劉浩

【摘要】文章闡述了大功率PSM短波發(fā)射機(jī)中兩只大功率電子管上機(jī)使用前的維護(hù)工作，結(jié)合工作實(shí)際，詳細(xì)介紹了如何提高大功率電子管可靠性增長工作。

【關(guān)鍵詞】電子管;冷打壓;燈絲老煉;高壓老煉;瞬時(shí)沖擊

1.引言

脈階調(diào)制發(fā)射機(jī)又稱為PSM發(fā)射機(jī)，其原理是將發(fā)射機(jī)的供電和調(diào)制電路合二為一，由開關(guān)信號(hào)控制每一個(gè)電源模塊，將若干電源模塊輸出電壓按階梯式迭加，所迭加起來的信號(hào)不僅具有音頻信號(hào)的包絡(luò)特征，而且獲得了電平的放大。它將被加至高末電子管的屏極，與柵極的射頻載波共同完成高功放和調(diào)制。大功率電子管作為大功率的短波發(fā)射機(jī)的核心器件，相當(dāng)于發(fā)射機(jī)的“心臟”，使用和維護(hù)好電子管具有至關(guān)重要的作用。電子管價(jià)格昂貴，了解電子管的基本性能、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，合理使用和維護(hù)電子管，可以大大延長電子管的使用壽命，無論對(duì)發(fā)射機(jī)的穩(wěn)定性還是降低維護(hù)費(fèi)用都具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2.電子管的維護(hù)要點(diǎn)

電子管是發(fā)射機(jī)中最主要的消耗件和易損件，而且價(jià)格昂貴。電子管費(fèi)用是發(fā)射機(jī)維護(hù)費(fèi)用中最主要組成部分。電子管故障直接影響安全播出。電子管是發(fā)射機(jī)故障處理時(shí)檢查的著眼點(diǎn)。發(fā)射機(jī)發(fā)生故障多種多樣，原因復(fù)雜。但發(fā)射機(jī)絕大數(shù)技術(shù)性較強(qiáng)的故障原因之一是由于電子管本身損壞或者性能欠佳不能勝任工作所引起。電子管是利用真空條件下產(chǎn)生電子以及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律來達(dá)到產(chǎn)生電磁振蕩、放大或轉(zhuǎn)換信號(hào)的有源器件。影響電子管工作和壽命的主要因素是燈絲電壓（電流）、真空度、極間電壓、管體溫度和外部參數(shù)。因此，電子管的維護(hù)主要是燈絲電壓、真空度的保持、合適的極間電壓、管體的冷卻及適中的外部參數(shù)。為了充分發(fā)揮電子管的使用效能，延長電子管的使用壽命，保證機(jī)器設(shè)備的穩(wěn)定和正常運(yùn)行，必須加強(qiáng)維護(hù)管理，正確合理使用。

2.1 電子管的運(yùn)輸和儲(chǔ)存

電子管必須包裝在廠家特制的防震包裝箱內(nèi)進(jìn)行運(yùn)輸，嚴(yán)防包裝箱倒置或傾斜，運(yùn)輸時(shí)必須使用原包裝，并使電子管的軸線基本保持垂直。有些帶有紅色色標(biāo)，用來指示電子管在裝卸、運(yùn)輸?shù)倪^程中是否有過度傾斜的現(xiàn)象。在運(yùn)輸中應(yīng)避免受潮、撞擊、強(qiáng)烈振動(dòng)、翻滾等，并選擇合適的運(yùn)輸方式。安裝和搬運(yùn)時(shí)，防止異物污染管殼，尤其是陶瓷部分。儲(chǔ)存期間不得去掉陶瓷環(huán)的保護(hù)套，以保護(hù)電子管陶瓷環(huán)的表面清潔。不得用金屬在陶瓷表面劃痕，也不能在陶瓷表面作標(biāo)記，否則會(huì)影響陶瓷絕緣性能。電子管應(yīng)儲(chǔ)存在溫度為5℃～45℃，相對(duì)濕度不大于80%的干燥、清潔和無腐蝕性揮發(fā)物的場所，嚴(yán)禁倒置、臥放、翻滾和撞擊電子管包裝箱。如長期貯存，應(yīng)用塑料袋封裝，袋內(nèi)放些干燥劑。

