Особенности мощных электронных ламп

В настоящее время электронные лампы применяют только для усиления и гене­рирования электрических колебаний большой мощности, достигающей сотен ки­ловатт, поэтому они работают при высоких анодных напряжениях (до 10 кВ) и больших анодных токах (до сотен ампер).

По назначению мощные лампы делят на генераторные и модуляторные. Генера­торные лампы предназначены для усиления и генерирования колебаний высокой частоты. Нагрузкой генераторных ламп является колебательный контур, сину­соидальное напряжение на котором определяется первой гармоникой импульса анодного тока и резонансным сопротивлением колебательного контура. Как пра­вило, такие лампы имеют анодно-сеточные характеристики, сдвинутые в область положительных напряжений на управляющей сетке, то есть работают с больши­ми сеточными токами с заходом в область режима возврата электронов. Модуля­торные лампы предназначены для усиления низкочастотных колебаний, модули­рующих колебания высокой частоты. Они должны обеспечивать неискаженное усиление сигналов, поэтому работают в области отрицательных напряжений на сетке. По сравнению с генераторными лампами модуляторные лампы имеют ред­кую управляющую сетку.

Работа мощных ламп связана с разогревом электродов этих ламп и необходимос­тью их принудительного охлаждения. В зависимости от способа отвода тепла раз­личают воздушное, водяное и испарительное охлаждение.

Воздушное охлаждение применяют в лампах мощностью до 100 кВт. В таких лам­пах анод выполняется из меди и конструктивно объединяется со стеклянным или керамическим баллоном. Для увеличения тенлоотвода наружную поверхность анода делают ребристой. Лампу помещают в герметизированный объем, через который с помощью вентилятора принудительно прогоняют очищенный воздух.

Расход воздуха составляет от 0,8 до 2,7 м³/мин в зависимости от величины отводной мощности. Воздушное охлаждение позволяет снизить температуру анода до 250 °С,

Водяное и испарительное охлаждение применяют в лампах мощностью свыше 100 кВт. Такие лампы имеют медный анод, спаянный со стеклянным баллоном. Лампу помещают в специальный бак, через который пропускают воду. Расход воды составляет от 2 до 4 л/мин на 1 кВт мощности. В лампах с испарительным охлаждением на внешней поверхности анода имеются конические зубцы. Во впа­динах между зубцами температура наибольшая, поэтому попадающая туда вода превращается в пузырьки пара, которые затем выбрасываются из углублений, в результате увеличивается отбор тепла от анода и повышается экономичность, то есть уменьшается расход воды, который составляет около 0,05 л/мин на 1 кВт мощности. Водяное охлаждение позволяет понизить температуру анода до 120 °С.

В некоторых лампах для уменьшения тока управляющей сетки применяют би-потенциальные катоды. Поверхность таких катодов состоит из чередующихся эмитирующих и неэмитирующих участков. Проволоки сетки располагают над неэмитирующими участками. Между эмитирующими и неэмитирующими участ­ками существует контактная разность потенциалов, благодаря чему формируются пучки электронов, перемещающиеся через просветы между проволоками сетки. Для уменьшения тока экранирующей сетки ее проволоки размещают за проволо­ками управляющей сетки.

Для работы в диапазоне УКВ и ДЦВ разработаны мощные лампы с дисковыми коаксиальными выводами, обладающими минимальной собственной индуктив­ностью. Дисковые выводы позволяют легко соединять лампу с элементами объем­ных резонаторов. В мощных радиопередатчиках находят применение разборные лампы, позволяющие заменять отдельные детали и тем самым увеличивать срок службы дорогостоящих мощных ламп. Работа происходит при непрерывной от­качке воздуха из баллона.