Новая жизнь старых ламп

Оставлен Evgenij Bortnik Втр, 02/13/2018 - 02:38
Аватар пользователя Evgenij Bortnik

Новая жизнь старых радиоламп. Особенности эксплуатации. Вниманию читателей предлагается заметка с полезными сведениями о режимах эксплуатации и способах тренировки электронных ламп. Исходный текст был свободно размещен в сети Интернет. Информация может оказаться полезной многим начинающим лампостроителям, поскольку в статье приведены практические рекомендации опытного и квалифицированного человека. Согласно обнаруженной подписи, авторство указанного текста принадлежит Александру Воробьёву. Для повышения читабельности в текст внесены незначительные редакторские правки, в необходимых случаях, даны комментарии.  Евгений Бортник.

В последние годы разработчики аудиоаппаратуры всего мира вновь обратили свое внимание на радиолампы. Это касается не только крупных и мелких частных фирм, но также и простых радиолюбителей, желающих добиться высокого качества звуковоспроизведения, приближаясь к High-End. Основная схемотехническая база сформировалась еще в 30-е годы ХХ века и была дополнена новыми оригинальными решениями уже в наше время. Хотелось бы отметить такой малоизвестный, но важный фактор, гарантирующий качественную и безотказную работу радиоламп, как жестчение, или тренировка. На пике своего расцвета в 40-60-е годы ХХ века, радиолампы проходили частичную тренировку на заводах-изготовителях. А поскольку в магазинах лампы не залёживались, вопрос о жестчении не стоял. С той поры прошло много десятилетий, в течение которых электронные лампы оказались в разных условиях хранения. Даже в нормативных условиях во время хранения внутри лампы происходят сложные физико-химические процессы старения. Но такое старение вполне обратимо. Следствием старения является ухудшение исходных характеристик лампы. К негативным изменениям характеристик относятся уменьшение тока катода, увеличение дробового эффекта и теплового шума, а также повышенная вероятность межэлектродного пробоя и склонность к внезапным отказам. Весьма отрицательно на параметры лампы влияет и частичная потеря вакуума. А это есть основная причина большинства бед. Во многих случаях вакуум в лампе можно улучшить, повысив ее пригодность для работы путем специальной тренировки, которую принято называть "жестчением". Жестчение производят либо в том устройстве, в котором лампа работает, либо в специальной установке.

Можно рекомендовать следующий порядок жестчения ламп:

1.В течение 2-х минут плавно увеличивать напряжение накала до номинального.

2.Выдержать лампу при нормальном напряжении накала (без других питающих напряжений) 20-30 минут.

3.Включить отрицательное напряжение сетки.

4.Включить напряжение анода, не превышающее половины номинального значения, выдержать 5-10 минут и затем повышать его ступенями через 5%-10% до номинального значения, выдерживая на каждой ступени 5-10 минут.

По мере приближения к номинальному значению напряжения, время выдержки на каждой ступени можно немного увеличивать (до 15-20 минут). Если при повышении напряжения в лампе произойдет разряд, следует снизить напряжение на одну ступень, выдержать 10-15 минут и затем снова повышать напряжение ступенями, вплоть до нормального. Для предохранения лампы от повреждений в виде пробоя, в анодную цепь при жестчении необходимо включать сопротивление в 3-5 раз больше обычного ограничительного сопротивления, включаемого при нормальной работе лампы. В конце жестчения, при отсутствии разрядов, величину сопротивления следует уменьшить до номинального значения. При повышении напряжения во время жестчения надо следить за тем, чтобы мощности, рассеиваемые электродами, не превышали предельно допустимых значений. Регулировку тока анода удобно производить изменением напряжения смещения сетки. После того, как напряжение анода доведено до номинального рабочего значения и в течение 20-30 минут не было разрядов или каких-либо аномалий в работе лампы, рекомендуется увеличить напряжение анода на 5-10% выше номинала и выдержать 10-15 минут. После этого, при отсутствии разрядов, лампу можно включать в работу. Жестчение можно также производить в динамическом режиме. В этом случае лампа включается при пониженных значениях питающих напряжений и, после выдержки в течение 5-10 минут, напряжения и нагрузка медленно повышаются ступенями до нормальных значений.

