Tester na GU43B

26.04.2024 9:35:05
Testování a oživovaní vysílacích elektronek
GU-43B (Q-1P/41; Q-1P/42) :
sada k měření

Ono je vše trochu jinak, (nejsem vystudovaný elektronik, ale samouk) člověk se časem učí a dochází k novým poznatkům, tak se nenechte uvézt v omyl původním mým pojednáním a čtěte až do konce....

(....to se psal rok 2008)

    Zaujal mě článek PA0FRI ("QRO/ GU43B (Q-1P/42)" HF Amplifier FRINEAR-1500, 1500W using Russian GU-43B) a protože chystám podobný PA s GU-43B (Q-1P/41; Q-1p/42) rozhodl jsem se otestovat elektronky, které jsem nakoupil na různých burzách a ve vojenském výprodeji. Uvedený přípravek dále slouží k "zahořování" vybraných elektronek před uvedením do provozu v PA. Na obr.1 je zapojení přípravku (obě mřížky jsou propojeny s anodou).
    Pozor na případnou chybu v soklu! V mém soklu chyběla kontaktní péra (kontaktní hřebínek) na sběracím kroužku pro g1 a při 15V jsem docílil anodový proud pouze 0,02A! (po opravě bylo vše v pořádku) viz. Obr.2. Dále se může stát, že v některém soklu nebudou správně sedět polské Q-1P/42, protože tyto elektronky mají vyšší kroužek vývodu g2, než ruské provedení GU-43B. Na obr. 3 je provedení přípravku - sestava sokl, rámeček + větrák, na Obr. 4 je pohled ze spodu - větrák 120x120x37mm, 230V/22W. Rámeček je z hliníkového "L"-profilu 40x20mm. Pohled na uspořádání pracoviště je na obr. 5.: použitý žhavící trafo 13V/7A, a řiditelný spínaný zdroj 2,5-15V/25A (maas SPS-8250). Vyhoví jakýkoliv řiditelný zdroj do 15V/1A např. s obvodem LM317.
POZOR:!
    V popsané metodice je chyba - proud neteče jenom mezi katodou a anodou, ale dělí se nerovnoměrně mezi jednotlivé elektrody a tím je ztráta řídicí mřížky (g1) max. 5W překračována !!

Nové poznatky z 18.března 2024 čti v závěru tohoto původního pojednání.....

Obr. 1 zapojení přípravku

Obr. 2 Kontaktní péra v soklu

Obr. 3 Detail přípravku

Obr. 4 umístění větráku - nožičky 4x šroub M4x55mm		Obr. 5 Pohled na uspořádání pracoviště

Testovanou elektronku necháme 1/2 hodiny pouze žhavit se zapnutým ventilátorem, následně zvyšujeme Ua na hodnotu Ia 0,8A až 0,9A. Napětí při kterém byly dosaženy tyto hodnoty udávají její vlastnosti. Pozor, kolem 0,9A se může proud rychle zvyšovat, proto je třeba tuto hranici hlídat, aby nedošlo k překročení max.0,9A po celou dobu testu!!! U těchto elektronek je vyhovující strmost při dosažení proudu 0,8A kolem 12,5V a méně.

Potor, změna - čti: nové poznatky z 18.března 2024

Naměřené hodnoty viz. následující tabulka:
Tab.1

Typ:	Uf	Ua při 0,8A:	Ua při 0,9A:	Popis:	Poznámky:
GU-43B	12,63	(15V/0A)	(15V/0A)	11 .III-72 Použitá	vadná!! - vzduch?
GU-43B	12,53	14,85	(?)	1 .x-80 Použitá	slabá
GU-43B	12,60	15,32	(?)	4. 9004/C19500 Použitá	slabá nový test pod Obr.12
GU-43B	12,55	13,68	14,81	5. 8903 Použitá	V QRO od 20.3. do 11.4.2024 slabší, cca 80% vyžaduje větší VF buzení, do 700W použtelná
GU-43B	12,70	13,15	14,27	12. 9004 Použitá	slabší
GU-43B	12,50	12,56	13,71	2. 0882 Použitá	vyřazena 3.MAR 2024 po 1 r.provozu v QRO pro zkrat g1
Q-1P/41	12,70	12,14	13,31	3. 1980 Použitá	velmi dobrá
Q-1P/41	12,65	11,97	13,04	6. 187 NOVÁ	velmi dobrá
Q-1P/41	12,60	11,79	12,90	8. 2648 NOVÁ	velmi dobrá
Q-1P/42	12,70	11,64	12,75	7. 1102 NOVÁ	velmi dobrá
Q-1P/42	12,64	12,11	13,35	9. 453 NOVÁ	velmi dobrá
Q-1P/42	12,46	11,05	12,19	10. 1377 NOVÁ	velmi dobrá

