Wskrzeszenie nadajnika Brown-Boveri SL61 B3 (odcinek 8)

Wskrzeszenie nadajnika Brown-Boveri SL61 B3 (odcinek 8)



Od czasu ostatniego wpisu minęło kilka miesięcy – a działo się dużo i owocnie!

Oczyszczony kocioł lamp FQS 15-1 stopnia N4 modulatora (z sukcesem wyposażony w lampę Telefunkena i eleganckie, szklane dekle otworów pustych) oraz oba stopnie wzbudzające zostały na stałe podłączone do uziemienia przy użyciu oryginalnych, ebonitowych uziemiaczy. Wzbudnik N2 uzyskał odbudowany dławik (złożony z cewek koszykowych, plecionych) zasilania siatki sterującej (G1) obu FQS-ów – obecnie oczekuje na uzupełnienie połączeń kablowych. Naprawiono również uszkodzenie wejścia sygnałowego ze wzorca częstotliwości. Obecnie wzbudnikowi (oprócz kilku łączników kablowych) nie brakuje już żadnego elementu – zlikwidowano mu wszystkie braki powstałe wskutek dewastacji.

Wyremontowano wszystkie zachowane cewki nadajnika – uzupełniono ich brakujące okablowanie (czerwone przewody). Indukcyjności tak zreperowanych cewek wróciły do wartości umieszczonych w dokumentacji technicznej.

W sierpniu zaczęły powstawać pierwsze egzemplarze lamp zastępczych dla nadajnika – układy półprzewodnikowe, oparte o trazystory POWER MOSFET (z opcją rozszerzenia o znacznie wytrzymalsze i mocniejsze tranzystory IGBT), imitujące swoją dosyć złożoną konstrukcją pasywne parametry oryginalnych lamp nadawczych – tak, by nadajnik „widział” te układy tak, jak lampy pierwotne. Ma to swoje zalety i wady – pozwala w większości uniknąć nieprzewidzianych zachowań nadajnika wobec pracy z innymi „lampami”, nie likwiduje jednak problemu częstotliwości harmonicznych (dobrze nastrojone, rozbudowane układy-pułapki wytłumiające te harmoniczne wciąż będą potrzebne). Tranzystorowe lampy zastępcze posiadają oczywiście moc maksymalną znacznie niższą, niż oryginalne lampy, powinny jednak bez większych trudności umożliwić pracę nadajnika z mocami do 20 kW.

Dwa egzemplarze lamp zastępczych FQS 15-1/ED/PM zostały przetestowane w klatce Faradaya na obecność częstotliwości harmonicznych we wzmacnianym sygnale przy użyciu małego, długofalowego nadajnika „lodowcowego” CAPELLA L3, używanego w tym roku wewnątrz lodowca Klein Matterhorn przez projekt GLACiER programu IGLUNA (Swiss Space Center, ESA_Lab). Lampa, pracując w górnym zakresie fal długich, zdołała wygenerować (oprócz częstotliwości podstawowej f) również czytelne 2f, 3f i 4f – był to pośrednio skutek zastosowanej anteny sztucznej, której częstotliwość własna (przy dużej indukcyjności i wysokoimpedancyjności) leżała w zakresie fal średnich. Lampy próbnie wymodulowano modulacją A3E z wytłumioną nośną – po drobnych poprawkach konstrukcyjnych układów test wypadł zadowalająco.

Zbudowane lampy zastępcze posiadają cechę szczególną, ułatwiającą utrzymanie ich w dobrej sprawności i szybkie reagowanie w razie stwierdzenia awarii któregoś z tranzystorów – posiadają system automatycznej kompensacji temperatur MOSFET-ów z opcją sterowania ich chłodzeniem.

