Рис. 56. Редко применяемая схема трансформаторной связи между усилительной лампой и отклоняющими пластинами. Второй анод (А2) соединен с источником высокого напряжения.
Н. — Можно ли для трубок использовать схему изменения полярности при помощи лампы?
Л. — Само собой разумеется. Вот обычная схема (рис. 57), где первая лампа является усилителем, тогда как вторая служит только для изменения полярности напряжения[6].
Рис. 57.Схема двухтактного питания отклоняющих пластин. Лампа Л1 служит для усиления, а лампа Л2 — для изменения полярности напряжения.
На одну из отклоняющих пластин мы подаем усиленное напряжение непосредственно с анода первой лампы. Напряжение противоположной полярности с выхода второй лампы подается на другую отклоняющую пластину. Чтобы напряжение на выходе второй лампы не оказалось выше напряжения на выходе первой, входное напряжение второй лампы уменьшается с помощью потенциометра. Через конденсаторы С1 и С2 на отклоняющие пластины поступают одни только переменные составляющие пилообразных напряжений. Средний же потенциал этих электродов равен потенциалу последнего анода трубки, поскольку обе пластины присоединены к нему через резисторы R1 и R2.
Н. — Все это мне кажется не очень страшным. Когда хорошо знаком с радио, телевидение не готовит особых сюрпризов.
Л. — Это мы еще увидим, рассматривая схемы электромагнитного отклонения. В этом случае усилительная лампа должна отдавать некоторое количество энергии. Созданное магнитное поле зависит как от количества витков, так и от величины тока, который через них проходит.
Н. — Знаю, Любознайкин. И я был очень доволен, когда узнал, что на практике интенсивность магнитного потока выражается произведением величины тока на число витков. Я уж лучше буду говорить об ампер-витках (ав), чем об единицах измерения, которые называются гаусс, эрстед и которые мне ничего не говорят.
Л. — Ты поэтому знаешь, что катушка из 1 000 витков, через которую проходит ток 0,12 а…
Н. — …создает поле 0,12·1 000 = 120 ав.
Л. — Такое же поле можно, впрочем, получить при катушке из 200 витков…
Н. — …и при токе 0,6 а. Но соответствуют ли эти цифры чему-нибудь в области телевидения?
Л. — Да, это порядок величины поля, необходимого для получения развертки в трубке с углом отклонения луча порядка 70°.
Н. — Если я правильно понимаю, необходимо изменение магнитного поля от 0 до 120 ав, для того чтобы пятно переместилось вдоль всего диаметра экрана.
Л. — Чтобы заставить пятно пройти желаемый путь, ток, протекающий через катушку из 1000 витков, должен равномерно увеличиваться до 0,12 а, затем очень быстро упасть до нуля и т. д.
Н. — Это не должно быть очень трудным. Нужно только взять достаточно мощную лампу. Тогда включают отклоняющие катушки в ее анодную цепь…
Л. — …и постоянная составляющая анодного тока создаст такое постоянное поле, что пятно отклонится за пределы экрана…
Н. — Это пустяки. Можно, например, обеспечить связь между лампой и двумя отклоняющими катушками Б при помощи катушки индуктивности А и конденсатора С, который не пропустит постоянной составляющей через катушки (рис. 58).
Рис. 58.Схема усилителя с индуктивной нагрузкой для питания катушек магнитного отклонения L. Используется преимущественно для вертикального отклонения.
Л. — Прекрасно, Незнайкин. А что ты будешь делать с током самоиндукции в катушке?
Н. — Я что-то не очень ясно представляю себе, что ему тут делать.
Л. — Катушки, состоящие в среднем из 1 000 витков, обладают индуктивностью, которую можно исчислять приблизительно в 0,15 гн. Быстрые изменения тока вызовут в них токи самоиндукции.
Н. — Да, правда, я припоминаю нашу старую формулу: «индуктивность вызывает противодействие». Когда ток в обмотке изменяется, взаимоиндукция порождает наведенный ток, который противодействует изменениям индуктирующего тока. Когда последний увеличивается, наведенный ток идет в противоположном направлении. Но когда индуктирующий ток уменьшается, наведенный ток делает все от него зависящее, чтобы его поддержать, и для этого идет в том же направлении.
Л. — Твоя превосходная память чрезвычайно облегчает мне задачу. Добавлю, что индуктированный ток возбуждает напряжение на зажимах обмотки. Ты легко догадаешься, от чего зависит величина этого напряжения.
Н. — Я полагаю, что она пропорциональна индуктивности L обмотки.
Л. — И ты не ошибаешься. Но она зависит также от другого: от скорости изменения тока или, что, собственно говоря, одно и то же, от времени dt, в течение которого ток изменился на величину dI.
