Por Mark Persons
¿Sabe o se pregunta qué hay adentro de un tubo transmisor? Existe una gran cantidad de tubos transmisores y usted puede llegar a tener que reparar o mantener uno. El trabajo de ajustar y mantener un tubo transmisor en funcionamiento será mucho más fácil si sabe cómo es por dentro.
La tecnología de tubos electrónicos se remonta a 1910. Los británicos los llamaban válvulas porque ese término es una descripción acertada sobre lo que hacen los tubos.
Actualmente, un transmisor típico de transmisión FM de 20 kW usa aproximadamente 400 vatios de unidad de RF para un único tubo. Ese tubo tiene una ganancia de aproximadamente 50 (34 dB) para desarrollar 20 kW de RF en la salida. La unidad de RF controla la emisión en un tubo, como lo haría una válvula en una cañería.
Hoy, los tubos transmisores de radio usan un diseño coaxial. Es decir, los elementos del tubo se colocan en círculos concéntricos o cilindros alrededor de un eje central.
Fue el equipo de Bill Itel W6UF y Jack McCullough W6CHE el que comenzó a desarrollar tubos de potencia en 1934. Su empresa se convirtió en Eimac, ahora conocida como CPI, a la que se reconoce hoy en día como el proveedor principal de tubos de potencia.
Al principio los tubos usaban vidrio como aislante entre los elementos de funcionamiento del tubo y el mundo exterior. Al igual que una bombilla incandescente, los tubos electrónicos necesitan un vacío completo o el filamento del tubo se quema (se oxida) al corto plazo.
El esquema numérico describe lo que sucede.
Muchos conocen el tubo 4CX250B. Su antecesor fue el 4X150. El “4” significa que es un tubo de cuatro elementos.
La X separa los elementos desde el 150, que es la potencia máxima en vatios que el tubo puede disipar (convertir en calor) de forma segura bajo condiciones de la CCS (Continuous Commercial Service). En otras palabras, el tubo puede hacer esto las 24 horas siempre que cuente con la refrigeración adecuada.
Otra calificación es la ICAS (Intermittent Commercial and Amateur Service). El tubo puede soportar una disipación más elevada por un corto periodo de tiempo bajo esa definición. También está el tubo 4CX. La “C” indica que se emplea cerámica como aislante en lugar de vidrio y que puede soportar temperaturas más elevadas. Un 4CX250B se puede usar como sustituto directo de un 4X150 porque es el mismo tubo con diferentes aislantes.
Todo esto nos lleva al sufijo.
Una A, B o C es el tubo original con cambios en el diseño. Si tiene una F1, significa “conductores volantes”. Estos son cables de filamento resistente que facilitan al fabricante de transmisores diseñar y construir una pieza que tenga un socket para tubo no tan caro. Con frecuencia los conductores se conectan directamente a un transformador de filamento. También habrá un conector en una rejilla de control. Estos se encuentran en un transmisor de AM, pero no en uno de FM, ya que los conectores serían demasiado largos para circuitos de 100 MHz.
Los tipos de tubo comunes actualmente en uso abarcan 4CX15,000A, y cinco versiones de 4CX20,000 con un sufijo A, B, C, D o E. Cada uno es ligeramente diferente y por lo general no son compatibles entre ellos.
Algunos tipos de tubos tienen un número después de la letra del sufijo, que significa una variación en el diseño del tubo. Los esquemas de numeración más nuevos tienen nombres militares, por ejemplo: YU-148. A menudo tienen un segundo número para el mismo tubo. En este caso es 3CX6000A7. Un poco confuso.
El aire se bombea por los tubos cuando se construyen o reconstruyen. Cada tubo tiene una pequeña tubería de metal que sobresale por la parte superior. El tubo se da vuelta y se conecta a una bomba de vacío. La idea es que la gravedad ayuda a las moléculas de aire bajar por el tubo para hacer el mayor vacío posible mientras bombea. ¡Esto es crítico! La tubería de metal se estrecha brindando un sello metalúrgico adecuado antes de agregar una capa protectora.
Fig. 1: Dos tubos 4CX5000A muy usados, uno con sus anillos de contacto concéntricos en la parte inferior a la vista.