Kompensacja automatyczna funkcjonuje „sama z siebie” dzięki odpowiedniej konstrukcji całego układu – gdy jeden tranzystor przyjmuje na siebie zbyt
dużo mocy i nagrzewa się, nadmiar zaczyna być przekazywany na pozostałe tranzystory, „ratując” nieszczęśnika przed przedwczesnym przepaleniem. Sterowanie chłodzeniem wykorzystuje złożony system wentylatorów i czujników, w zadany sposób wspomagających automatyczną kompensację temperatur – w przypadku, gdy np. tranzystor „chory” wciąż jest zbyt gorący i odmawia samoczynnego przyjęcia bezpiecznej temperatury, możliwe jest jego sztuczne schłodzenie bez konieczności wyłączania nadajnika.

Sterowanie tak skonstruowanym systemem może – i będzie – odbywać się w sposób elektroniczny; całość zgrubnie przedstawiono na schemacie poniżej.

 

 

Lampy zastępcze posiadają po cztery czujniki każda (włącznie z cyfrowymi wyświetlaczami); pracę lamp (równoległej pary w stopniu wzbudzenia i ostatnim stopniu modulatora oraz równoległej triady w stopniu mocy) nadzoruje oparty o mikrokontroler komparator, będący „mózgiem” systemu chłodzenia.

Komparator czuwa nad rzeczywistym przebiegiem temperatur lamp zastępczych – w przypadku spełnienia któregoś z warunków „alarmowych” – np. pochodnej temperatury po czasie, osiągnięcia zadanej temperatury lub przekroczenia różnicy temperatur względem temperatury odniesienia (otoczenia bądź powietrza z nadmuchu) – następuje selektywne uruchomienie systemu chłodzenia danego/danych tranzystora/-ów.

W przypadku, gdy – po wyczerpaniu wszystkich możliwości „ratunku” – osiągnięcie zadanych przez sprzęgnięty z komparatorem układ sterujący parametrów okaże się niemożliwe, komparator, poprzez stosowny przekaźnik, rozkaże oryginalnemu układowi automatyki nadajnika odłączenie zasilania lamp zastępczych. Jako, że lampy zastępcze oczywiście nie wymagają żarzenia, ta gałąź oryginalnego układu automatyki pozostanie „wolna” – dzięki odpowiedniemu przekaźnikowi możliwe będzie wykorzystanie jej do sterowania zasilaniem lamp zastępczych przy sygnale sterującym pochodzącym z układu kontroli temperatur. Kontrola funkcjonowania oryginalnych nawiewów przez oryginalny układ automatyki pozostaje bez zmian – nawiewy te dostarczą dodatkowego powietrza dla lamp zastępczych.

Schemat uwzględnia również węzeł realizujący logiczną operację iloczynu na sygnałach wychodzących z komparatorów grup lamp zastępczych – oznacza to, iż oryginalny układ automatyki nadajnika nie uruchomi odłączania zasilania od lamp tylko w przypadku, gdy wszystkie lampy będą funkcjonowały poprawnie – wystarczy pojedyncza awaria, by zgłosić problem (brak logicznego iloczynu) i wywołać awaryjne odłączenie zasilania.

Przeprowadzono już serię badań lamp zastępczych w różnych konfiguracjach i z różnymi warunkami początkowymi – m. in. poprzez zewnętrzne punktowe nagrzewanie wielokrotnie symulowano awarię jednego z tranzystorów. Dane uzyskane w czasie tych eksperymentów wciąż są analizowane, układy jednak funkcjonują bardzo sprawnie i dobrze rokują. Niektóre liczby: dla „zwyczajnej” temperatury pokojowej tzw. czas rozruchu lampy zastępczej (ustalenie się jej temperatury po rozpoczęciu normalnej pracy) wynosi 400 sekund, zaś czas reakcji aktywnego chłodzenia na „awaryjne” nagrzanie – czas, po którym względna temperatura lampy osiąga 0,632 wartości ustalonej, normalnej – jest ok. sześciokrotnie niższy przy wykorzystaniu chłodzenia aktywnego (temp. pokojowa, bez nawiewów zewnętrznych) i wynosi mniej niż 1 minutę.