Н. — Ясно. Если ток изменяется очень медленно, это все равно, как если бы он был постоянным, но зато чем быстрее изменения, тем сильнее сказывается индуктивность. Ты как-то совершенно правильно сравнил индуктивность с инерцией. Если лошадь, запряженная в тяжелую повозку, движется вперед и назад очень медленно, все будет в порядке. Но если лошадке вздумается поразвлечься и совершить свою прогулку ускоренным шагом, то в тот момент, когда она быстро дернет вперед повозку, та ее потянет назад. А когда лошадь попытается сдержать повозку, влекомую движением, повозка толкнет лошадь вперед. И толчок может оказаться очень сильным. В конце концов или лошадь погибнет, или же повозка окажется разбитой.
Л. — Если ты ничего не имеешь против, вернемся к нашим обмоткам. Полагая, что зубья пилы тока, который через них проходит, будут совершенно линейными, можно сказать, что напряжение, возникающее благодаря индуктивности, тем больше, чем меньше продолжительность времени t изменения тока I.
Н. — Я бы не сказал, что очень люблю формулы. Но думаю, что. обозначив через и напряжение, вызываемое индуктивностью на зажимах обмотки, я могу сказать, что
Л. — Браво, Незнайкин. Твоя формула совершенно правильна. Значит, ты можешь высчитать напряжение для индуктивности L = 0,15 гн и тока I = 0,12 а.
Н. — Но чему равно время t? Мне кажется, что все же надо различать два случая: случай сравнительно длительного возрастания тока и случай его быстрого уменьшения (рис. 59).
Рис. 59. Период отклоняющего тока, состоящий из времени t1 прямого хода и значительно более короткого интервала времени t2обратного хода.
Л. — Это верно. Возьмем же случай отклонения по строкам. Для 25 кадров в секунду и 625 строк мы имеем 15 625 зубьев пилы в секунду. Это значит, что каждая строка длится только 0,000064 сек, или 64 мкcек, причем время прямого хода пятна (возрастание тока) равно 53 мкcек, а время обратного хода — 11 мкcек. Вот у тебя все цифровые данные. Постарайся не ошибиться.
Н. — Напряжение, возникающее во время прямого хода,
а напряжение, возникающее во время обратного хода,
Но ведь это потрясающе!
Л. — Самое потрясающее не перенапряжение, а то, что ты но ошибся в расчетах.
Н. — Я думаю, что ты прав, называя это «перенапряжением». Никогда бы не поверил, что сравнительно небольшие, хотя и быстрые изменения токов могут вызвать напряжения такого порядка.
Л. — Это еще ничего. Ведь для трубок большего диаметра нужно использовать значительно большие токи. И тогда перенапряжения достигают нескольких тысяч вольт. Даже в нашем случае они в действительности гораздо больше, так как действительной форме зубьев пилы соответствуют гораздо более быстрые изменения тока, чем в принятом нами предположении линейности обратного хода.
Н. — А разве это не опасно?
Л. — Перенапряжения, возникающие из-за резких изменений тока в индуктивных цепях, представляют одну из самых больших опасностей в электротехнике! Много катастроф происходит в результате этого явления. В нашем случае отклоняющие обмотки находятся но меньшей мере в сложном положении. Их весьма ограниченные габариты пе позволяют использовать для намотки провода с достаточно толстой изоляцией. Приходится довольствоваться сравнительно слабой изоляцией, которая может не выдержать перенапряжения и, в случае пробоя, вызвать прекрасный фейерверк.
Н. — Вот какая печальная перспектива! Нельзя ли помочь делу, уменьшал количество витков обмотки, c тем чтобы повысить настолько же величину тока с целью сохранения числа ампер-витков?
Л. — Конечно, ото можно было бы сделать. Но какое это даст преимущество?
Н. — Если уменьшить, например, в 5 раз количество витков, то индуктивность уменьшится в 25 раз. Таким образом, несмотря на то, что ток нужно увеличить в 5 раз, перенапряжение уменьшится в конце концов тоже в 5 раз.
Л. — Прекрасно придумано, Незнайкин. Решительно, сегодня ты в чудесной форме!
Н. — Однако я предвижу и трудности. Уменьшив в 5 раз количество витков, мы должны увеличить в том же соотношении величину тока. И это даст нам 0,12 5 = 0,6 а. Придется прибегнуть бог знает к какой лампе, чтобы получить подобный ток в анодной цепи.
Л. — Для этого существует более простой способ. Так как у нас теперь в 5 раз меньше витков и индуктивность упала в 25 раз, мы получим в 5 раз больший ток, подавая на обмотки напряжение, тоже в 5 раз меньшее.