2.2 電子管的檢查

2.2.1 外觀檢查與清潔

在檢查外包裝箱完好的情況下，應(yīng)先檢查電子管的外觀，對(duì)芯柱、瓷環(huán)及各引線環(huán)進(jìn)行檢查，看是否有變形、破損或其他機(jī)械損傷等缺陷，在搬動(dòng)電子管時(shí)應(yīng)注意操作人員應(yīng)戴白手套，提陽極法蘭盤取放電子管。不允許拿陶瓷件、封接部位、氬弧焊邊等易損壞部位，也不能使電子管重量承受在這些部位，應(yīng)置于預(yù)先準(zhǔn)備好的架子上。整個(gè)搬動(dòng)的過程應(yīng)使電子管的軸線基本保持垂直方向，避免機(jī)械撞擊和強(qiáng)烈振動(dòng)。

同時(shí)要檢查是否清潔，如不清潔，應(yīng)進(jìn)行處理，以保證極間的良好絕緣性能和接觸可靠。

（1）管殼清潔：管殼不清潔會(huì)漏電、爬電。當(dāng)陶瓷管殼上積有塵垢時(shí)，先用中性肥皂水擦洗，最后再用干凈紗布沾無水酒精脫水，切忌用四氯化碳等有機(jī)溶劑擦洗。

（2）電極引出端的清潔：電子管的電極引出環(huán)和陰極表面有污垢或氧化時(shí)，會(huì)造成電極接觸不良，散熱效果差，清潔電極的方法是先用細(xì)紗布輕輕地擦，再用干凈布沾酒精擦洗干凈，不得用刮刀或金屬刷子之類工具清除。

2.2.2 電子管各電極的通、開路檢查

電子管各電極的通路和開路檢查，通常使用三用表來測試，一般方法如下：

（1）測量燈絲通路：測量發(fā)射管燈絲正常通路時(shí)，三用表指示的電阻數(shù)值很小（接近零位），如阻值很大時(shí)，則表示燈絲已斷路。

（2）測量電極間開路：發(fā)射管各電極間（如陰極與柵極間、一柵與二柵間、柵極與陽極間）正常時(shí)是處于開路狀態(tài)，三用表指示應(yīng)是最大讀數(shù)，如指針指示出一定讀數(shù)時(shí)，電極間則可能是短路（碰極）了。但是，應(yīng)當(dāng)注意，一些發(fā)射管的電極（如柵極與陰極間、一柵與二柵間）距離很近，如管內(nèi)真空度較低或絕緣管殼表面有污垢以及受潮后，就有可能出現(xiàn)“假碰極”現(xiàn)象。應(yīng)進(jìn)行清潔處理和經(jīng)過老煉后，再進(jìn)行測試，以判別好壞。

2.2.3 電子管極間絕緣檢查

這項(xiàng)工作是測量電子管電極間絕緣阻值，它也是表征在規(guī)定的電壓狀態(tài)下衡量極間漏電流的物理量。測量時(shí)通常采用兆歐表（搖表）來進(jìn)行檢驗(yàn)，不同功率等級(jí)的電子管應(yīng)參照使用說明書采用相應(yīng)量級(jí)的搖表測量。中、小功率電子管由于極間距離近，耐壓強(qiáng)度低，一般采用額定電壓500V或1000V搖表，大功率電子管極間耐壓強(qiáng)度高，各級(jí)應(yīng)用電壓高，通常采用2500V搖表測量。絕緣大小與氣壓溫度有關(guān)，一般大于幾十兆即證明不短路、不漏氣就可以了。

（1）測試前應(yīng)先檢驗(yàn)一下?lián)u表量程是否正常，其方法是先以額定轉(zhuǎn)速（120r/min）空載搖動(dòng)電機(jī)，這時(shí)電表指針應(yīng)指示最大值（“∞”），然后降低搖速將兩根測試筆觸頭短接一下，電表指針即迅速指示在零位，則表示搖表量程正常。

