Deixando o aquecedor de um tubo de vácuo o tempo todo vs pedalando

Eu quero construir um amplificador de tubo que funcione por ~ 7 horas / dia. Fiquei imaginando se a expectativa de vida do tubo seria maior se eu deixasse o aquecedor ligado o tempo todo e apenas ligasse e desligasse o suprimento de placas.

O tubo provavelmente será um 6N1P ou um tubo pequeno de uso geral semelhante.

Qual a sua opinião / experiência com isso?

O modo de falha de um aquecedor é normalmente uma fratura relacionada ao estresse do fio de tungstênio ou em um ponto de solda e geralmente ocorre após muitos ciclos térmicos de ligar / desligar. Uma maneira de atenuar isso, é claro, é não desligar os aquecedores (uma de suas opções). Outra é empregar um dispositivo de coeficiente de temperatura negativo (NTC), como um termistor na fonte de alimentação que atende os aquecedores. para permitir que os aquecedores atinjam a temperatura operacional mais gradualmente.

Quando o computador ENIAC foi construído em 1946, com mais de 17.000 tubos de vácuo, a taxa de falhas era inicialmente de vários tubos por dia. Claro que eles já estavam ligados o tempo todo. Eles reduziram a tensão (e a corrente) dos aquecedores e reduziram a taxa de falha para um tubo a cada dois dias (o maior tempo registrado sem falha foi de cinco dias).

Deixar tubos o tempo todo pode acelerar falhas que ocorrem por longos períodos de tempo (milhares de horas de operação). A depleção de cátodo é a perda de emissão após milhares de horas de uso normal, pois é envenenada por átomos de outros elementos no tubo. No entanto, de acordo com a página 34 do livro da década de 1960, tirando o máximo proveito dos tubos de vácuo , isso é bastante raro, pois quando o cátodo perde sua emissão, o tubo está praticamente morto por outras razões.

Esse mesmo livro, na página 14, faz outra sugestão para manter os aquecedores ligados; durante o modo de espera, reduza a tensão para metade, em vez de deixá-los com tensão total ou desligá-los.

Pessoalmente, eu provavelmente forneceria um circuito de alimentação do aquecedor de partida MUITO suave e apenas possível (quase inédito) de um circuito de parada suave (por exemplo, aumentar e diminuir a corrente do aquecedor por alguns segundos para minimizar o choque térmico e a corrente de irrupção. circuito de corrente "para garantir que Imax não fosse maior que I_operating_warm a qualquer momento.

Observe que, embora o conselho geral seja o de que diminuir a temperatura do cátodo e reduzir o tempo de operação aumentam a vida útil. uma referência abaixo, que em voz alta afirma ser autoritativa, faz algumas afirmações radicalmente não convencionais. Eu ficaria desconfiado de aceitar sua afirmação pelo valor nominal não pesquisado - mas também por não fazê-lo.

TCrosley observa que
"a depleção de cátodo é a perda de emissão após milhares de horas de uso normal"

No entanto, 7 horas por dia = 2555 horas por ano e 24 horas por dia = 8765 horas por ano, portanto, você tem "milhares de horas" por ano nos dois casos, mas 24/7 = 3,4+ vezes mais milhares se operado por 24 horas por dia em vez de 7.

Prolongar a vida útil do tubo de vácuo direcionado aos tubos transmissores aquecidos diretamente por tungstênio torcido, mas oferece alguns conselhos gerais.

• Eles reivindicam um ganho significativo na vida útil ao reduzir a temperatura do cátodo.

Vida útil do filamento de tungstênio sob aquecimento de corrente constante -1969
Resumo apenas para $ article MAS notas -

• A vida do fio em condições de corrente constante é mostrada como sendo substancialmente menor do que em condições de temperatura constante.

Wikipedia - O tubo de vácuo diz várias coisas úteis, mas é importante notar

• Os tubos em espera por longos períodos, com a tensão do aquecedor aplicada, podem desenvolver alta resistência à interface do cátodo e exibir características de emissão ruins. Esse efeito ocorreu principalmente em circuitos digitais e de pulso, onde os tubos não tinham corrente de placa fluindo por períodos prolongados. Tubos projetados especificamente para este modo de operação foram fabricados.

• A depleção de cátodo é a perda de emissão após milhares de horas de uso normal. ...

MAS esta página autorizada de SOUNDING contradiz o conselho de várias outras fontes Tubos de vácuo e falhas no tubo de vácuo

As reivindicações incluem:

• O grande inimigo dos tubos (ou válvulas) da rede elétrica de alto ganho que utilizam cátodos de óxido de metal é a corrente da rede e a corrente excessiva do cátodo ou baixas temperaturas do cátodo.

• O ARRL, por mais cuidadoso que às vezes tentam ser, publicou mais de alguns artigos incorretos sobre a vida útil do amplificador e do tubo.

• Um tubo de filamento de tungstênio torcido pode ser operado "com força", a ponto de completa saturação das emissões de cátodo-filamento, e a vida útil não será mais curta ou mais longa do que quando for fácil,

  Desde que os elementos bombardeados por elétrons ou o envelope não superaqueça e sofra danos térmicos permanentes. Podemos reduzir a tensão do filamento em um tubo de tungstênio torcido, e desde que não seja contaminado por operação prolongada em voltagem excessivamente baixa, tudo o que acontece é o pico de corte.

• Um tubo de cátodo de óxido de metal pode sofrer danos rapidamente se for operado dessa maneira. É por isso que às vezes eles precisam iniciar um temporizador que evita a corrente antes que o cátodo seja totalmente aquecido, o que às vezes pode ser o tempo de aquecimento de um tubo retificador e de outros tubos no sistema! Abaixe a tensão do filamento em um tubo de cátodo de óxido de metal muito baixo e você poderá arruiná-la em segundos!

