Pulzný VTTC XIV - GMI7

Nový typ pulzného VTTC na webových stránkach s elektrónkou GMI-7, čo je 125W pulzná tetroda. Výboje dosahujú až 90cm s 30cm sekundárnej cievky. Testoval som viacero rôznych VN zdrojov na napájanie.

      Nový projekt pulzného VTTC s elektrónkou GMI-7, čo je pulzná tetroda s anódovou stratou 125W. Zapojenie je ladené iba čisto pre pulznú prevádzku s možnosťou nastavenia BPS, teda počtom výbojov za sekundu. Fázu na tyristorovom prerušovači v katóde elektrónky nie je potrebné meniť. Cieľom bolo dosiahnuť, čo najlepšej účinnosti a najdlhších výbojov. Podarilo sa mi dosiahnuť priamych až 90cm dlhých výbojov z 30cm sekundárnej cievky.

      Z toho dôvodu som navrhoval cievky pre prevádzku oscilátora v rozmedzí 300 – 400kHz, ideálnejšie je sa zmestiť do pásma 300 – 350kHz (ideálna frekvencia taktiež pri QCWDRSSTC). V tomto frekvenčnom pásme má oscilátor VTTC najlepšiu účinnosť, čo sa  týka dĺžky výbojov k pomeru potrebného výkonu (rovnako sa to týka aj QCW atď.). Finta je vo fyzike správania sa plazmy výboja. Výboje s frekvenciou pod 300kHz majú tendenciu sa vetviť, ako do stromu. Výboje s frekvenciou nad 400kHz sa už začínajú postupne mierne stáčať a narastá kapacitný prúd do výboja, teda na rovnakú dĺžku výboja pri vyššej frekvencií, je potrebný väčší výkon kvôli vyššiemu kapacitnému prúdu v plazme výboja (+ efekt stáčania sa výbojov k frekvenciám blízkym 1MHz). Pásmo frekvencií 300 – 400kHz je práve to, kedy sa dá dosiahnuť najdlhších priamych a rovných výbojov do dĺžky pri najmenšom príkone TC. Pravdaže za predpokladu ďalších okolností a ak výboj nie je zlomený alebo vetvený. Frekvencia oscilátora vôbec nie je všetko. Sekundárnu cievku som počítal klasicky cez JavaTC a výslednú prevádzkovú frekvenciu oscilátora VTTC mám na pekných 325kHz.

      Frekvencia nie je všetko, dôležitý je aj priebeh napätia resp. modulácia VN zdroja, prerušovača a pod. Ja som otestoval niekoľko zapojení VN zdrojov pre napájanie VTTC. S každým VN zdrojom som mal rôzny charakter a správanie sa výbojov. Nielen pre rôznu špičkovú výšku napätia, ale hlavne aj pre priebeh U_a a tvar pulzu, frekvenčnej obálky pre výboj (čas strmosti napätia a celkový tvar). Jednotlivé typy napájania a charakter výbojov je rozpísaný jednotlivo nižšie so schémami a fotkami, ktoré povedia najviac.

      Priložené priebehy frekvenčných obálok pulzu výboja sú namerané so sondou voľne vo vzduchu. Prvý priebeh je pre napájanie jedným MOTom a druhý priebeh pre 2 MOTy v sérií, o zapojeniach viac info ďalej v článku. Stúpajúci nábeh do maxima má trvanie 8ms.

• 
• 
•  

• Sekundár: 30x7,5cm; pomer - 4:1
• Vodič na sekundári: 923z; d=0,3mm 
• Primár: 38z a 42z; priemer 11cm
• Feedback: 10z
• C rez: K15U-1 470p/15kV 40kVAr – 3x paralelne; 1n41
• Príkon: N/A
• Napájací VN zdroj: testované rôzne zdroje
• f prevádzková: 325kHz
• f0 sekundárnej cievky (JavaTC): 502kHz
• f0 sekundárnej cievky (odmeraná aj s primárnou cievkou a diskom): 439kHz
• Elektrónka: GMI-7 (pulzná tetroda s P_a=125W) [datasheet]
  
  

Výroba pätice pre elektrónku GMI-7

      Výroba improvizovaného modulu pätice pre elektrónku GMI-7. Mosadzné svorky z väčších čokoládok sú uchytené len na drôtoch na voľno. Je to z dôvodu voľnosti a prispôsobenia polohy pri dotiahnutí skrutiek na svorkách elektrónky. Na anóde je vyrobený medený chladič z pásoviny a na pripojenie vodiča. Zhora cez malé kúsky DPS bez medi je spravený prítlak elektrónky o päticu nielen pre mechanické uchytenie, ale aj pre správny prítlak kontaktov kvôli pripojeniu žeravenia a katóde. Elektrónku je vhodné ofukovať ventilátorom. Prvý ventilátor v pätici, ako na fotkách sa mi čoskoro pokazil preskokom výboja medzi primárnou a sekundárnou cievkou, potom som len položil vedľa na stôl iný pre ofukovanie celej elektrónky.

• 
• 
• 
• 
• 
• 
•  

      Trochu aj toho umeleckého fotenia nažeravenej elektrónky, jedná sa konkrétne o typ GMI-7-1. Existujú dva varianty tejto elektrónky GMI-7 a GMI-7-1, ktorý mám aj ja. Porovnanie na fotke, nefotil som ich u seba doma, takže len taká narýchlo fotka v horšej kvalite.