（2）測試時(shí)一般都是由兩人配合進(jìn)行，一人持搖表測試筆接觸電子管電極，并告知所接觸的極間部位;另一人搖動(dòng)搖表（放在水平面上），并告知所測得的數(shù)據(jù)。在同一組電極間需要倒換一次測試筆的“﹢”、“﹣”接頭，看兩次所測得的阻值是否符合規(guī)范數(shù)值的要求。如測出一次阻值高，另一次阻值低，這種現(xiàn)象表明管內(nèi)電極間有毛刺存在或真空度不良，在碳化釷鎢陰極的電子管中，這種現(xiàn)象更為普遍出現(xiàn)。這類電子管一般經(jīng)過打壓和老煉處理后仍可恢復(fù)正常。如兩次測得阻值都很低或電表指針指示零值，說明管子真空度很低或已產(chǎn)生碰極。這是，可通過玻璃殼管注意觀察管內(nèi)是否有輝光放電現(xiàn)象，可細(xì)聽管內(nèi)是否有放電的“噼噼”響聲。已碰極的電子管在測試筆引線接頭（在搖表的接線柱上）上也會(huì)有微弱放電現(xiàn)象。

（3）對(duì)于阻值較低和有異態(tài)現(xiàn)象（有毛刺，活碰極等）的電子管，應(yīng)根據(jù)具體情況采取相應(yīng)的措施進(jìn)行老煉處理。如可用加快搖表的速度，用測試筆頭連接瞬間接觸電極，這樣對(duì)異態(tài)現(xiàn)象較輕的電子管可能恢復(fù)正常。如不能處理好再作冷打壓和老煉處理。

（4）對(duì)管體受潮而造成極間絕緣下降和假碰極的電子管，可用加熱去濕法處理，仍可恢復(fù)正常。

表1 兩種電子管極間絕緣值

管型 兆歐表規(guī)格 陰極與一柵 一柵與二柵 二柵與陽極

FU618F 1000V 200MΩ 200MΩ 1000MΩ

FD003Z 2500V 40MΩ 60MΩ 150MΩ

2.3 電子管的冷打壓

當(dāng)電子管的燈絲不加電壓，而在有關(guān)電極間加入一定值高壓（交流或直流），有意使電極間產(chǎn)生放電（限制放電電流），目的使電子管發(fā)生以下有利的變化;利用放電現(xiàn)象，去掉管內(nèi)電極上的毛刺，免除電子管在高壓電場應(yīng)用時(shí)產(chǎn)生放電;利用離子轟擊陰極上的毛刺和污垢，使其濺散氣化;打壓時(shí)從一電極上分離出來的微粒，被加速轟擊另一電極，也會(huì)產(chǎn)生清除作用;絕緣體表面上的污染在強(qiáng)電場下產(chǎn)生轉(zhuǎn)移或氣化等。因此，電子轟擊能較徹底地促使電極上氧化物的分解和破壞氣體的吸附，從而有效地提高管內(nèi)真空度和電極間耐壓強(qiáng)度。應(yīng)當(dāng)指出，發(fā)射管進(jìn)行“冷打壓”處理，在放電瞬間溫度是很高的，電極表面不但會(huì)產(chǎn)生“吸氣”，而同時(shí)又會(huì)產(chǎn)生“放氣”，這是由于放電瞬間高能氣體離子的轟擊下會(huì)解吸而釋放出氣體，同時(shí)，金屬內(nèi)部氣體亦會(huì)同時(shí)放出。所以“吸氣”和“放氣”這兩個(gè)過程是可逆的，應(yīng)該設(shè)法使吸氣量大于放氣量，此過程就朝吸氣方向發(fā)展，這樣，就能提高管內(nèi)真空度。反之，則會(huì)降低管內(nèi)真空度，因此要合理掌握好程序。冷打壓分：陰極與其他各極間，控制柵與簾柵極間，陽極與其他各極間。冷打壓電子管電極連接方法：根據(jù)不同類型的電子管（三極管或四極管），其電極的連接方法有所不同，DF100A 100KW PSM短波發(fā)射機(jī)中使用的兩種電子管是四極管，現(xiàn)以四極管的電極連接方法為例，如圖1所示。

