劉萍

(國(guó)家新聞出版廣電總局724臺(tái),陜西岐山 722400)

大功率真空電子管的檢查和老煉

劉萍

(國(guó)家新聞出版廣電總局724臺(tái),陜西岐山 722400)

本文結(jié)合實(shí)際工作情況,主要介紹大功率電子管的檢查和老煉方法。

發(fā)射管 電極的通路和開(kāi)路 電極間的絕緣 冷打壓

在大功率的短波發(fā)射機(jī)中,目前仍廣泛使用著大功率電子管。我們作為短波發(fā)射臺(tái)站,從歷年維護(hù)統(tǒng)計(jì)中發(fā)現(xiàn),每年都要消耗好多只電子管。因此,了解電子管的基本性能,結(jié)構(gòu)特點(diǎn),合理檢查、老煉和使用電子管,可以大大延長(zhǎng)電子管的壽命,對(duì)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行也有很大作用。

我們臺(tái)使用的電子管都是發(fā)射管,就是用來(lái)產(chǎn)生或者放大電磁振蕩以獲得一定輸出功率的電子管,習(xí)慣上,我們簡(jiǎn)稱(chēng)發(fā)射管。

目前我們DF100A型PSM短波發(fā)射機(jī)中,每部發(fā)射機(jī)使用兩只發(fā)射管,分別在射頻放大末前級(jí)和高末級(jí)使用。末前管管型有:進(jìn)口管4CX-3000A型四極管、國(guó)產(chǎn)景光4CX-3000A型四極管、旭光FU618F型四極管,這幾種管子都是陶瓷/金屬功率四極管,它設(shè)計(jì)可用作甲乙1類(lèi)線性放大器,以對(duì)音頻或射頻進(jìn)行放大。它具有低互調(diào)失真特性,特別適合單邊帶方式工作,在單邊帶方式下管子工作在甲乙1類(lèi)是產(chǎn)生的最小功率輸出為5000W,其三階互調(diào)失真至少為-32db,五階互調(diào)失真為-37db。該管也可用作丙類(lèi)放大器和屏極調(diào)制的高頻功率放大器。它是強(qiáng)制風(fēng)冷管,最大陽(yáng)極損耗額定值3500W。高末管管型有:進(jìn)口管4CV100000C型四極管,國(guó)產(chǎn)京東方FU3124ZA型四極管,旭光FD003Z型四極管;它們都是大功率金屬-陶瓷四極管,具有碳化釷鎢陰極,柵極(簾柵),蒸發(fā)冷卻陽(yáng)極結(jié)構(gòu)。最大陽(yáng)極耗散功率達(dá)100kW,該管可用于C類(lèi)射頻放大或震蕩,AB類(lèi)線性放大、AB類(lèi)推挽音頻放大或調(diào)制,板簾同調(diào)C類(lèi)射頻放大,在100KW脈沖階梯調(diào)制(PSM)短波發(fā)射機(jī)中,廣泛使用。

1 檢查、老煉大功率真空電子管的方法

1.1 檢查電極的通路和開(kāi)路

發(fā)射管電極的通路和開(kāi)路檢查,通常使用三用表或者絕緣表?yè)u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)值很小(接近零位),如果阻值很大(或者指針無(wú)讀數(shù))時(shí),則表示燈絲已斷。

(2)測(cè)量電極間開(kāi)路:發(fā)射管各電極間(如陰極與柵極間、柵極與簾柵間,簾柵柵極與陽(yáng)極間)正常時(shí)是處于開(kāi)路狀態(tài),用三用表指示應(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了,但是,應(yīng)當(dāng)注意,一些發(fā)射管的電極(如陰極和柵極間,柵極和簾柵極間)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(guò)老煉后,再進(jìn)行測(cè)試,以判別好壞。

圖1 交流打壓示意圖

1.2 測(cè)量電極間的絕緣性能

這項(xiàng)工作是測(cè)量發(fā)射管電極間絕緣阻值,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。以四極管為例,其測(cè)量?jī)?nèi)容包括:

