8	3,6

Таблица 10

Расчет мощности рассеяния на аноде для колебательного контура

	155,625	193,7037	166,4815	174,8148	285,9259
	0,7	1,5	3	3,7	4,5

Рис. 7. Зависимость мощности рассеяния на аноде от напряжения на сетке
КПД преобразования:

– резистивная нагрузка

– колебательная нагрузка

Таблица 11

Расчет КПД преобразования для активного сопротивления

	0,019841	0,079365	0,129707	0,138889	0,131579
	0,3	0,6	1,2	1,8	3,6

Таблица 12

Расчет КПД преобразования для колебательного контура

	0,056818	0,192901	0,415854	0,514403	0,439361
	0,7	1,5	3	3,7	4,5

Рис. 8. Зависимость КПД преобразования от напряжения на сетке

Коэффициент использования анодного тока:

– резистивная нагрузка

– колебательная нагрузка

Таблица 13

Расчет коэффициента использования анодного тока для активного сопротивления

	0,396825	0,793651	0,949074	0,925926	0,877193
	0,3	0,6	1,2	1,8	3,6

Таблица 14

Расчет коэффициента использования анодного тока для колебательного контура

	0,757576	1,157407	1,559454	1,54321	1,198257
	0,7	1,5	3	3,7	4,5

Рис. 9. Зависимость коэффициента использования анодного тока от напряжения сетки

Коэффициент использования анодного напряжения:

– резистивная нагрузка

– колебательная нагрузка

Таблица 15

Расчет коэффициента использования анодного напряжения для активного сопротивления

	0,1	0,2	0,273333	0,3	0,3
	0,3	0,6	1,2	1,8	3,6

Таблица 16

Расчет коэффициента использования анодного напряжения для колебательного контура

	0,15	0,333333	0,533333	0,666667	0,733333
	0,7	1,5	3	3,7	4,5

Рис. 10. Зависимость коэффициента использования анодного напряжения от напряжения сетки

Вывод.

В ходе работы были исследованы процессы преобразования энергии электронного потока в ламповых усилителях. Наибольший КПД усилитель имеет при критическом режиме, т.е., можно считать, что критический режим наиболее предпочтителен в использовании, однако не всегда высокий КПД принимается в качестве первостепенной характеристики, кроме того, в полной мере реализовать критический режим возможно только при наличии в качестве нагрузки резонирующего колебательного контура, что также может вызвать затруднения в эксплуатации. Также в колебательном контуре достигаются максимальные значения коэффициента использования анодного тока (рис. 9), т.к. колебательный контур выделяет из тока, протекающего через него лишь ту гармонику, на которую он настроен, благодаря чему анодное напряжение изменяется по синусоидальному закону независимо от закона изменения анодного тока. Выходная мощность максимальна при работе в перенапряжённом режиме, но в этом режиме велики искажения и есть опасность перегрева экранной сетки, т.к. появляется значительный сеточной ток в режиме возврата.

Вопр.: Понятие перенапряжённого режима и процессы, протекающие при этом в ВЭП.
Перенапряженный режим характеризуется неравенством Ua_min < Ec₂. При перенапряженном режиме лампа в течение части периода работает в режиме возврата и поэтому ток Ic₂ соизмерим с током Ia . В перенапряженном режиме сеточные токи велики и приводят к искажению импульса анодного тока, в верхней части которого, за счет появления импульса сеточного тока Ic, образуется провал.
Приложение