Wzbudnik N1 nadajnika otrzymał już wsporniki umożliwiające montaż lamp zastępczych – wsporniki te imitują również rezystancję katod oryginalnych lamp. Wykonano testowe okablowanie wzbudnika (wraz z „przymierzeniem” lamp zastępczych), kompletując układy LC w obwodach zasilania siatek lamp oraz na wyjściu wzbudnika (parametry zgodne z pierwotnymi wytycznymi Brown Boveri). Gdy laboratoryjne testy lamp zakończą się, zostaną one zainstalowane w nadajniku i uruchomione – przy wykorzystaniu małego transformatora modulacyjnego… Nadajnik „przemówi” po raz pierwszy od ponad 21 lat.

Gdy ta próba się powiedzie, kontynuowane będą prace nad dużym transformatorem modulacyjnym – dawniej antenowym, produkcji brytyjskiej, pozyskanym od jednego ze sponsorów – oraz otworzeniem (na tyle, na ile się da) stopnia mocy. Na dalsze testy czeka układ AMS – Automatyczny Minus Siatkowy, dawniej używany m. in. w trakcie pracy nadajnika w RCN Konstantynów w charakterze grzałki C.O. – pod kątem sprawdzenia jego możliwości przy pracy z małymi częstotliwościami.

Naglącą sprawą, jaką należało się pilnie zająć oprócz remontowania nadajnika, było zabezpieczenie i konserwacja nadwyrężonych wilgocią i mikroorganizmami zbiorów papierowych – książek, katalogów, dokumentacji technicznej, zestawień danych, raportów i pojedynczych dokumentów, jakie udało się zachować z RCN Konstantynów oraz jakie otrzymaliśmy od naszych sponsorów i osób prywatnych (dotyczących nie tylko Browna Boveriego, ale również m. in. – dzięki Polskim Sieciom Nadawczym – kompletnego systemu analogowej radiolinii NEC). Zbiory zostały zawiezione do Pałacu w Wilanowie, gdzie zostały poddane odkażaniu przez łącznie 48 godzin, zaś książki, katalogi i dokumenty w najgorszym stanie zostały dodatkowo pieczołowicie oczyszczone z martwych tkanek grzybiczych. Zbiory docelowo staną się eksponatami Muzeum i Centrum Nauki – Radiostacja Transatlantycka, i oczywiście – z zachowaniem środków bezpieczeństwa (wilgotność, rękawiczki…) – będą i są dostępne dla wszelkich osób zainteresowanych ich zawartością.

Równolegle w sierpniu i grudniu br. trwały prace na polu masztowym RCN Konstantynów, mające na celu wydobycie zachowanego fragmentu rury krawężnikowej masztu. Prace, współprowadzone przez Kolegów z klubu SP5KAB oraz strony rcnkonstantynow.pl, zakończyły się sukcesem na początku grudnia, gdy kilkumetrowej długości rura opuściła miejsce swojego dotychczasowego spoczynku w fundamencie stopy masztu (!!) i opuściła pole masztowe, kierując się do nowego domu do Starych Babic. Równolegle – dzięki ofiarnej pracy niezważającej na zimno ekipy na miejscu oraz uprzejmości Orange Polska – na cele historyczne trafił do nas konstantynowski izolator przepustowy (awaryjny; główny, uszkodzony jeszcze w trakcie eksploatacji, rozpadł się…), dwie obręcze przeciwkoronowe okalające te izolatory oraz oryginalna (i jedyna zachowana!) obręcz linii fiderowej. Relację z wyprawy grudniowej będzie można obejrzeć na www.rcnkonstantynow.pl. Z wyprawy sierpniowej, w trakcie prac przy rurze, z głębin pola masztowego wydobyto m. in. szczątki izolatorów rury dostrojczej (wraz z metalowymi kołnierzami), drobny fragment drabiny masztu i szczątki klosza oświetlenia przeszkodowego.

Co dalej z RCN Konstantynów? Czas pokaże… Co dalej z Brownem Boverim? Plan zakłada uporanie się ze stopniami wzbudzenia na przełomie 2019 i 2020 roku. Potem modulacja i moc…