柵極與陰極間絕緣阻值(Rg1k)

柵極與簾柵極間絕緣阻值(Rg1g2)

簾柵極與陽(yáng)極間絕緣阻值(Rg2a)

測(cè)量時(shí)通常采用兆歐表(搖表)來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)。

使用搖表測(cè)量絕緣阻值的要求和方法:

(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)指針應(yīng)該指示最大值(“∞”),然后降低搖速將兩根測(cè)試表筆瞬間短接一下,電表指針即迅速指示為零位,則表示搖表量程正常。

(2)測(cè)試時(shí)一般都是兩人配合進(jìn)行,一人待搖表測(cè)試筆接觸發(fā)射管電極,并告知所接觸的極簡(jiǎn)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)試表筆的“+”、“-”接頭,視兩次所測(cè)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”存在或者真空度不良,在碳化釷鎢陰極的發(fā)射管中,這種現(xiàn)象更為普遍出現(xiàn)。這類(lèi)發(fā)射管一般經(jīng)過(guò)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位,說(shuō)明管子真空度很低或已產(chǎn)生碰極。這時(shí),金屬陶瓷管可細(xì)聽(tīng)管內(nèi)是否有放電的“噼噼”的響聲。已碰極的發(fā)射管在測(cè)試筆引線接頭(在搖表的接線柱上)上也會(huì)有微弱的放電現(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)的發(fā)射管,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)象較輕的發(fā)射管可能恢復(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”的發(fā)射管,可用加熱去濕法處理,仍可恢復(fù)正常。

1.3 靜態(tài)老練方法

發(fā)射管的靜態(tài)老煉方法,通?？煞譃椤袄浯驂骸薄艚z老練和高壓老煉三個(gè)主要步驟。

1.3.1 冷打壓處理

當(dāng)發(fā)射管的燈絲不加電壓,而在有關(guān)電極間加入一定值高壓(交流或直流),有意使電極產(chǎn)生放電(限制放電電流),目的是使發(fā)射管發(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,免除發(fā)射管在高壓電場(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(guò)程是可逆的,應(yīng)該設(shè)法使吸氣量大于放氣量,此過(guò)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,要合理掌握好老煉程序。

目前我臺(tái)對(duì)發(fā)射管的打壓操作是如下進(jìn)行的:

使用儀器:YDJ交流型試驗(yàn)變壓器、XC型控制箱

安全措施:

(1)打壓試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)裝設(shè)遮攔, 遮攔與試驗(yàn)設(shè)備部分應(yīng)有足夠安全距離。

(2)注意設(shè)備和人身安全; 必須兩人以上進(jìn)行,注意監(jiān)護(hù)、呼應(yīng)、復(fù)查。

注意事項(xiàng):打壓試驗(yàn)完后必須用放電棒將儲(chǔ)藏的電荷放掉。

操作方法(如圖1):

(1)首先要做好儀器設(shè)備的連接:使用軟銅帶接地,然后接好連線;黑線(“接地”相連);黃線(兩根,“儀表”相連);紅線、綠線(打壓機(jī)“輸入”和測(cè)試儀器“輸出”相連);高壓線(連接放電球下端螺桿和真空件需要接高壓處)（如圖2）

(2)調(diào)試儀表:確定儀器電源開(kāi)關(guān)處在“OFF(關(guān))”位置;在打壓前,要將測(cè)試儀器保護(hù)電流設(shè)定在10A;儀器上調(diào)壓開(kāi)關(guān)應(yīng)該旋轉(zhuǎn)在最低處,避免加電就有高壓產(chǎn)生（如圖3）。