Примечание. Нужно заметить, что описываемая автором процедура требует значительного количества времени. Поэтому каждому человеку нужно самостоятельно взвешивать, стоит ли тратить своё время на подобное занятие, ведь большинство лампочек широкого применения легко купить за мелкие рубли, а хлам следует просто выбросить. Ведь положительный результат жестчения не может быть гарантирован на 100%. По-видимому, описанные манипуляции имеют отношение ко внезапно отысканным раритетным лампам, которые хочется применить в конструкции, претендующей на уникальность. Например, мне попадались экземпляры лампы 6П3 с фигурной колбой, выпуска 1946 года. Вот для них пришлось применять плавный разгон и тренировку из опасения древности и ветхого технического состояния. Однако всё обошлось, благо лампы не испытали на себе интенсивного многолетнего влияния сырости. Можно использовать для жестчения измерительный прибор Л1-3. Конечно же настойчивому экспериментатору пригодится обыкновенный ЛАТР, включаемый по первичным обмоткам силовых трансформаторов.            Евгений Бортник.

По многолетнему опыту работы с ламповым оборудованием, можно отметить, что лампы, прошедшие указанную выше тренировку, могут работать годами. Были такие примеры, с использованием раритетов без ухудшения параметров в конденсаторных ламповых микрофонах Georg Neumann. Вышеописанные манипуляции в равной мере относятся и к отечественным лампам, стоявшим в первых каскадах микрофонных усилителей. Во время проведения студийных и внестудийных записей не было ни одного случая внезапного отказа. Измерения проводились регулярно, каждые три месяца. Жизнь большинства ламп удавалось продлить, таким образом, десятикратно. Жестчение позволило также заменить в оконечных усилителях с высоким анодным напряжением свыше 600В специализированные лампы EL34 на более доступные по цене лампы, производимые в бывших социалистических странах. Прострелов и межэлектродных замыканий при этом не наблюдалось. Хочется выразить благодарность Евгению Васильченко, за применение вышеуказанных рекомендаций в практических разработках. Оказалось, что возможно использовать лампы 6П3С-ЕВ старых годов выпуска в усилителях при анодном напряжении до 700В! Длительная работа не выявила никаких недостатков.

Примечание. Замечу, что описываемое автором чрезмерное увеличение анодного напряжения до уровня 700 вольт является довольно рискованным занятием. Никому из пользователей не рекомендую повторять описанные действия во вновь создаваемых конструкциях. Это опасно для жизни. Конечно же, некоторое превышение напряжения против даташита допускать можно, но в разумных пределах. Подобную меру реаниматора при замене хлама в готовой конструкции можно понять. Но осознанно демонстрировать такую удаль при рукоделии вряд ли целесообразно. Вначале лучше задуматься, а какова необходимость такого экстрима? Ну хорошо, если не рванёт. А если рванёт? То как минимум погорит матчасть, а может и глаза повышибать. А вам это нужно?          Евгений Бортник

Ниже приведены общие рекомендации для успешного применения приемно-усилительных радиоламп. Электронные лампы имеют, как правило, оксидный катод, состоящий из металлического керна (основания) с активным покрытием из щелочноземельных металлов. Оксидный катод служит тем самым элементом лампы, стабильность и долговечность которого в основном определяет качество работы и долговечность её в эксплуатации. Наилучшие результаты дает эксплуатация ламп при номинальном напряжении накала. Превышение номинального напряжения накала (перекал) приводит к повышению температуры катода, увеличению скорости испарения активирующих катод веществ и осаждению их на других электродах. Это, в свою очередь, ведет к понижению электронной эмиссии катода, падению анодного тока и крутизны характеристики лампы. Кроме того, напыление активирующих веществ на сетки и анод лампы способствует возрастанию термоэлектронного тока с этих электродов, а также приводит к сдвигу характеристики лампы в связи с изменением контактной разности потенциалов между катодом и другими электродами лампы. Понижение напряжения накальной цепи оксидного катода против номинального (недокал) приводит к снижению его температуры и к преобладанию процессов, дезактивирующих катод, над процессами, активирующими его. В результате также происходит ускоренное снижение его электронной эмиссии.