冷打壓分：陰極與其它各極間，如圖1（a）所示;控制柵與簾柵極間，如圖1（b）所示;陽極與其它各極間，如圖1（c）所示。

圖1 四極管打壓電極連接示意圖

電子管分段冷打壓時(shí)間一般為3分鐘，冷打高壓不宜時(shí)間太長，因?yàn)楦麟姌O在高壓下時(shí)間久了會(huì)產(chǎn)生放氣，這樣會(huì)使其真空度遭到破壞。

2.4 電子管的老煉

（1）電子管燈絲老煉

電子管的燈絲老煉，就是通過加上額定值的燈絲電壓和電流，依靠高溫陰極的熱輻射來加熱內(nèi)吸氣劑和其他零件，從而起到吸收管內(nèi)殘余氣體的作用。因此，管內(nèi)電極和其它輔助零件表面，在冷態(tài)時(shí)會(huì)吸附殘余氣體，受熱后會(huì)解吸出來被吸氣劑吸收，這樣就能提高管內(nèi)真空度。這種方法，對(duì)處理管內(nèi)真空度較低和經(jīng)過多次冷打壓，未能達(dá)到預(yù)期效果的電子管，是一種比較有效的措施。根據(jù)不同管型其老煉方法如下：

首先檢查燈絲引線是否連接好，切忌帶電操作，否則容易造成打火。大功率電子管燈絲加熱功率較大，工作溫度很高，在有關(guān)電極必須采用相應(yīng)的冷卻措施（如風(fēng)冷、水冷和蒸發(fā)冷卻）。在廣播發(fā)射機(jī)上老煉時(shí)，通常都有燈絲調(diào)壓裝置。

電子管的燈絲老煉程序是，先加入燈絲電壓額定值的25%，老煉10分鐘左右，使陰極從冷態(tài)至熱態(tài)有比較充分的穩(wěn)定預(yù)熱時(shí)間。然后再逐步升到額定值的50%，穩(wěn)定老煉5-10分鐘。最后把燈絲電壓升至額定值（全壓）老煉15分鐘。經(jīng)過老煉過程，其真空度和極間耐壓強(qiáng)度都會(huì)有所提高。

（2）電子管高壓老煉

電子管的高壓老煉與“冷打壓”處理的方法有所不同。它是在電子管各電極上加入規(guī)定電壓進(jìn)行的，目的是保證電子管在高壓工作狀態(tài)下電氣性能的穩(wěn)定性。這個(gè)老煉通常是把管子裝在發(fā)射機(jī)上進(jìn)行的。其步驟為：

調(diào)幅老煉的步驟：按正常的開機(jī)操作程序加入各極電壓穩(wěn)定工作后，分段加入調(diào)幅度。經(jīng)驗(yàn)證明，大功率電子管在調(diào)幅度30%左右時(shí)，一般認(rèn)為是管內(nèi)吸氣狀態(tài)最佳階段，為此，這時(shí)應(yīng)穩(wěn)定老煉10-15分鐘。同時(shí)，可以結(jié)合調(diào)試發(fā)射機(jī)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，以便在低調(diào)幅度下有足夠的老煉時(shí)間。一般在調(diào)幅度為50%以下老煉時(shí)異態(tài)現(xiàn)象較少，當(dāng)調(diào)幅度大于50%時(shí)，異態(tài)現(xiàn)象的出現(xiàn)會(huì)增多些，最好每次按5%遞增調(diào)幅度穩(wěn)定老煉5分鐘，當(dāng)超過80%時(shí)遞增幅度應(yīng)放慢，老煉時(shí)間再適當(dāng)延長些，這樣老煉效果更好。

當(dāng)調(diào)幅度加至100%，穩(wěn)定工作后，再用過調(diào)幅信號(hào)（105%），瞬時(shí)沖擊幾次，若無異態(tài)現(xiàn)象，老煉工作即可結(jié)束。

3.小結(jié)

電子管的早期故障率較高，為提高其工作可靠性，電子管必須按規(guī)定程序做可靠性增長工作，如果我們?cè)陔娮庸苌蠙C(jī)使用之前，就將電子管的各種隱患有效發(fā)現(xiàn)和消滅，無疑會(huì)大大減少大功率PSM短波發(fā)射機(jī)臺(tái)外電子管事故的發(fā)生概率，有利于廣播發(fā)射臺(tái)的安全傳輸發(fā)射工作。

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