TSW2500型500kW短波發(fā)射機真空器件的維護

段軍宏

摘 要：文章主要介紹了TSW2500型文章主要介紹了TSW2500型500kW短波發(fā)射機真空器件（電子管，真空電容）的原理、高壓測試方法、上機老煉過程、燈絲調壓器的設置方法和平時維護過程中的注意事項。

關鍵詞：真空器件；電子管；真空電容；燈絲調壓器；上機老煉

1 概述

瑞士THALES公司生產的TSW2500型500kW短波發(fā)射機是目前世界上最先進的短波發(fā)射機。該型發(fā)射機運行穩(wěn)定，操作方便，自動化程度高，射頻電路設計簡潔、可靠，整機采用兩只電子管，輸出網(wǎng)絡采用3π網(wǎng)絡結構，損耗低、效率高、故障率低。目前，是我們廣播發(fā)射覆蓋的主力機型之一。從近十年的維護可以得出結論：發(fā)射機房的故障率和停播時間來看百分之八十都與真空器件有關，因此，真空器件的維護是我們工作的重點。TSW2500型500kW短波發(fā)射機有兩個電子管（高前電子管CTK12-1和高末電子管TH576），真空電容13個（容量分別為1300PF和1000PF）。

2 大型真空電子管的維護

發(fā)射機高前電子管CTK12-1是用來給發(fā)射機末級提供激勵的，高前電子管CTK12-1是只三極管（陰極，柵極，屏極），采用柵地線路（柵極接地），輸出功率3kW到4kW，該管目前已經(jīng)國產化。高前電子管CTK12-1結構簡單，工作狀態(tài)穩(wěn)定，故障率低，維護簡單（主要以清潔為主）。發(fā)射機高末電子管TH576則不同，發(fā)射機末級管采用進口TH576電子管，價格非常昂貴，高末電子管TH576是只四極管（陰極，柵極，簾柵極，屏極）。進口TH576的柵極和簾柵極均采用熱解石墨柵，兩者形狀完全相同，大小不一，采用熱解石墨柵好處非常多，它們不易變形發(fā)生碰極現(xiàn)象，石墨柵縱向、橫向電阻率差別很大，單方向電子發(fā)射性好，熱膨脹系數(shù)小，能抵擋瞬態(tài)過荷不易損壞，有效延長了電子管的使用壽命。對每一個新的電子管和超過三個月沒有使用的電子管在上機之前必須按這些程序進行高壓測試。測試前要將電子管安裝在一個絕緣架，電子管的管體要保持干凈，尤其是電子管的介質絕緣部分，以防止管外爬電，造成意想不到的意外損壞，將電極外引線架空，并且相互之間不要碰撞，以免造成短路。測試方法如下：

（1）歐姆表檢查燈絲是否斷了，以及各電極之間是否有短路。

（2）用2500V搖表檢查屏-簾柵；簾柵-控制柵；控制柵-陰極間的絕緣，搖表測試時電子管各極接法同下面打壓測試的接法一樣。屏-簾柵；簾柵-控制柵；控制柵-陰極間的絕緣搖測結果都大于20MΩ，方可進行高壓測試。

3 高壓測試俗稱電極冷打壓。

3.1 屏-簾柵（使用直流高壓試驗器如國產YD5013型）

高壓發(fā)生器一端接屏極；另一端接在簾柵、控制柵和陰極用短接線短接后的任一極上。逐漸加壓，直到達到60kV DC，在升高電壓期間可以觀察到一些閃絡，但是在達到60kV并停留持續(xù)3分鐘，其中連續(xù)2分鐘，不應發(fā)生閃絡。將高壓試驗器兩接頭倒換位置，并重新再做一次。

3.2 屏-簾柵（使用交流高壓試驗器如國產YD5013型）

電子管的控制柵、簾柵和陰極短接后，接交流高壓試驗器的火線端，屏極接另一端。逐漸加壓，直到達到峰值60kV AC，加壓期間可以觀察到一些閃絡，達到60kV峰值AC時，停留3分鐘時，其中連續(xù)2分鐘，不應發(fā)生閃絡。

3.3 簾柵-控制柵（交流或直流高壓試驗器）

將屏極接地。簾柵接試驗器一端，控制柵與陰極短接后接試驗器另一端。

逐漸加壓至5kV（直流或交流有效值），停留3分鐘時，其中連續(xù)2分鐘，不應發(fā)生閃絡。使用直流試驗器時，還要倒換兩個接線位置，并重新再測一次。

最大泄漏電流：2mA。

3.4 控制柵-陰極（交流或直流高壓試驗器）

將屏極接地。簾柵和控制柵短接起來后接試驗器一端，陰極接試驗器另一端。逐漸加壓至5kV（直流或交流有效值），停留3分鐘時，其中連續(xù)2分鐘，不應發(fā)生閃絡。用直流試驗還要倒頭重做一遍。最大泄漏電流：2mA。