• 
• 
•  

Testovanie 4kVA VN transformátora z radaru

      Celé zapojenie na stole. Skúšal som testovať pre napájanie aj VN transformátor z radaru, no ten sa ukázal, ako dosť nevhodný práve pre jeho vysokú tvrdosť. Vďaka tvrdosti zdroja bol privysoký nárast napätia, chýbala mäkkosť a indukčnosť, ako pri MOToch a výboje boli veľmi lámané, vetvené a zároveň preto aj krátke. Strieľali do všetkého naokolo, ani som výboje nefotil a daný VN zdroj rozobral. Na fotkách tiež vidieť, ako som kontroloval osciloskopom sfázovanie VN zdrojov pre anódu a g2 mriežku. Osciloskopické sondy sú X100 2,5kV.

• 
• 
• 
• 
• 
•  

1. Jeden MOT + násobič

      Prvé funkčné zapojenie (testované ešte pred transformátorom z radaru) a hneď úplne „ideálne“. Iba s jedným MOTom a násobičom sa mi podarilo dosiahnuť dlhých výbojov cez 80cm pekne rovných a priamych dohora. Výboj je „rampovaný“ priebehom pulzu z násobiča, ktorý ma ideálny tvar pri ktorom sa výboj len minimálne vetví a láme. Výboj je predlžovaný v čase až do svojej maximálnej dĺžky podľa priebehu napätia z VN zdroja. Tiež však treba podotknúť, že tu nepoužívam bežný klasický MOT, ale väčší robustnejší so štítkovým údajom 1720VA a 2400V (na fotke aj porovnanie s bežným MOTom). Napätie U_g2 beriem z ďalšieho MOTu, ktorému som znížil napätie na 1,2kV_pk naprázdno cez ďalší transformátor s vhodným prevodovým pomerom. Cieľom bolo plynule regulovať U_a + U_g2 s jedným regulačným autotransformátorom. Kondenzátory sú už klasický všetky ruské keramické doorknob, rezonančné K15U-1 a zvyšné KVI-3. Všetky ostatné detaily vidieť na fotkách a sú zakreslené v schéme.

• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
•  

• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
•  

2. Dva MOTy v sérií + násobič

      Ako predošlé zapojenie, bol pridaný ďalší napájací MOT do série a zmenený prevod transformátora pre MOT, ktorý napája mriežku g2 pre prispôsobenie napätia. V tomto prípade autotransformátor vytáčam len do 170V. Horný MOT je použitý MOULINEX s plastovou kostrou, ktorý má obe VN výstupy izolované od jadra na plaste, žiadny teda nie je spojený s jadrom. Jadro je od zeme izolované. Výboje majú viac energie, no nejako extra až do dĺžky už nejdú pretože sa začali pri vyššom napätí lámať, točiť a vetviť. Dĺžka výbojov je tak do 90cm.

• 
• 
• 
•  

• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
•  

      Ak sa nastaví vhodné nižšie napätie s autotransformátorom, je tiež možné dosiahnuť pekných rovných výbojov, no treba nájsť ten správny bod, kedy to práve takto funguje. No nedarilo sa mi už prekročiť danú dĺžku výbojov. Pri zvyšovaní napätia sa výboje začali lámať a vetviť. Pri fotkách s dlhou expozíciou vidieť pekne správanie sa výbojov pri tom „správnom“ bode a pri zvýšenom napätí, ako sa hneď výboje polámu.

• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
•  

      Posledný album fotiek s druhým objektívom so širokým záberom. Kvalita fotiek je o niečo horšia, no vojde viac na fotku. Tento objektív nekreslí tak pekne chlpaté výboje, je to vidieť pri porovnaní fotiek. S dvoma MOTmi v sérií a násobičom je to jednoznačne najlepšie, no ako už vidieť na niektorých fotkách podľa plaziacich sa výbojov po sekundárnej cievke aj celkom na hrane. Pri správnom naladení a nastavení napätia sa dajú tiež docieliť pekné rovné priame výboje do výšky.

• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
•  

3. Dva MOTy paralelne + násobič troma

      Tretím VN zdrojom pre VTTC sú 2 MOTy paralelne a za nimi násobič troma. Spodná kapacita kondenzátora v násobiči je cielene nízka pre spád napätia v druhej polvlne k nule. No pre správne vypínanie tyristora v katóde elektrónky bolo potrebné aj tak pridať záporné napätie do g2 mriežky. To som riešil na priamo neusmerneným MOTom s napätím +/-1,2kV_pk naprázdno. Tiež bolo potrebné pridať pár závitov na primárnej cievke z 38z na 42z. Výboje sú pre tvar pulzu z VN zdroja až príliš lámané a vetvené. Energie majú dosť veľa, no výboje strieľajú všade navôkol a nechcú rásť pekne do dĺžky. Pri určitom napätí a ešte vhodnom tvare pulzu idú celkom rovno do výšky, ale potom sa začnú silno lámať. Teoreticky by sa to mohlo dať vyladiť aj lepšie s pohraním sa s kapacitami v násobiči a doladením LC. No myslím, že oveľa lepšie to bude s dvoma MOTmi v sérií a len klasickým násobičom dvoma, ako strácať čas a vylaďovať toto do posledného detailu.

• 
• 
• 
• 
• 
• 
•  

• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
•  

Video

Pozri tiež:
VTTC XIII - SRS457 4,2MHz
VTTC XII - GU5B 2MHz
VTTC XI - GU5B
VTTC X - GU81M