7. Выбор угла отсечки коллекторного тока

Как было установлено выше, основные показатели ГВВ ( колебательная мощность и к.п.д.) зависят от угла отсечки и величины тока первой гармоники Iк1. Но ток Iк1 также зависит от угла отсечки и, следовательно, рациональный выбор угла отсечки играет значительную роль в оптимизации режима ГВВ с точки зрения основных энергетических показателей.

Поскольку величина Iк1 ( а значит и Р1 ) зависит от коэффициента , а к.п.д. от γ , целесообразно исследовать влияние этих параметров на энергетические показатели режима ГВВ. На рисунке 3.11 представлены зависимости коэффициентов αn и γ от угла отсечки θ для косинусоидального импульса коллекторного тока. Наибольшее значение тока Iк1 ( и Р1 ) достигается при  = 120^0, когда коэффициент ₁ достигает максимального значения

₁(120⁰) = 0,534

Наоборот, электронный к.п.д. генератора, пропорциональный , максимален при  -> 0, когда ₁ и Р1 также очень малы. Следовательно, можно сделать вывод, что при неизменной величине импульса коллекторного тока

Рисунок 3.11 – Коэффициенты разложения косинусоидального импульса

, одновременно обеспечить высокую мощность Р1 и к.п.д. невозможно. Поэтому при проектировании генераторов идут на компромисс, ограничивая область используемых углов отсечки узкой полосой в пределах 70⁰ <  < 90⁰, где ₁ и  имеют приемлемые (средние) значения. Лишь в исключительных случаях (когда требуется высокая линейность амплитудной или модуляционной характеристики) эффективностью преобразования энергии в ГВВ пренебрегают, выбирая угол отсечки 110⁰ (телевизионные передатчики) и 180⁰ (в предварительных каскадах малой мощности).

7. Критический коэффициент использования коллекторного напряжения

В зависимости от назначения и условий эксплуатации генератора он может работать в различных режимах по напряженности, поэтому необходимо определить пограничные условия перехода из ННР в ПНР и наоборот. Иначе говоря, следует определить хотя бы один параметр, характеризующий критический режим. Наиболее удобно для этого применить критический коэффициент использования коллекторного напряжения _кр . Тогда, для перевода ГВВ из одного режима по напряженности в другой, достаточно выбрать  < _кр , или  > _кр. В частности, как следует из определения напряженности режима,  < _кр соответствует ННР, а  > _кр - ПНР.

Поскольку расчет генератора чаще всего ведут на заданную колебательную мощность Р1, в выражение для _кр должны войти величина мощности, напряжение источника коллекторного питания Е_к, определяющее величину , угол отсечки коллекторного тока, от которого зависит эффективность (к.п.д.) генератора и параметры активного элемента.

По определению

(3.29)

Здесь Uккр - амплитуда коллекторного напряжения в критическом режиме (см. рис.3.12).

Рисунок 3.12 – Динамическая характеристика коллекторного тока

в критическом режиме

Поскольку Р1 определяется током коллектора, выразим екмин через импульс тока iкмакс

iкмакс = екминtg = Sкрекмин

где tg = Sкр; cоответственно екмин = iкмакс/ Sкр.

Для расчета на заданную мощность Р1 необходимо найти взаимосвязь Р1 и iкмакс

Р 1 = 0,5Iк1Uккр = 0,5iкмакс₁Uккр = 0,5iкмакс₁_кр Е_к

Таким образом

(3.30)

(3.31)

Вернемся к исходному выражению (3.29) для ξкр, подставив в него значение екмин

(3.32)

Таким образом получена искомая связь ξкр с мощностью Р1, параметром активного элемента (Sкр) и выбранным режимом (Ек, θ).

Поскольку Sкр ≠ 0, обе части (3.32) можно умножить на ξкр и привести (3.32) к квадратному алгебраическому уравнению с одним неизвестным ξкр .

(3.33)

Решение уравнения (3.33) имеет вид

(3.34)

Таким образом, при заданных исходных параметрах режима и активного элемента имеется два положительных значения ξкр, обеспечивающих необходимую колебательную мощность.

П ри использовании АЭ на номинальную (паспортную) мощность Р1N (или меньше Р1N ), второе слагаемое под корнем в (3.34) значительно меньше 0,25. Поэтому одно значение ξкр 1, а другое (для знака “-“) ξкр 0.

У читывая прямо пропорциональную зависимость к.п.д. генератора от ξ, можно сделать вывод, что в режиме с ξкр 0, получить высокую эффективность преобразования энергии не удастся. В связи с этим в расчетной формуле для ξкр оставляют перед корнем только знак “+”.