Потери энергии в лампах

Потери энергии в лампах

Миновав сетку, электроны летят к аноду с очень большой скоростью, вследствие чего время их пробега мало и фаза конвекционного тока не успевает измениться, т. е. совпадает с фазой тока у сетки. Этот конвекционный ток наводит в цепи сетки синфазный с ним ток, который отстает по фазе от сеточного напряжения на угол несколько больший, чем ток, наведенный приближающимися электронами. Поэтому теперь уже эти токи не могут компенсировать друг друга, в результате чего в цепи сетки .потечет наведенный ток, сдвинутый по фазе относительно сеточного напряжения на угол, несколько меньший 90°. Этот ток содержит как активную, так и реактивную составляющую. Появление активной составляющей сеточного тока вызывает потери в цепи сетки и уменьшение входного сопротивления лампы, а реактивной — изменение входной емкости.

Но время пролета электронов оказывает влияние не только на входное сопротивление лампы. К моменту достижения вылетавшими из катода электронами анода лампы напряжение на ее сетке успеет измениться и, следовательно, между переменным напряжением на сетке и переменной составляющей анодного тока возникнет некоторый сдвиг фаз. Этот сдвиг будет тем большим, чем выше частота подводимого напряжения и больше расстояние между сеткой и катодом. При работе лампы в каскаде усиления высокой частоты сдвиг по фазе анодного тока относительно сеточного напряжения не имеет значения. Однако он ипрает существенную роль при работе лампы в генераторе, так как затрудняет возникновение генерации уменьшает мощность генерируемых колебаний и влияет на их частоту. Если сдвиг по фазе будет достигать 180°, то ни одна из обычных схем генераторов не сможет самовозбудиться, так как в ней не будет выполнено условие баланса фаз.

Одновременно с уменьшением входного сопротивления лампы по мере повышения частоты резко уменьшается и ее выходное сопротивление. Если рассмотреть электронные процессы для других режимов работы лампы, то можно прийти к таким же выводам: за счет инерции электронов уменьшается переменная составляющая анодного тока, увеличиваются потери на аноде, происходит дополнительный нагрев катода от ударов возвращающихся электронов, уменьшается входное сопротивление лампы.

Конечно, описанные явления наблюдаются не только при i/j Т, но и вообще во всех случаях, когда время пролета и период колебаний соизмеримы, т. е. на очень высоких частотах.

Помимо потерь энергии за счет инерции электронов в лампах, работающих на УКВ, имеется еще и ряд других потерь.

Вследствие поверхностного эффекта резко возрастает активное сопротивление самих электродов и выводов от них. По поверхности этих проводников проходят значительные токиг которые создают бесполезный нагрев. Также резко увеличиваются на УКВ потери во всех твердых диэлектриках, находящихся под воздействием переменного электрического поля, в-частности в стекле баллона лампы.

Большие потери энергии в лампах ухудшают КПД усилителей и генераторов, работающих на УКВ, создают чрезмерный нагрев самих ламп и резко снижают качество контуров, подключенных к лампам.