Превышение предельно допустимых значений мощности рассеивания на электродах лампы может привести к резкому возрастанию газоотделения из электродов и к порче оксидного катода выделившимися газами. Не рекомендуется применять последовательное включение накала более двух ламп (кроме случаев, когда лампы предназначены для этого), поскольку при последовательном соединении одной группы ламп катод может оказаться в режиме перекала, а у другой – в режиме недокала.

Катоды приемно-усилительных ламп делятся на две группы – прямого и косвенного накала. Каждый способ накала имеет свои достоинства и недостатки. В катоде прямого накала нагревающий его ток проходит непосредственно по металлическому керну, на который нанесен слой оксида. В катоде косвенного накала нагрев металлического керна катода, несущего слой оксида, осуществляется при помощи электрически изолированного от него подогревателя. Катод прямого накала имеет большую экономичность, чем катод косвенного накала, и меньшую тепловую инерцию (время разогрева). Достоинством косвенного накала катодов приемно-усилительных ламп является повышенная механическая прочность и возможность применения для накального питания переменного тока.

При эксплуатации ламп с катодом прямого накала следует придерживаться некоторых правил. В зависимости от величины напряжения накала лампы следует соединять батареи накала с таким расчетом, чтобы их напряжение незначительно превышало номинальное значение напряжения накала. Общую точку источников питания анода и сеток ламп надо подключать к отрицательному полюсу батареи накала. Для регулировки напряжения накала рекомендуется применять реостат, подключая его к положительному полюсу батареи накала.

При эксплуатации ламп с катодом косвенного накала следует обращать внимание на то, чтобы напряжение между катодом и подогревателем не превышало допустимого для данного типа лампы значения, указанного в справочных данных. Превышение этого напряжения может вызвать пробой изоляционного покрытия подогревателя и порчу лампы. Весьма существенное значение для эксплуатации ламп имеет правильный выбор сопротивлений в цепи управляющей сетки. Сопротивление в цепи управляющей сетки должно быть минимальным, особенно для ламп с большой крутизной характеристики. В этих лампах, при большой величине сопротивления, включенного в цепь сетки (до 1МОм), возникновение незначительного обратного тока приводит к резкому возрастанию тока анода и, следовательно, мощности рассеяния на аноде. В ряде случаев этот процесс нарастает лавинообразно и выводит лампы из строя. По этим соображениям, величина сопротивления в цепи управляющей сетки не должна превышать значений, оговоренных в справочнике для соответствующих типов ламп.

Во всех случаях применения ламп с большой крутизной характеристики следует использовать схему подачи автоматического смещения. Эта схема снижает опасность недопустимых перегрузок ламп при их смене и при колебаниях питающих напряжений, обеспечивает повышенную стабильность и меньшую зависимость работы устройства от частных особенностей ламп. Приемно-усилительные лампы устойчивы к воздействию окружающих пониженных и повышенных температур (от -60ºC до +60ºС) и повышенной относительной влажности окружающего воздуха (до 98%). Устойчивость работы лампы при повышенной температуре окружающего воздуха определяется температурой баллона в его наиболее нагретой части. Перегрев баллона лампы вызывает повышенное газоотделение из стенок баллона, нарушение работы газопоглотителя, в ряде случаев способствует развитию процесса электролиза стекла у ножки лампы, что приводит к преждевременному выходу лампы из строя. Температурный режим баллона зависит от условий излучения, теплопроводности и конвекции, определяемых размерами и свойствами поверхностей предметов, окружающих лампы.

Поэтому при конструировании ламповой аппаратуры рекомендую следующие меры.

1.Избегать применения ламповых экранов во всех случаях, когда это не вызвано необходимостью электростатического экранирования.