Takto jsme otestovali základní vlastnosti elektronek, načež musíme provést jejich renovaci - přípravu k provozu. Renovaci („zahořívání“ či "oživování") pak provedeme bez anodového napětí, pouze žhavíme se zapnutým větrákem po dobu několika hodin. Pro keramické provedení (Q-1P/42)je třeba žhavit až několik desítek hodin. To se dá provést v tomto přípravku, nebo již v zesilovači při vypnutém anodovém napětí a bez napětí na g2.

Důvodem je to, že vysílací elektronky jsou velice náchylné - vlivem vysokého anodového napětí při nepatrných stopách vzduchu v systému - tyto stopy plynů ionizovat, tím zapálit t.zv. doutnavý výboj a způsobit "výbuch" vysokého napětí v elektronce, což ji většinou nenávratně poškodí. Proto je třeba před použitím tyto elektronky nechat žhavit, aby "getr", který má schopnost při vysoké teplotě (katoda má teplotu až 1150°C)na sebe navázat zbytkové plyny tak zlepšil vákum uvnitř elektronky. Po oživení elektronky (pokud nebyla několik let v provozu to trvá i řadu hodin), po instalaci do PA ji z počátku nikdy nezatěžujeme na plný výkon, ale postupně výkon zvyšujeme. Pokud je pak PA v pravidelném provozu, tak se vakum uvnitř elektronky průběžně čistí.
Poznámka:
Při nedokonalém chlazení elektronky při provozu se mohou poškodit zátavy mezi sklem (či keramikou) a vývody elektrod a vzduch, který se dovnitř dostane, vyvolá výbuch a zničí elektronku také.

Nové poznatky z 18.března 2024

NEZAVRHUJI TUTO METODU NA RYCHLÉ POROVNÁNÍ KVALITY JEDNOTLIVÝCH ELEKTRONEK, (a přípravu na regeneraci starých elektronek) ALE DOPORUČUJI NEPŘEKRAČOVAT PROUD g1 Z HLEDISKA POVOLENÉHO MAXIMÁLNÍHO ZTRÁTOVÉHO VÝKONU PRO TESTOVANOU ELEKTRODU.
ROZDÍLY NA VÝŠI POTŘEBNÉHO NAPĚTÍ NA DOSAŽENÍ MAX. PROUDU g1 SE MEZI JEDNOTLIVÝMI ELEKTRONKAMI TAKÉ PROJEVÍ.

Obr.6 Testovací přípavek po úpravě. Zapojení je na Obr. 7 a 8.

    Původní přípravek jsem doplnil svorkami pro samostatné připojení g1,g2, žhavení a svorkou pro připojení ventilátoru (anodu jsem uvnitř přípravku odpojil od g1 a g2 a též jsem zrušil vnitřní spoj mezi g1 a g2) - Obr.6.
    Úprava umožnila kombinovat propojení jednotlivých elektrod během zahořívání testované elektronky a vznikla možnost měřit emisní vlastnosti elektronky (stav katody). Původně použitý panelový měřicí přístroj 0,1mA se ukázal jako nevhodný,

po propojení g1 a g2 elektronový tok vykazoval hodnotu mimo rozah přístroje. Pro následná měření jsem použil digitáloní multimetr UT70A na rozsahu 2 a 200mA.

Před přistoupením k testu je vhodné elektronku přižhavovat postupně, z toho důvodu jsem před žhavící transformátor předřadil síťový autotransformátor. Žhavit elektronku jsem začal na 20-ti % max, hodnoty (Uf) a po pěti minutách přidával napětí (20,40,60,80a100% dalších 30minut). Následně jsem provedl testovací měření viz. tabulka č.2.
Z hlediska kvality měřených elektronek je vhodné porovnat výsledky hodnoty z pátého měření emise a pak přihlížet k poslednímu měření dosažené ztráty na g1.

Obr.7 Zapojení pro jednotlivé kombinace měření emise elektronů v testované elektronce. Kladný pól měřicího přístroje je připojen ke katodě elektronky. Výsledná měření jsou úměrná dle teploty katody (žhavícího napětí) a stavu vakua v elektronce.

