КПЕ для усилителя мощности

---

Владимир ВОРОНИН (UA6EAU), г. Черкесск

---

При изготовлении лампового усилителя мощности для любительской радиостанции, особенно если это радиостанция первой категории, одной из основных трудностей является приобретение КПЕ с большим зазором между пластинами ротора и статора. Промышленностью такие конденсаторы, если и выпускались, то в ограниченных количествах, и в розничную продажу они не поступали. Оставался один путь — использовать конденсатор от списанной передающей аппаратуры, которой тоже крайне мало, а желающих получить такой конденсатор гораздо больше.

Автор статьи предлагает технологию самостоятельного изготовления конденсатора, позволяющую получить его параметры такими, какие требуются для конкретного усилителя мощности.

На Черкесской городской станции юных техников, где автор на протяжении 30 лет руководит радиокружками, по описанному ниже способу было изготовлено шесть таких конденсаторов. Процесс изготовления КПЕ довольно трудоемкий, но не сложный. Необходимую точность изготовления обеспечила специальная технология с применением простейших станков, которыми оборудованы большинство школ и СЮТ, —токарного и фрезерного. Можно обойтись даже одним токарным станком, правда, в этом случае резко возрастет доля ручной слесарной работы.

Начинать работу следует с определения основных параметров конденсатора: зазора между пластинами ротора и статора, допустимых габаритов и его максимальной емкости.

Зададим минимально возможный зазор между пластинами 2 мм, так как оконечный каскад питается напряжением 2000 В, а расстояние между пластинами переменного конденсатора, согласно [1], должно быть 0.7...1 мм на каждую тысячу вольт.

Габариты конденсатора определяет наличие свободного пространства в усилителе, но следует учесть, что конденсатор с одинаковыми параметрами можно изготовить с пластинами большой площади, тогда длина его будет меньше, или увеличить (в разумных пределах) его длину и уменьшить площадь пластин. Длину оси ротора конденсатора выбираем 180 мм. Детали большей длины с посадочными местами под подшипники и токосъемники обработать с необходимой точностью на указанных выше станках без применения люнетов (приспособление на металлорежущих станках, служащее дополнительной опорой при обработке длинных деталей.) затруднительно. На установку подшипников, токосъемников и ручки управления отведем 60 мм. Для пакета пластин ротора остается 120 мм (размеры ориентировочные).

Все пластины конденсатора вырезаем из одного и того же листа материала, например, алюминиевого сплава Д16Т толщиной 0,7 мм. Это обеспечит точность зазора между пластинами ротора и статора.

Поскольку зазор между пластинами конденсатора выбран 2 мм, то расстояние между пластинами статора должно быть в два раза больше плюс толщина материала пластины. В нашем случае — 4,7 мм. Естественно, что между пластинами ротора должно быть точно такое же расстояние.

Чтобы определить число пластин ротора, следует разделить длину пакета ротора на расстояние между пластинами плюс толщина пластины: 120/(4,7+0,7)«22. Число статорных пластин на одну больше — 23.

Традиционный способ сборки пластин статора на двух шпильках с прокладкой между пластинами калиброванных шайб (рис. 1) обеспечит зазоры между пластинами с достаточной точностью. Внешний диаметр калиброванных шайб — 9 мм.

Рис. 1

Рис. 2

Для расчета максимальной емкости КПЕ воспользуемся формулой из [2], которая для прямоемкостного конденсатора с углом поворота 180° (рис. 2) имеет вид:

Cv = 0,14(R2-r2)(n-1)/d, где Cv — емкость конденсатора, пФ; R — радиус роторной пластины, см; г — радиус выреза в статорной пластине, см (он равен радиусу калиброванной шайбы плюс расстояние между пластинами плюс 0,5 мм, в нашем случае г будет равен 4,5+2,5=7 мм); п — число пластин в конденсаторе; d — расстояние между пластинами конденсатора, см.

Подставляя в эту формулу различные значения R, вычислим, при каком его значении получится нужная емкость. Так как придется сделать несколько подсчетов при разных радиусах, удобнее воспользоваться компьютером и программой, написанной на Бейсике:

10CLS

20 INPUT"Радиус роторной пластины в см. R="; R

30 PRINT

40 INPUT"Радиус выреза в статорной пластине в см. г =";R1

50 PRINT

60 INPUT"Расстояние между пластинами в см. d = "; D

70 PRINT

80 INPUT "Число пластин n = "; N

90 PRINT:PRINT

100 С = 0.14* ((R"2 - R1"2)* (N-1))/ D

110 PRINT "Максимальная емкость переменного конденсатора С =";С;"пФ"

120PRINT:PRINT

130 INPUT" Продолжить — 1; Закончить — 2"; А

140 IF A=1 THEN 20

150 END

После введения наших данных (R = 3 см; г = 0,7 см; d = 0,2 см; п = 45) максимальная емкость конденсатора получилась 262 пф. Ее не хватает только для диапазона 1,8 МГц. Если увеличить R до 4 см, емкость конденсатора будет 477 пф, что вполне достаточно. Однако размеры конденсатора увеличатся, что не предусмотрено имеющимся свободным объемом.

Для изготовления деталей конденсатора, статорных и роторных пластин, для сверления в них отверстий требуется сделать кондуктор. Он состоит из двух одинаковых деталей (рис. 3): одной — стальной, другой — из сплава Д16Т (обе толщиной 4 мм). Разметку деталей следует делать острой чертилкой, стремясь к максимальной точности. На-кернить, при необходимости используя лупу. Сверлить отверстия необходимо одновременно в обеих деталях, зажав пакет ручными тисками (струбциной).

