أنبوب منظم الجهد

أنبوب منظم الجهد ( أنبوب VR ) هو مكون إلكتروني يستخدم كمنظم تحويلة للحفاظ على الجهد ثابتًا عند مستوى محدد مسبقًا.

من الناحية الفيزيائية، تشبه هذه الأجهزة أنابيب التفريغ ، ولكن هناك فرقان رئيسيان:

• أغلفة زجاجية مملوءة بمزيج غازي ، و
• تحتوي على مهبط بارد ؛ لا يتم تسخين المهبط بواسطة سلك لإصدار الإلكترونات.

من الناحية الكهربائية، تشبه هذه الأجهزة ثنائيات زينر ، مع وجود الاختلافات الرئيسية التالية:

• تعتمد هذه التقنية على تأين الغاز ، بدلاً من انهيار زينر.
• يجب أن يكون جهد التغذية غير المنظم أعلى بنسبة 15-20% من جهد الخرج الاسمي لضمان بدء التفريغ
• يمكن أن يكون الناتج أعلى من القيمة الاسمية إذا كان التيار المار عبر الأنبوب منخفضًا جدًا.

عند تطبيق جهد كافٍ على الأقطاب الكهربائية، يتأين الغاز ، مُشكِّلاً تفريغًا متوهجًا حول قطب الكاثود . يعمل أنبوب الجهد المتغير (VR) حينها كجهاز مقاومة سالبة ؛ فمع ازدياد التيار المار عبره، تزداد كمية التأين، مما يقلل مقاومة الجهاز لتدفق المزيد من التيار. وبهذه الطريقة، يُمرِّر الجهاز تيارًا كافيًا للحفاظ على الجهد بين طرفيه عند القيمة المطلوبة.

نظرًا لأن الجهاز سيمرر تيارًا غير محدود تقريبًا، فلا بد من وجود وسيلة خارجية للحد من هذا التيار. عادةً ما يتم ذلك بواسطة مقاومة خارجية قبل أنبوب تنظيم الجهد (VR). يقوم أنبوب تنظيم الجهد بعد ذلك بتوصيل أي جزء من التيار لا يتدفق إلى الحمل، محافظًا على جهد ثابت تقريبًا عبر أقطابه. يُضمن جهد تنظيم أنبوب تنظيم الجهد فقط عند مرور تيار ضمن النطاق المسموح به. على وجه الخصوص، إذا كان التيار المار عبر الأنبوب منخفضًا جدًا بحيث لا يكفي للحفاظ على التأين، فقد يرتفع جهد الخرج فوق جهد الخرج الاسمي - أي فوق جهد التغذية الداخل. أما إذا كان التيار المار عبر الأنبوب مرتفعًا جدًا، فقد يدخل في وضع تفريغ القوس الكهربائي حيث يكون الجهد أقل بكثير من الجهد الاسمي، وقد يتلف الأنبوب.

احتوت بعض أنابيب تنظيم الجهد على كميات صغيرة من النويدات المشعة لإنتاج تأين أكثر موثوقية. ^{[ 1 ]}

أنبوب كورونا VR هو نسخة عالية الجهد مملوءة بالهيدروجين عند ضغط قريب من الضغط الجوي، ومصمم للعمل بجهود تتراوح من 400  فولت إلى 30  كيلو فولت عند تيارات تصل إلى عشرات الميكروأمبير. يتميز الأنبوب بتصميم محوري ؛ حيث يمثل القطب الأسطواني الخارجي المهبط، بينما يمثل القطب الداخلي المصعد. ويعتمد استقرار الجهد على ضغط الغاز.

كان أنبوب تنظيم الجهد الهيدروجيني الناجح، الذي يعود تاريخه إلى عام 1925، هو أنبوب رايثيون ، الذي سمح بتشغيل أجهزة الراديو في ذلك الوقت من طاقة التيار المتردد بدلاً من البطاريات.

في أمريكا، تم إعطاء أنابيب الواقع الافتراضي أرقام أجزاء أنابيب RETMA . ونظرًا لعدم احتوائها على سخان (فتيل)، بدأت أرقام أجزاء الأنبوب بـ " 0 " (صفر).

في أوروبا، تم إعطاء أنابيب الواقع الافتراضي أرقام أجزاء بموجب النظام الاحترافي (" ZZ1xxx ") وبموجب نظام مخصص .