2.При использовании экранов создавать дополнительные условия теплоотвода от баллона лампы за счет конвекции воздуха, а также применять экраны с малоотражающими поверхностями (черненые экраны).

3.Учитывать условия охлаждения ламп при выборе расположения элементов.

4.Контролировать температурный режим ламп.

Предельно допустимая температура баллона неодинакова для разных типов ламп. В среднем, для выходных ламп она не должна превышать 150ºС в условиях эксплуатации. Все лампы могут кратковременно работать в условиях вибрации при частотах от 20 до 70Гц и ускорениях до 2.5g, но, по возможности, следует принимать дополнительные меры амортизации ламп. При использовании пальчиковых и других бесцокольных ламп с жесткими выводами (штырьками), для устранения опасности разрушения стекла ножки необходимо соблюдать следующие, перечисленные ниже условия:

1.Применять ламповые панели только заводского изготовления.

2.Принимать меры, предотвращающие нарушение нормального расположения плавающих контактов гнезд панелей при монтаже аппаратуры. Можно рекомендовать вести монтаж панелей при вставленных в них калибрах или старых лампах.

3.Вставлять и вынимать лампу в положении, перпендикулярном плоскости панели.

Примечание. В отношении панелек есть рекомендация использовать только новые изделия, особенно для мощных ламп. Ограничение эксплуатации б/у панелек обусловлено окислением внутри контактов, ведь их предыдущий тепловой режим мог быть тяжёлым. А степень окисленности ножек мощных ламп с долговременного хранения, например ГУ-50, желательно проверять перед их установкой. Зачистить контакты довольно несложно. Можно рекомендовать применение в ламповом усилителе современных компьютерных вентиляторов. Нужно лишь убедиться в их бесшумности. Чтобы исключить надрывный вой, напряжение питания кулеров лучше несколько снизить, включив последовательно ограничивающий резистор около 10 Ом. Корпус следует проектировать с отверстиями для охлаждения ламп. В большие проёмы устанавливают проволочные решётки от тех же кулеров. А для ламп с верхним расположением анодных колпачков лучше применить защитные сетки-козырьки. Ведь напряжения по анодам могут быть в 500 вольт, что небезопасно. Сеточные ограждения исключают случайное прикосновение и не ухудшают условий охлаждения электронных ламп.         Евгений Бортник

Есть некоторые указания и по эксплуатации сверхминиатюрных ламп. Счет выводов ведут от цветной метки. Сгибание выводов непосредственно у стекла недопустимо. Гнуть выводы, паять их или зажимать под винт разрешается на расстоянии не менее 5 мм от гребня ножки, во избежание появления трещин и сколов в стекле. Сколы и небольшие трещины у выводов, не вызывающие натекания в течение 7 – 14 суток после их образования, допустимы. Признаком отсутствия натекания является наличие налета газопоглотителя на куполе баллона или величина обратного тока сетки в пределах нормы. Во избежание изгибов и натяжения выводов следует крепить лампы за баллоны при помощи резиновых держателей. Допускается крепление ламп в металлическом пружинящем тонкостенном держателе, который может одновременно служить емкостным экраном. Температура стекла баллона во время работы должна быть как можно более низкой. Следует принимать меры по максимальному охлаждению ламп, так как повышение температуры понижает долговечность ламп. Измерение температуры баллонов должно производиться при помощи термопары диаметром не более 0,1 мм. В случае применения ламп в наиболее жестком режиме работы или при пониженном атмосферном давлении рекомендуется погружать лампы в охлаждающую жидкость, обладающую должными диэлектрическими свойствами. При работе на высокой частоте следует напаивать выводы не далее 8-10 мм от стекла, обрезая лишние концы. Загрязнение стекла между выводами ведет к снижению сопротивления изоляции. Промывать стекло следует чистой водой или спиртом при помощи щётки.     Александр Воробьев.

Публикацию по материалам электронной сети Интернет подготовил и отредактировал

                       Евгений Бортник, Красноярск, Россия, февраль 2017