Рис. 3

Первоначально сверлим установочные отверстия 1 диаметром 2,5 мм, затем через эти отверстия стягиваем пакет двумя винтами М2,5 с гайками. Винты (рис. 4) вытачиваем на токарном станке, причем та их часть, где нет резьбы, должна иметь диаметр, позволяющий винтам легко, но без люфта, входить в отверстия 1. Затем сверлим остальные отверстия.

Рис. 4

Отверстие 2 в центре пластин кондуктора необходимо для центрирования пакета в патроне токарного станка. Отверстия 3 и 4 нужно просверлить как можно точнее. Сначала сверлом диаметром 1... 1,5 мм по месту кернения сделать заход на глубину 2 мм, затем отверстия сверлить насквозь сверлами с постепенно увеличивающимся диаметром (например, 2,5; 4; 6 мм). Кроме отверстий, в кондукторе следует сделать боковой пропил на глубину 2...3 мм для ориентировки пластин при сборке статора.

С помощью кондуктора заготавливаем технологические пластины размерами 70x70 мм, по две штуки для статора и ротора. Материал — сплав Д16Т или стеклотекстолит толщиной 2,5—3 мм. Для изготовления технологических пластин для статора нужно выточить два винта (рис. 4), но длину нерезьбовой части увеличить на толщину технологической пластины. Совместив стальную пластину кондуктора (см. рис. 3) и технологическую пластину, пакет зажать ручными тисками и сверлить по кондуктору установочные отверстия 1. Снизу наложить вторую пластину кондуктора, совместив ориентировочные пропилы, и стянуть пакет через отверстия 1 заготовленными винтами. Просверлить остальные отверстия, кроме отверстия 4, за один проход, используя сверла конечного диаметра (кондуктор обеспечит необходимую точность). Сделать ориентировочный боковой пропил. Аналогично изготовить вторую технологическую пластину статора.

Технологические пластины ротора изготовить таким же способом, но только с отверстиями 1, 2, 4.

Заготовки для роторных и статорных пластин имеют размеры, равные размерам кондуктора с допуском ±1 мм. Их следует вырезать с помощью резака, так как ножницы по металлу деформируют материал. Число заготовок, согласно расчету, плюс 2—4 штуки. Используя стальную пластину кондуктора и ручные тиски (струбцину), во всех заготовках просверлить отверстия 1. После этого из заготовок собрать пакеты толщиной до 3 мм. Сверху и снизу пакета установить пластины кондуктора, совместив их ориентировочные пропилы. Пакет стянуть через отверстия 1 изготовленными ранее винтами. Через стальную пластину кондуктора просверлить за один проход отверстия: в пластинах статора — все, кроме 2 и 4 (см. рис. 3); в пластинах ротора — только отверстие 4. Сделать ориентировочный пропил.

Острым ножом или сверлом большого диаметра (вручную) убрать заусенцы вокруг отверстий. Заусенцы по краям пластин убрать напильником. Следить за тем, чтобы случайно не погнуть пластины во время работы.

Рис. 5

Для изготовления статорных пластин собрать пакет из нужного числа заготовок и двух технологических пластин, которые установить по краям набора. Все ориентировочные пропилы совместить. Пакет туго стянуть четырьмя винтами (рис. 5). Длина нерезьбовой части винтов должна быть равна толщине набора, а ее диаметр должен быть таким, чтобы без заметного люфта входить в просверленные отверстия в пластинах. Так как все отверстия сверлили с помощью кондуктора и ориентация пластин сохранена, пакет собирается без проблем с первого раза.

Пакет установить и отцентровать в патроне токарного станка. Допустимое биение — 0,2 мм. Биений в плоскости пластин также не должно быть заметно. Просверлить в центре пакета отверстие диаметром 8...9 мм и довести его диаметр до 2г расточным резцом (см. рис. 2).

Симметрично обрезать края пакета на фрезерном станке до размеров 60x60 мм, и дисковой фрезой толщиной 2 мм точно через центр разрезать пакет по длине пополам. На обрезанном пакете сделать ориентировочный пропил. Убрать стягивающие винты и снять заусенцы по периметру пластин, чтобы в дальнейшем избежать электрического пробоя. Вторая половина пакета может пригодиться для изготовления другого конденсатора. Ориентировочные пропилы на второй половине необходимо сместить к центру, чтобы при сборке не путать пластины из разных половин. Можно обрезать пакет с определенным запасом ножовкой по металлу, а доводку до нужного размера сделать напильником.

Заготовки роторных пластин собрать в пакет аналогично статорному. Стягивающий винт в этом случае только один, пропущенный через отверстие 4. Пластины выровнять по ориентировочному пропилу. Пакет установить в патроне токарного станка и отцентровать. В центре пакета просверлить осевое отверстие диаметром 6 мм. Проследить, чтобы при заходе сверло "не било".

Рис. 6

Выточить стальной винт (рис. 6), на котором будет обрабатываться пакет. При изготовлении винта и обработке пакета использовать центр задней бабки станка. Не вынимая из патрона изготовленный винт, надеть на него пакет и туго притянуть его двумя гайками. Обработать пакет до диаметра 60 мм и снять его вместе с центральным винтом. Стягивающий винт удалить.

ЛИТЕРАТУРА
1. Бунин С.Г., Яйленко Л. П. Справочник радиолюбителя—коротковолновика. — Киев: Техника, 1978.
2. Фролов Л. Р. Радиодетали и узлы. — М.: Выпшая школя. 197FJ.