Fotos de Mark Persons
Existen muchos lugares donde el aire puede ingresar a un tubo. Los aislantes de cerámica se adhieren a los anillos de metal, que son conexiones a los elementos que se encuentran dentro del tubo. Los sellos de cerámica para metal pueden desarrollar una pequeña fuga que a veces no es detectada por la fábrica.
Hacer funcionar un tubo demasiado caliente puede causar una falla en el sello. La refrigeración deficiente desde los filtros de aire conectados o la suciedad al refrigerar el ventilador del motor de jaula de ardilla reduce radicalmente la refrigeración. Un socket de tubo desalineado puede realizar presión excesiva hacia los lados en los sellos del tubo, lo que también causa una falla. Cuando funcionan correctamente, los tubos son muy resistentes y confiables. Tratarlos de forma deficiente puede provocar fallas tempranas.
Fig. 2: Los mecanismos internos separados del ánodo.
Fotos de Mark Persons
La Figura 1 muestra dos tubos 4CX5000A muy usados, uno con sus anillos de contacto concéntricos en la parte inferior a la vista. Se incluye una regla de 12 pulgadas para dar a los lectores un sentido del tamaño. La mayoría de los tubos de cerámica tienen aislantes blancos. Estos son los tubos de marca Svetlana de Rusia. Su cerámica es de color rosa. El ánodo, la rejilla y los anillos de contacto de filamento son de cobre revestido en plata. La idea es hacer buenas conexiones eléctricas a socket de tubo. Los que se muestran aquí se dañan después de varios años de uso.
La Figura 2 ilustra el funcionamiento interno separado del ánodo. El filamento, la rejilla de control y la rejilla de pantalla son referidos como “vástago”. Estas partes se ensamblan y alinean antes del ensamblaje final donde se agrega el ánodo en la producción. La parte del vástago pesa casi un kilo, mientras que el ánodo, que es de cobre revestido en plata, pesa 2,7 kilos.
Fig. 3: Una rejilla de pantalla unida a un anillo de contacto.
Fotos de Mark Persons
La Figura 3 muestra una rejilla de pantalla unida a un anillo de contacto. Este tipo de tubo tiene seis sellos de cerámica. Existen muchos lugares donde un sello puede tener una fuga.
La Figura 4 muestra un filamento, una rejilla de control y una rejilla de pantalla, alineados para mostrar la pequeña diferencia de tamaño entre ellos. Una vez dentro uno de otro, no hay mucho espacio para que las cosas vayan mal. Estos elementos también son frágiles. Puede ver que el filamento se despedazó mientras desarmaba el tubo para este artículo. ¡No lo intente en casa! A veces un alambre del tubo se rompe durante el uso y corta un elemento contiguo. Oh, ¡es el fin del tubo!
Todo comienza en el centro con el filamento. Piense el filamento como una bombilla, que se calienta y emite luz.
Fig. 4: Desde la izquierda, filamento, rejilla de control y rejilla de pantalla.
Fotos de Mark Persons
En este caso, se calienta lo suficiente para emitir electrones también. Esos electrones se atraen al elemento exterior del tubo, conocido como ánodo, con frecuencia llamado plato. Habría una diferencia de 10.000 voltios o más entre el filamento y el plato. Esos electrones con carga negativa se atraen al plato con carga positiva, favorecidos al ser evaporados por el filamento a altas temperaturas. No es complicado una vez que se entiende lo que sucede.
Use alicates para quitar de forma segura las grapas de metal de las solapas en las cajas para envío de los tubos. Romper la caja arruina las aletas, por lo que el envío para la reconstrucción se dificulta. Además, las grapas pueden desgarrar la piel si quedan en una parte de la caja rota.
Mantenga las cajas a mano aunque estén vacías. En algún momento las va a necesitar. Las cajas están diseñadas para contener un tubo de forma segura entre goma espuma para evitar que se dañe. Enviar un tubo sin una caja adecuada es una mala idea.
Asimismo, mantenga las manos lejos de la cerámica. El aceite y la suciedad de sus dedos pueden crear una descarga.
En la parte final de este artículo discutiremos cómo hacer que un tubo funcione correctamente en un transmisor. Manténgase conectado. Tiene mucho sentido.
vía Radio World