(3)電子管陰極、柵極、簾柵極短路接高壓,屏極接地。

(4)確定儀器設(shè)備及被測(cè)器件連接正確后,開(kāi)始加電壓測(cè)試。

(5)按下“開(kāi)始”按鈕,然后緩慢旋轉(zhuǎn)調(diào)壓開(kāi)關(guān)至所需電壓。

(6)打壓過(guò)程中,要仔細(xì)觀察,詳細(xì)記錄。

(7)打壓試驗(yàn)完畢后,將調(diào)壓器手輪回至零位,按“停止”按鈕,關(guān)斷電源開(kāi)關(guān)。

(8)打壓試驗(yàn)完后必須用放電棒將儲(chǔ)藏的電荷放掉。

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn):

(1)高前電子管打壓額定值:8KV。

(2)高末電子管打壓額定值:40KV。

要求:

(1)入庫(kù)前按要求進(jìn)行打壓試驗(yàn)并做好記錄。

(2)交流打壓試驗(yàn)電壓:按0.7×試驗(yàn)峰值電壓進(jìn)行打壓（如圖4）。

1.3.2 發(fā)射管燈絲老煉

發(fā)射管的燈絲老煉,就是通過(guò)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)加熱管內(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)吸附有殘余氣體,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(guò)多次冷打壓,未能達(dá)到預(yù)期效果的發(fā)射管,是一種比較有效的措施。根據(jù)不同的管型其老煉方法如下:

圖2

圖3

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,中小功率發(fā)射管的燈絲功率小,通?？芍苯永迷O(shè)備上的燈絲變壓器加壓老練。而大功率的發(fā)射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,如沒(méi)有調(diào)壓裝置時(shí)最好另裝調(diào)壓器進(jìn)行調(diào)節(jié),升壓步驟可平滑逐漸上升或者分檔加壓老煉。

發(fā)射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。質(zhì)量較差的發(fā)射管可適當(dāng)延長(zhǎng)老煉時(shí)間。

總之,發(fā)射管經(jīng)過(guò)上述老煉過(guò)程,其真空度和極間耐壓強(qiáng)度都會(huì)有所提高,這時(shí),可用搖表檢查極間絕緣阻值。但是,老煉完的的發(fā)射管要停放一段時(shí)間后進(jìn)行測(cè)量。

1.3.3 發(fā)射管的高壓老煉

發(fā)射管的高壓老練與“冷打壓”處理方法有所不同。它是在發(fā)射管各電極上加入規(guī)范的電壓進(jìn)行的,目的是保證發(fā)射管在高壓工作狀態(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:

圖4

調(diào)幅老煉的步驟:按正常的開(kāi)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,大功率發(fā)射管在調(diào)幅度30%左右時(shí),一般認(rèn)為是管內(nèi)吸氣狀態(tài)的最佳時(shí)段,為此,這時(shí),應(yīng)穩(wěn)定老練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)象的出線會(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(guò)80%時(shí)遞增調(diào)幅度放慢,老煉時(shí)間再適當(dāng)延長(zhǎng)些,這樣效果會(huì)更好。

當(dāng)調(diào)幅度加至100%,穩(wěn)定工作后,再用過(guò)調(diào)幅度(105%),瞬間沖擊幾次,若無(wú)異態(tài)現(xiàn)象,老煉工作即可結(jié)束。

發(fā)射管的各項(xiàng)老煉工作,都要根據(jù)不同類(lèi)型和設(shè)備電路的具體要求來(lái)進(jìn)行。有些管型經(jīng)過(guò)加燈絲老煉后,以后各個(gè)步驟就能順利通過(guò)。有些發(fā)射管經(jīng)過(guò)冷打壓后,可直接在調(diào)幅級(jí)上使用。但是,質(zhì)量較差的發(fā)射管,在每項(xiàng)老煉程序中都要小心謹(jǐn)慎地進(jìn)行,如適當(dāng)放慢老煉步驟和延長(zhǎng)老煉時(shí)間,都會(huì)取得預(yù)期的效果。

2 在維護(hù)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及注意事項(xiàng)

大型電真空器件是廣播技術(shù)設(shè)備使用的重要元件之一,重視和做好大型電真空器件的壽命統(tǒng)計(jì),維護(hù)管理工作,力爭(zhēng)做到高可靠、長(zhǎng)壽命、寬頻帶。

