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Resistenza del filamento delle valvole termoioniche

Indice Argomento Corrente

1) Premessa

2) Resistenza di filamento di una valvola fredda

3) Quanto tempo ci vuole per scaldare una valvola?

1 - Premessa

I filamenti delle valvole, indistintamente dal fatto che siano valvole a riscaldamento diretto o indiretto, all'atto dell'accensione, quando sono ancora freddi hanno una resistenza che può essere 1/6-1/8 di quella a regime.
Questo provoca un innalzamento della corrente che scorre nel circuito di alimentazione dei filamenti e può provocare dei danni al circuito e dello stress alla valvola.
All'atto dell'accensione quando i filamenti sono alimentati con un trasformatore la tensione in uscita dallo stesso si abbassa notevolmente per l'assorbimento dei filamenti, in pratica al trasformatore è richiesta una potenza molto maggiore di quella a regime e la tensione alla sua uscita per effetto delle perdite si abbassa.
Quindi lo stesso trasformatore funge da limitatore di corrente.
In qualche caso è opportuno ricorrere ad un circuito limitatore della corrente del filamento che opera all'atto dell'accensione per allungare il tempo in cui il filamento va a regime limitando lo stress termico dello stesso.
In genere questo tipo di circuito (che non è mai presente negli apparati d'epoca) fa parte dell'alimentatore in corrente continua dei filamenti è realizzato con dei semiconduttori e ha il duplice scopo di generare una rampa di tensione e stabilizzare il valore finale della stessa.
Ma facciamo una veloce verifica sperimentale.

2 - Resistenza di filamento di una valvola fredda

Per verificare questo parametro e dedurre l'assorbimento all'atto dell'inserzione dell'alimentazione abbiamo fatto un po' di misure per poi dedurre dei principi di massima.
Per la misura abbiamo utilizzato un multimetro Keithley 2015 fresco di taratura e una valvola EL34 nuova di fabbrica.

Nella prima foto viene misurata la resistenza dei cavi utilizzati, nella seconda la resistenza del filamento della valvola (con temperatura ambiente di 22°C).
Nella fotografia a lunga esposizione (3sec) i numeri che si muovono si notano perché non leggibili.
Gli altri sono stabili.
Quindi la resistenza del cavo è di 0,28Ω, il cavo più il filamento 0,92Ω.
Quindi il filamento ha una resistenza di 0,92-0,28=0,64Ω.
Con la tensione nominale di 6,3Volt all'atto dell'accensione passano quasi 10A contro 1,5A a regime.
La resistenza a regime è 6,3/1,5=4,2Ω.
Sembra impossibile che possa cambiare così tanto, tuttavia questo dicono le misure!

Ora non ci resta che misurare la stessa cosa su una valvola preamplificatrice di piccola potenza.
Guarda caso nel cassetto ho un bel po' di ecc82.
Sottoposta allo stesso test utilizzando i piedini 4 e 5 la resistenza è risultata di 10,25 Ω, togliendo quella del filo della sonda dello strumento, misurata nella prima foto, 10,25-0,03=10,22 Ω.
La resistenza a regime citando il datasheet della ecc82 dovrebbe essere di 12,6/0,15=84Ω. Quindi la differenza è di 8 volte e all'atto dell'accensione passa una corrente di 8 volte più alta.

Infine per avere una visione d'insieme ho misurato la resistenza di una lampadina da 10W.
Prima l'ho alimentata e ho settato lo strumento per farle assorbire 10W, poi ho misurato la resistenza con il filamento freddo.
Per farle assorbire 10W (i dati di targa delle lampadine per auto sono sempre completamente sballati) la tensione di alimentazione è 13,7V e la corrente 0,73A (10,001W).
Quindi a potenza nominale la lampadina ha una resistenza di 13,7/0,73=18,7Ω. A freddo la resistenza del filamento della lampadina è 1,3Ω.
Il rapporto è 18,7/1,3=14,3 volte.
Questo è giustificato dal fatto che il filamento in tungsteno della lampadina partendo dalla stessa temperatura ambiente del test sulle valvole raggiunge una temperatura nettamente superiore.

3 - Quanto tempo ci vuole per scaldare una valvola?

Per quello che riguarda le valvole di potenza, quelle in cui il problema è più sentito, ho fatto un po' di misure. Per uscire dalla condizione iniziale, la più pericolosa, circa 1 Sec. per arrivare ad una condizione stabile almeno 60 Sec. In genere questo valore è riportato anche nel datasheet della valvola.