电子交流电压自动稳定器

——介绍捷克斯洛伐克的优良无线电仪器

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一般实验室的电源设备,往往有直流电压的稳定部分,而缺少交流稳压装置,结果电子管的灯丝电压并不稳定,影响实验记录的准确性。捷克斯洛伐克的产品“电子交流稳压器”,品质优秀,当输入交流电压由175伏变到250伏时,输出电压几乎没有丝毫变化;负荷电流由“空载”到“满载”,也不影响输出电压。实在是精密测试工作中的好仪器。

这仪器的工作原理可参考图1,主要由“非直线性元件”、“量测桥”和“放大器”三部分所组成,图上分别给在方框I、Ⅱ.Ⅲ内。方框I中的L\(_{a}\)及Lb为一自耦变压器,与它并联的L\(_{c}\)回路是利用C的充放电作用消除谐波及增加稳定度。Lc和L\(_{d}\)是一磁饱和电抗器,也是全机的心脏。当输入电压低于220伏时,它自动升压;输入电压高于220伏时,又自动降压,维持输出电压均为220伏。Le为控制磁饱和程度的直流线圈。

图1
图1 🔍原图 (1460×713)

方框Ⅱ中两五极管并联组成一直流放大器,其输入直流电压由方框Ⅲ的输出供给,而它的输出接到Le,控制磁饱和程度,改变L\(_{c}\)及Lb的阻抗值。两五极管的直流高压系由硒整流器S\(_{e}\)1整流后供给。

方框Ⅲ为一直流电桥,但系接在本机输出的交流电源上,经过由C\(_{2}\)、C3及R\(_{7}\)所组成的分压器和硒整流器Se2整流后,取得直流工作的电源。它的四个臂中,3个臂都是相同的2兆欧电阻,另一个臂为一二极管RHT1,它的灯丝是钨丝,也由本机的交流输出电压经两调整器P\(_{1}\)和P2后,接到灯丝变压器来供电。最初调整时,可以得到适当灯丝电流使电桥平衡,这时RHT1的屏阻应为2兆欧。若输出电压升高,灯丝电压和电流就加大;输出电压降低,灯丝电压和电流就减小。这两种情形都改变RHT1的屏阻,破坏直流电桥的平衡。

改变二极管的灯丝电流会改变二极管的屏流,根据苏联电子管专家富拉索夫的理论,一个钨丝二极管的发射电流I\(_{e}\)系与灯丝电流If的17.4次方成比例,即:

I\(_{e}\)=KIf\(^{17}\).4

上式中K为比例常数。可见I\(_{f}\)的变化对Ie影响很大,I\(_{f}\)增加10%,Ie增加5.85倍;I\(_{f}\)增加一倍,Ie增加192000倍。二级管的屏流决定于灯丝发射电流,所以屏流受I\(_{f}\)的控制极为灵敏。屏流的改变就有相应的屏阻的改变,所以影响电桥的平衡。

直流电桥一失去平衡,就有正的或负的直流电压输出,供给到方框Ⅱ的输入端,被放大后得到控制电流。所以控制电流的大小,决定于电桥失去平衡的程度,也就是决定于本机输出电压变化的大小。

控制L\(_{c}\)及Ld两线圈的铁心里的磁饱和程度,便可以升降电压,是因L\(_{c}\)及Ld的感抗在铁心磁性愈接近饱和时愈小,不饱和时极大的原故。这些感抗数值的变化,便影响自耦变压器内L\(_{b}\)线圈里电流的相位有变化,同时也影响它的次级线圈La两端电压E\(_{a}\)的相位有变化。当输入恰为220伏时,我们实际测出Ea=19.6伏,E\(_{0}\)(本机输出电压)=220伏;而Ea和E\(_{o}\)相位上相差90°;当输入为250伏时,实测得Ea=39伏,E\(_{0}\)=220伏,Ea和输入电压相位不同,电压相减后方得出E\(_{0}\);当输入为176伏时,实测得Ea=48.6伏,E\(_{0}\)=220伏,Ea和输入电压相位不同,但电压相加后方得出E\(_{0}\)。所以用直流线圈控制铁心的磁饱和程度,就能得到稳定的电压输出。

图2
图2 🔍原图 (911×449)

本机上用直流线圈来控制磁饱和程度的方法也是很巧妙的。直流线圈L\(_{e}\)的圈数比Lc和L\(_{d}\)的圈数要大20倍。如果交直流线圈都绕在同一个铁心上,那末当Lc及L\(_{d}\)上有200伏交流电压时,Le上将有4000伏交流电压,会使电子管受到损坏。实际的绕法如图2a、b、c。线圈L\(_{c}\)、Ld和L\(_{e}\)分别绕在铁心的臂C、D和E上,Lc和L\(_{d}\)的绕向相反,使交流磁力线通过E铁心臂的数量为零,因此在直流线圈里不能感应电压。而直流线圈所产生的磁力线分两路通过Lc和L\(_{d}\)线圈,因此可以影响Lc及L\(_{d}\)的电感量。

图1中的两调整器P\(_{1}\)和P2,P\(_{2}\)是在工厂校整好的,使用时不必转动,P1上有旋扭,可以临时调整到由175到250的任何输出电压数值。

这仪器的优点是很多的,电源频率即使有变化,我们长期使用中证明对输出电压也无影响。它的应变速度高,能够经久运用。用类似电路制成的电子管交流稳压器,捷克斯洛伐克的产品中计有250伏安,500伏安,1O00伏安和2000伏安等四种。(吴桓基)