Postup přípravy elektronky k provozu (zahořivání):..Během 45 minut po pěti minutách zvyšováno žhavicí napětí vždy o 10% počínaje 20% z předepsaného žhavicího napětí (od 40% se zapnutým větrákem). Následně 30minut žhavení plným napětím (12,6V) a provedena měření dle Obr.7 a 8. Následně pokračovalo žhavení po dobu dalších 12 hodin.

Obr.8  na Obr.9 až 11 je měření dle zapojení 1,4 a5 na elektronce bez označení (?)v tabulce 2.
     Na Obr.12 měření na elektronce č.4 9004/C19500 dle původní metodiky z Obr.1 při max. proudu povoleném pro anodu elektronky (zapojení shodné s 5 na Obr.8).
     Měření byla provedena pomocí řiditelného zdroje model: NPS3010W 300W O-30V/10A s omezovačem proudu a měřením výkonu.

Obr.9 10,8V odpovídá pro ztrátu na g1 cca 5W. Konstantní proud nastaven na 0,46A.

Obr.10 Změna parametrů při připojení g2 (g1+g2) a konstantním proudu 0,46A

Obr.11 Změna parametrů po připojení anody (g1+g2+a) a konstantním proudu 0,46A

Obr.12 g1+g2+a / 0,9A na Ig1 multimetrem naměřen proud 0,53A,(to je 8,215W) 0,39A připadá na g2+a (to je 6,045W).

Porovnání výsledků mezi Obr. 9 až Obr.11 je zřejmé, že přidaná g2 na sebe přebrala pouze 0,87W a anoda pouze0,05W to je G2+anoda na sebe vážou jenom 0,92W. Oproti Pg1 4,96W to je 18,55% (které na sebe vážou g2 s anodou). 18,55% ze 14,2W (na Obr.11 při 15,5V) to je snížení pouze o 2,63% a na ztrátu Pg1 tudíž může připadat až 11,57W! POVOLENÁ ZTRÁTA NA g1 JE PŘEKROČENA VÍC NEŽ O 100%. Toto zjištění odpovídá pro konkrétní měřenou elektronku. Připouštím, že kvalita vakua mezi jednotlivými elektronkami bude mít vliv na konkrétní naměřené výsledky.
Z Obr.12 je potvrzeno, že v daném případě byla ztráta Pg1 15,5V*0,53A=8,215W oproti max. 5W pro g1 dle datového listu pro tuto elektronku. Nelze pro testování elektronek s propojenými elektrodami nastavovat napětí, při kterém je dosažena hodnota povoleného max. anodového proudu! (g1 je citlivá na proudové přetížení!)