• Dentro dos limites de emissão e danos térmicos, os tubos basicamente não se desgastam mais rápido ou mais devagar se estiverem ociosos ou operados. Não é como um motor mecânico, onde a operação com alta RPM aumenta muito o desgaste ao carregar mecanicamente as peças internas, aumentando o atrito. Por uma questão de fato, muito frio é frequentemente muito pior do que quente.

Os cátodos não devem ser operados em temperaturas mais baixas que a temperatura de emissão ou você poderá danificá-los por emissão de íons. Obviamente, "operado" significa corrente passando pelo cátodo. Se não houver campo de emissão (ou seja, ânodo ou, pelo menos, porta no potencial do cátodo), isso não se aplica.

Portanto, se você tiver uma corrente de filamento em espera menor que a corrente de operação, certifique-se de que o restante do tubo esteja totalmente desligado.

Um início lento do termistor no modo de espera provavelmente ainda prolongará a vida útil geral, mesmo quando o ânodo entrar em operação antes da temperatura total do filamento.

As respostas abordaram muitas das questões, mas nenhuma técnica aparentemente firme e confiável por aí para tubos aquecidos indiretos. Então, aqui está o meu plano ...

1. Use uma fonte de alimentação regulada de tensão variável. Defina a tensão do filamento para a faixa mais baixa das especificações do tubo durante a operação. O seu é 6,3 +/- 5%, acredito. Então, digamos 6V.

1a. Se você usar CC e ligar o dispositivo, pense em mudar a polaridade de vez em quando, antes de iniciar a frio.

1b. Supondo que o tubo envelheça normalmente, você pode prolongar sua vida útil aumentando lentamente a tensão operacional do aquecedor à medida que o tubo se aproxima do fim da vida útil.

2. Opere os tubos, sem B +, a cerca de 80% de voltagem, se você planeja usar o dispositivo novamente dentro de, digamos, três dias ou mais. Desligue completamente, se não estiver.

3. Ao ligar o dispositivo, aguarde pelo menos 2 minutos para aquecer completamente antes de aplicar B +. Ajuste a tensão para cima ou para baixo do valor operacional de uma maneira medida.

3a. Aumente a energia mais lentamente ao ligar para um desligamento a frio.

4. Verifique se o tubo é mantido o mais frio possível. Garanta sempre o melhor movimento possível do ar. Fãs bem colocados, se quietos o suficiente, não são uma má idéia.

5. Defina os parâmetros operacionais do tubo para os parâmetros de potência aceitáveis ​​mais baixos possíveis. Por exemplo, use um tubo KT120 inclinado como se fosse um KT90.

6. Sempre use a configuração de volume / ganho mais baixa possível ao ouvir.

7. Se possível, aplique B + de forma gradual também. Talvez usando uma variável grande e desagradável. E então, somente depois que os aquecedores tiverem o tubo aquecido completamente.

8. Não coloque o dispositivo em uma área com vibração. Tenha cuidado com o local onde você coloca esse ventilador. Nunca em cima de um alto-falante, por exemplo. Ou até a mesma prateleira que também pode ter alto-falantes. Não deixe que gatos, cachorros, crianças pulem, andem ou brinquem com ele.

9. Para um tubo específico, como o seu, verifique - depois verifique novamente - ele nunca opera sobre os parâmetros nominais. Verifique TODOS os volts e correntes. Verifique novamente, periodicamente, a vida útil do tubo. Se você não fizer mais nada, deverá fazer isso.

10. Mantenha os tubos livres de poeira. Não os toque com as próprias mãos. Não use "Promessa", ou algo assim. O vidro deve permanecer impecavelmente limpo o tempo todo.

11. Nunca use latas de tubo, amortecedores ou qualquer coisa que impeça a radiação infravermelha de sair do tubo.

12. Evitar a oxidação nos pinos e soquete. Eu uso uma quantidade sempre pequena de óleo de motor "Mobil One 0w40". Não coloque nada, nem um pouquinho, no envelope de vidro. Cuidado com os dedos!

13. No final, seu tubo vai morrer. Apenas isso. Então, estocando algumas peças de reposição agora, elas simplesmente não ficarão mais baratas.

O MIT Whirlwind 1, mais tarde, apresentava estatísticas robustas sobre falhas dos muitos modelos de válvulas usados ​​(população de válvulas muito grande e muitos anos de estatísticas com quase 24 horas por dia, 7 dias por semana). Um artigo de 1958 do principal engenheiro de energia (Gano) associado a esse projeto identificou que a falha no filamento do aquecedor era baixa (3,6%) em comparação com a população total de falhas. As estatísticas também mostraram que a taxa de falha do filamento caiu pela metade quando uma energia controlada no fornecimento foi usada, mas o relatório não identificou a frequência de energia nos eventos. Acho que a mensagem é que a falha do filamento é um evento raro para iniciantes e, embora possam ser tomadas medidas para diminuir essa taxa de falha, é altamente provável que outras razões para a falha ocorram antes de tudo.

Artigo sobre "Termistores para a aplicação gradual de tensão de aquecedor em tubos termiônicos"

Link para PDF

O aquecedor funciona a 6,3 volts, 0,175 amperes ou 1,16 watts. Isso significa uma quilowatt-hora aproximadamente a cada 860 horas, ou cerca de dez quilowatts-hora por ano. A 15 centavos de dólar por quilowatt-hora, a operação do tubo 24/7 custaria US $ 1,50 em eletricidade anualmente. Forneceria um pouco de calor de fundo no inverno!

Equilibre isso contra o custo de um tubo. O 6AK5 é relativamente barato, mas pode custar o mesmo que três ou quatro anos de consumo de eletricidade.