في الاتحاد السوفيتي، كانت أجهزة تثبيت التفريغ المتوهج تُسمى بالأحرف السيريلية مع رقم تسلسلي للتطوير. ^{[ 2 ]} على سبيل المثال، "СГ21Б" و"СГ204К" و ^{[ 2 ]}

كانت أنابيب VR متوفرة فقط بفولتيات محددة. ومن النماذج الشائعة ما يلي:

أنابيب ذات قاعدة ثمانية، تيار 5-40 مللي أمبير : ^{[ 3 ]}

• 0A3 – 75 فولت
• 0B3 – 90 فولت
• 0C3 – 105 فولت (أفضل تنظيم من بين هذه الأربعة)
• 0D3 – 150 فولت

أنابيب مصغرة، تيار 5-30 مللي أمبير:

• 0A2 – 150 فولت
• 0B2 – 108 فولت (أفضل تنظيم من بين هذه الثلاثة)
• 0C2 – 72 فولت

أنابيب مصغرة، تيار 1-10 مللي أمبير:

• 85A2 – 85 فولت (المكافئات: 0G3، CV449، CV4048، QS83/3، QS1209)

جهد مرجعي 1.5–3.0 مللي أمبير تيار:

• 5651 – 87 فولت (مرجع الجهد الأكثر شيوعًا على الإطلاق)

• 5651A – 85.5 فولت

أنابيب مصغرة للغاية:

• نماذج مختلفة مثل 991 ^{[ 4 ]} التي تشبه مصابيح النيون ، ولكنها مُحسَّنة لتنظيم الجهد بشكل أكثر دقة

أنابيب كورونا مصغرة،  تيار 5-55 ميكرو أمبير:

• CK1022 1  كيلو فولت ^{[ 5 ]}

أنابيب كورونا مصغرة ذات أطراف سلكية:

• CK1037 (6437) 700  فولت، 5-125  ميكرو أمبير ^{[ 6 ]}
• CK1038 900  فولت، 5-55  ميكرو أمبير ^{[ 7 ]}
• CK1039 (6438) 1.2  كيلو فولت، 5-125  ميكرو أمبير ^{[ 8 ]}

تحتوي بعض صمامات تنظيم الجهد على وصلة داخلية موصولة بين اثنين من أطرافها. يمكن استخدام هذه الوصلة على التوالي مع ملف المحول الثانوي. عندئذٍ، إذا أُزيل الصمام، فبدلاً من ترك الجهد غير منظم، سينقطع التيار عن الخرج.

نظرًا لأن التفريغ المتوهج عملية إحصائية، فإن قدرًا معينًا من التشويش الكهربائي يُضاف إلى الجهد المنظم مع تغير مستوى التأين. في معظم الحالات، يمكن التخلص من هذا التشويش بسهولة عن طريق وضع مكثف صغير بالتوازي مع أنبوب تنظيم الجهد أو باستخدام دائرة فصل RC بعد أنبوب تنظيم الجهد.  مع ذلك، إذا كانت سعة المكثف كبيرة جدًا (أكبر من 0.1 ميكروفاراد لأنبوب 0D3، على سبيل المثال)، فإن الدائرة ستشكل مذبذب استرخاء ، مما يؤدي حتمًا إلى إتلاف تنظيم الجهد وربما يتسبب في تلف الأنبوب بشكل كارثي.

يمكن تشغيل أنابيب VR على التوالي لنطاقات جهد أكبر. لا يمكن تشغيلها على التوازي : بسبب اختلافات التصنيع، لن يتوزع التيار بالتساوي بين عدة أنابيب موصولة على التوازي. (تُظهر ثنائيات زينر سلوكًا مشابهًا عند توصيلها على التوالي والتوازي).

في الوقت الحاضر، تم استبدال أنابيب VR بشكل شبه كامل بمنظمات الحالة الصلبة القائمة على ثنائيات زينر وثنائيات الانهيار الانهياري .

تتوهج أنابيب الواقع الافتراضي العاملة بشكل صحيح أثناء التشغيل العادي. ويختلف لون التوهج تبعاً لمزيج الغاز المستخدم لملء الأنابيب.

على الرغم من أنها تفتقر إلى سخان، إلا أن أنابيب VR غالباً ما تصبح دافئة أثناء التشغيل بسبب انخفاض التيار والجهد من خلالها.