**Tab.2: Měření emisních vlastností dle zapojení na Obr.7 a testy dle Obr.8 pro max ztrátu g1(GU43B max.5W) [V/A/W]**
Popis elky:	1. g1 [mA]	2. g2 [mA]	3. a [mA]	4. g1+g2 [mA]	5. g1+g2+a [mA]	Uf [V]	g1-U/I/P [V/A/W] (1 Obr.8) g1+g2 [V,A,W) (4 Obr.8) g1+g2+a [V,A,W] (5 Obr.8)
? GU43B	0,105	0,005	0,000	0,258	0,294	12,6	10,8V/ 0,46A/ 4,96W 8,9V/ 0,46A/ 4,09W 8,8V/ 0,46A/ 4,04W
5. 8903/K54449 GU43B Použitá	0,183	0,002	0,000	0,421	0,434	12,58	9,2V/ 0,46A/ 5,1W od 20.3. do 12.4.24 v QRO (cca 80%) od 18.04.2024 vrácena zpět do QRO
1426 GU43B Použitá	0.018	0.006	0.000	0.166	0.195	12.61	11.1V/ 0,46A/ 5.1W
8822 GU43B Použitá	0,056	0,005	0,000	0,158	0,177	12,64;	10,9V/ 0,46A/ 5,01W 8,9V/ 0,46A/ 4,09W 9,0A/ 0,46A/ 4,14W
1. x80 4800 GU43B Použitá	0,048	0,06	0,000	0,061	0,068	12,61	11,9V/ 0,43A/ 5,11W
4. 9004/C19500 GU43B Použitá	0,053	0,04	0,000	0,092	0,204	12,61	12,2V/ 0,41A/ 5,00W ( Obr.12 15,5V/0,92A/14,2W )
9004/C15310 GU43B nová	0,119	0,003	0,000	0,226	0,237	12,67	11,2V/ 0,45A/ 5,04W 6.-7.4.2024 12 hod.žhavená 9,2V/ 0,44A/ 4,14W od.12.4.24 v QRO, 9,2V/ 0,44A/ 4,14W podrobnosti v textu pod tabulkou.
9004/c11980 GU43B nová	0,021	0,005	0,000	0,156	0,158	12,64	11,4V/ 0,44A/ 5,06W 9,3V/ 0,44A/ 4,09W 9,2V/ 0,44A/ 4,04W
9004/c17720 GU43B nová	0,037	0,001	0,000	0,196	0,198	12,58	11,9V/ 0,42A/ 4,99W 9,6V/ 0,42A/ 4,03W 9,5V/ 0,42A/ 3,99W
8. 2648 Q-1P/41 nová	0,580	0,290	0,000	0,884	0,900	12,59	10,2V/ 0,49A/ 4,99W 8,5V/ 0,49A/ 4,16W 8,4V/ 0,49A/ 4,11W
2136 Q-1P/41 ?	1,125	0,068	0,000	1,529	1,557	12,57	10,4V/ 0,48A/ 4,99W 8,7V/ 0,48A/ 4,17W 8,6V/ 0,48A/ 4,12W
C2642 92C9 GU43B stará	0,003		0000	0,012	0,014	12,66	11,0V/ 0,45A/ 5,00W 8,8V/ 0,45A/ 3,96W 8,7V/ 0,45A/ 3,91W
G 792/8 3422 GU43B stará	0,054		0,000	0,220	0,250	12,61V	10,4V/ 0,48A/ 4,99W 8,7V/ 0,48A/ 4,17W 8,6V/ 0,48A/ 4,12W
C7696 1015 GU43B stará	0,827		0,000	0,956	0,963	12,60V	10,0V/ 0,50A/ 5,05W 8,7V/ 0,50A/ 4,21W 8,3V/ 0,50A/ 4,06W
C1605 0485 GU43B stará	0,0017		0,000	0,0019	0,0017	12,61V	22,5V/ 0,23A/ 5,12W 22,5V/ 0,22A/ 5,17W *VADNÁ - NEPOUŽITELNÁ* 22,5V/ 0,22A/ 4,95W

      Poznámka k 9004/C15310 z Tab.2 :
     Při plném žhavícím napětí a aktivním chlazením jsem vybranou elektronku žhavil dalších 12 hodin při vzájemném propojení všech elektrod (anoda+g2+g1+katoda)a následně jsem elektronku vložil do QRO.
     Mezi vysokonapěťový zdroj a anodu elektronky GU43B jsem pomocí kabelů se silokonovou izolací vložil výkonový odpor 97k/250W ( Obr.13) za účelem omezení zkratového proudu v případě "výbuchu" pokud by došlo k doutnavéhmu výboji v elektronce.

Obr.13 Blok 25 kusů odporů 3k9/10W zapojených v sérii (výsledný odpor 97k/250W).

Po dalších dvou hodinách žhavení (při 3kV na anodě) a zavřené elektronce (bez Ug2 a při -56V na g1) během kterých již tekl g2 proud 20mA jsem na přibližně 4 hodiny aktivoval PTT, tím byla na elektrody elektronky připojena všechna potřebná napětí pro vyvolání klidového proudu, který byl omezen na 30mA odporem vloženým v anodě. Vše se zdálo být v pořádku, odstranil jsem vložený anodový odpor a po novém nastartování QRO a zaklíčování (CW a minimálním budícím výkonu 5W) došlo k "výbuchu" a zničení pojistky ve VN zdroji.
Zatím nemám pro tuto příhodu jednoznačné vysvětlení - je chyba v elektronce, nebo nevhodný postup regenerace? (Elektronka je více jak 30 let nepoužitá - je to otázka prostředí a způsob skladování, nebo výrobní vada?).

Tímto článkem jsem se chtěl jenom podělit o vlastní zkušenost s testováním vlastností speciálních výkonových elektronek a přístup k přípravě pro jejich použití.

Franta OK1AMF (v Chomutově 2009-08-29)

doplněno o moje nové poznatky a zkušenost v březnu a dubnu r.2024