(1)外觀檢查,打開(kāi)包裝,大型電真空器件的檢驗(yàn)需進(jìn)行“四查”,即查外觀、查結(jié)構(gòu)、查電極、查絕緣。首先查看管子是否有損壞,碰撞,變形,各極是否完好,有無(wú)脫落。對(duì)于陽(yáng)極不平整的管子必須進(jìn)行校正才能上機(jī)老煉,因?yàn)樵谝郧霸O(shè)備使用過(guò)程中曾因?yàn)殛?yáng)極不平整,和電暈環(huán)接觸不良,存在縫隙,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間使用,在設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)頻繁打火,過(guò)荷,設(shè)備無(wú)法播出等情況。對(duì)于此類(lèi)問(wèn)題,及時(shí)聯(lián)系廠家,對(duì)其工藝提出建議,對(duì)已有管子逐一進(jìn)行校正,實(shí)在不能使用的返廠更換。

(2)存放必須注意環(huán)境溫濕度,大型電真空器件應(yīng)存放在干燥、無(wú)塵、保溫、防潮的倉(cāng)庫(kù)里,存放整齊,分類(lèi)分架妥善保管,要防止風(fēng)吹、雨侵,防塵和蟲(chóng)子等侵蝕。庫(kù)房要求必須干燥,濕度不能超標(biāo),有條件的可將真空器件存放在專(zhuān)用的恒溫除濕柜中,保證管子隨時(shí)上機(jī)均能夠正常運(yùn)行。大型真空器件庫(kù)的溫度應(yīng)控制在5℃～40℃之間,濕度不大于70%。

(3)大型電真空器件的使用、維護(hù)管理,指定專(zhuān)人負(fù)責(zé),如燒燈絲、老煉、打壓和定期統(tǒng)計(jì)壽命等項(xiàng)工作,對(duì)存放的電子管定期進(jìn)行打壓。

(4)大型電子管入庫(kù)后開(kāi)始建立“電子管卡片”,詳細(xì)記錄使用壽命和維護(hù)情況,直至報(bào)廢后止。

(5)倉(cāng)庫(kù)及機(jī)房備份的大型電真空器件,應(yīng)及時(shí)上機(jī)使用,做到“先進(jìn)先發(fā)、先領(lǐng)先用“和新老管配用,提高電子管的使用壽命率。

(6)大型電真空器件應(yīng)以使用到壽命終了為原則,如由于壽命過(guò)老,發(fā)射不足和出現(xiàn)其他異態(tài)現(xiàn)象,已影響到播音效果時(shí),經(jīng)機(jī)房一級(jí)主管批準(zhǔn)停用。大型電真空器件除作一般性檢驗(yàn)外,應(yīng)及時(shí)上機(jī)作動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。

(7)對(duì)已上機(jī)使用的管子,定期測(cè)試燈絲電壓、電流,對(duì)于變化較大的進(jìn)行分析,查找原因,及時(shí)處理或者更換,保證播音質(zhì)量。嚴(yán)格要求燈絲電壓電流的穩(wěn)定性,根據(jù)外電及時(shí)調(diào)整變壓器,使其輸出電壓穩(wěn)定合格,不超出額定值,如長(zhǎng)期超出額定工作電壓,會(huì)縮短管子工作壽命,同時(shí),工作電壓也不能太低,使其工作狀態(tài)不好,必須始終使其保持最佳工作電壓,保持最佳工作狀態(tài),才能使其輸出最大功率。

(8)日常運(yùn)行中,多注意管子工作狀態(tài),及時(shí)調(diào)整管子工作狀態(tài),保證最佳工作狀態(tài),從而保質(zhì)保量完成播音任。

掌握大功率真空電子管的檢查和老煉方法及注意事項(xiàng),做好細(xì)致的維護(hù)工作,可大大延長(zhǎng)管子的使用壽命,提高設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行,更好的為安全播音做出貢獻(xiàn)。