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(zhǎng)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(lái)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(zhǎng)電子管的使用壽命，無(wú)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?yè)p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(lái)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(zhǎng)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(lái)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(wú)腐蝕性揮發(fā)物的場(chǎng)所，嚴(yán)禁倒置、臥放、翻滾和撞擊電子管包裝箱。如長(zhǎng)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(yáng)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(wú)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(lái)測(cè)試，一般方法如下：

（1）測(cè)量燈絲通路：測(cè)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?。ń咏阄唬?，如阻值很大時(shí)，則表示燈絲已斷路。

（2）測(cè)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(yáng)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(cè)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(cè)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(cè)量時(shí)通常采用兆歐表（搖表）來(lái)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)試時(shí)一般都是由兩人配合進(jìn)行，一人持搖表測(cè)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(cè)得的數(shù)據(jù)。在同一組電極間需要倒換一次測(cè)試筆的“﹢”、“﹣”接頭，看兩次所測(cè)得的阻值是否符合規(guī)范數(shù)值的要求。如測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(yáng)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(chǎng)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(lái)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(chǎng)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(yáng)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(yáng)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(zhǎng)，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(lái)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(lái)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(zhǎng)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(wú)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(zhǎng)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(wú)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。

參考文獻(xiàn)

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