用60kV時，高壓試驗器最大電流設定為30mA。

用5kV時，高壓試驗器最大電流設定為10mA。

打壓時電子管各極接線法如圖1。

電極冷打壓是非常重要的。第一，可進一步鑒別發(fā)射管是否漏氣。第二，能消除管內毛刺，管內毛刺的存在會降低電子管的耐壓強度，電子管不能使用或不能正常使用，增加上機使用的困難。第三，提高電極間的絕緣性能和耐壓性能。第四，有助于改善真空度。冷打壓時，毛刺被打掉，打掉的毛刺向四處濺散，在濺散的過程中將一些余氣吸掉，使真空度提高。第五，減少電子管動態(tài)工作時的閃絡。電子管工作時，不應出現(xiàn)管內打火現(xiàn)象，一旦發(fā)生高電壓打火，就有可能掉高壓，甚至擊穿電子管和發(fā)射機的其他部件，影響發(fā)射機的安全工作。電子管使用之前先打掉毛刺，就可以避免由于毛刺引起的管內閃絡。從以上可以看出電極冷打壓有很多好處，它是減少發(fā)射管故障，延長其壽命的有效方法，也是減少發(fā)射機故障率的有效方法。以上這些測試完好后，末級電子管就進行上機老練。無論是新的電子管還是已經(jīng)使用過的電子管上機之前，都要對電子管的各極進行清潔，要使用無水酒精進行清潔，除了清潔電子管外，還有清潔電子管的管座，仔細檢查管座上的彈簧片是否斷裂變形。電子管和管座清潔結束后，還要清潔管座的所有接觸處。檢查所有接觸簧片及簾柵環(huán)，然后在電子管各極與管座彈簧片相接觸處均勻抹上一層凡士林。安裝電子管時，電子管的中軸線要在垂直位置，才能使電子管正常工作。末級電子管新管上機充分老練工作非常重要，要特別重視，新管老練不好，播音中電子管會不停地過負荷，次數(shù)多了內部電極釋放氣體，電子管真空度會下降，這時發(fā)射機必須降低功率工作。此外，電子管經(jīng)過老練，能減少管內余氣，從而提高真空度，還能激活陰極，穩(wěn)定和提高陰極放射電子的能力，穩(wěn)定電子管的電參數(shù)。正常老練電子管加黑燈絲應不間斷1小時，全燈絲狀態(tài)再加5小時，然后開功率150kW，之后每小時升100kW，升足功率1小時后，利用發(fā)射機上音頻處理器加單音頻信號，不斷提升調幅度至100%，老練處理結束。老練時，若中途發(fā)生異常，如管內閃絡，打火，高壓跳閘等，應退一檔老練，并延長老練時間，也可以多次反復老練，直至老練合格。老練后對于新上機電子管燈絲電壓的調整很重要，電子管的壽命直接和陰極溫度密切聯(lián)系，電子管燈絲電壓越高在燈絲上產生的溫度也就越高，如果溫度太高，電子管壽命會降低，如果燈絲電壓過低，燈絲發(fā)熱不夠，雖然電子管使用壽命會延長，但因發(fā)射電子不足，會引起發(fā)射機失真度增大，同時發(fā)射機功率難以開足500kW，輸出功率不能達到額定值，所以在發(fā)射機維護過程中，技術人員很多精力要放在電子管燈絲電壓的管理上，對一個新上機的電子管，首先全燈絲設置在18V工作200小時，待充分激活電子管的燈絲，然后降低至17.6V左右長期工作（以不引起音頻失真為限），既滿足發(fā)射機指標要求，又有效延長電子管的使用壽命。如果末級電子管在機上工作時頻繁出現(xiàn)過流，說明該電子管的真空度已經(jīng)不好，應該下機進行交流打壓處理。末級電子管長時間超壽命工作，陰極老化后，在外電壓不變情況下，燈絲電壓升不足，末級屏流小，可適當提高紅燈絲電壓比例。

4 真空電容器的維護

在發(fā)射機中作為調諧元件，要承受一定機械力、大電流、高電壓，并且在不同頻率下，電容容量不同，電容上承受的電壓和允許通過的電流是不同的，工作情況較為復雜，屬于貴重易損器件，維護檢修中主要存在打壓檢驗的問題，直流打壓車一般檢驗電容耐壓，交流打壓車可以打真空度，打壓時應先將電容逆時針旋轉到頭，即在電容最大容量狀態(tài)下打壓。我們大部分臺站使用的是直流打壓車，對于一個即將上機的電容來講是可以的，但工作中不可避免會出現(xiàn)電容真空度下降的問題，這就需要我們使用交流打壓車來打壓，利用交流極性的變換可以慢慢消除余氣（注意使用高阻值限流電阻100kΩ）。國外電容上標稱為30kV/50kV，30kV指工作值，50kV指最大值，說明書上規(guī)定直流打壓應打電容最大值的60%，即50×60%=30kV，打壓時注意要交換極性。交流打壓時應參照說明書的一個曲線表，50kV的最大標稱值，對應交流打壓應為40kV。電容經(jīng)打壓測試合格，存放超過半年要重新打壓，因為所有真空器件長時間存放或多或少都會存在有漏氣現(xiàn)象。

5 結束語

TSW2500型500kW短波發(fā)射機真空器件是該型發(fā)射機中最貴重易出現(xiàn)故障的元件。發(fā)射機末級管進口TH576電子管是進口的，價格在一百多萬人民幣，非常昂貴，我們與外國廠家簽定的合同是每一只TH576電子管加高壓時間是5000小時，但經(jīng)過我們的努力維護后好多TH576電子管加高壓時間達到了2萬小時，既為國家節(jié)約了資金，又穩(wěn)定了安全播音，真是一舉兩得。作為我們一線的維護人員，應當努力掌握真空器件的原理和維護注意要項，為安全播音夯實基礎。

參考文獻

[1]田第木，戴正武，張振貴.大型發(fā)射管實用維修手冊[M].中國廣播電視出版社，1994.

[2]（英）Morgan Jones.電子管放大器[M].薛國維，譯.人民郵電出版社，2013.

[3]鄭國川.電子管手冊[M].福建科學技術出版社，2009.

[4]TSW250型500kW短波發(fā)射機維護手冊[S].國家廣電總局無線局，2005.