大功率真空電子管的檢查和老煉

劉萍

(國家新聞出版廣電總局724臺,陜西岐山 722400)

大功率真空電子管的檢查和老煉

劉萍

(國家新聞出版廣電總局724臺,陜西岐山 722400)

本文結(jié)合實際工作情況,主要介紹大功率電子管的檢查和老煉方法。

發(fā)射管 電極的通路和開路 電極間的絕緣 冷打壓

在大功率的短波發(fā)射機中,目前仍廣泛使用著大功率電子管。我們作為短波發(fā)射臺站,從歷年維護統(tǒng)計中發(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,合理檢查、老煉和使用電子管,可以大大延長電子管的壽命,對設(shè)備的穩(wěn)定運行也有很大作用。

我們臺使用的電子管都是發(fā)射管,就是用來產(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,我們簡稱發(fā)射管。

目前我們DF100A型PSM短波發(fā)射機中,每部發(fā)射機使用兩只發(fā)射管,分別在射頻放大末前級和高末級使用。末前管管型有:進口管4CX-3000A型四極管、國產(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)計可用作甲乙1類線性放大器,以對音頻或射頻進行放大。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。該管也可用作丙類放大器和屏極調(diào)制的高頻功率放大器。它是強制風(fēng)冷管,最大陽極損耗額定值3500W。高末管管型有:進口管4CV100000C型四極管,國產(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)冷卻陽極結(jié)構(gòu)。最大陽極耗散功率達(dá)100kW,該管可用于C類射頻放大或震蕩,AB類線性放大、AB類推挽音頻放大或調(diào)制,板簾同調(diào)C類射頻放大,在100KW脈沖階梯調(diào)制(PSM)短波發(fā)射機中,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路

發(fā)射管電極的通路和開路檢查,通常使用三用表或者絕緣表搖表來測試,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,三用表指示的電阻數(shù)值很小(接近零位),如果阻值很大(或者指針無讀數(shù))時,則表示燈絲已斷。

(2)測量電極間開路:發(fā)射管各電極間(如陰極與柵極間、柵極與簾柵間,簾柵柵極與陽極間)正常時是處于開路狀態(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,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)進行清潔處理和經(jīng)過老煉后,再進行測試,以判別好壞。

圖1 交流打壓示意圖

1.2 測量電極間的絕緣性能

這項工作是測量發(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,其測量內(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)

簾柵極與陽極間絕緣阻值(Rg2a)

測量時通常采用兆歐表(搖表)來進行檢驗。

使用搖表測量絕緣阻值的要求和方法:

(1)測試前應(yīng)先檢驗一下?lián)u表量程是否正常,其方法是先以額定轉(zhuǎn)速(120r/min)空載搖動電機,這時指針應(yīng)該指示最大值(“∞”),然后降低搖速將兩根測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)測試時一般都是兩人配合進行,一人待搖表測試筆接觸發(fā)射管電極,并告知所接觸的極簡部位;另一人搖動搖表(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表筆的“+”、“-”接頭,視兩次所測的阻值是否符合規(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)。這類發(fā)射管一般經(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位,說明管子真空度很低或已產(chǎn)生碰極。這時,金屬陶瓷管可細(xì)聽管內(nèi)是否有放電的“噼噼”的響聲。已碰極的發(fā)射管在測試筆引線接頭(在搖表的接線柱上)上也會有微弱的放電現(xiàn)象。

(3)對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)射管在高壓電場應(yīng)用時產(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;打壓時從一電極上分離出來的微粒,被加速轟擊另一電極,也會產(chǎn)生清除作用;絕緣體表面上的污染在強電場下產(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度。應(yīng)當(dāng)指出,發(fā)射管進行“冷打壓”處理,在放電瞬間溫度是很高的,電極表面不但會產(chǎn)生“吸氣”,而同時又會產(chǎn)生“放氣”,這是由于放電瞬間高能氣體離子的轟擊下會解吸而釋放出氣體,同時,金屬內(nèi)部氣體亦會同時放出。所以“吸氣”和“放氣”這兩個過程是可逆的,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,則會降低管內(nèi)真空度,因此,要合理掌握好老煉程序。

目前我臺對發(fā)射管的打壓操作是如下進行的:

使用儀器:YDJ交流型試驗變壓器、XC型控制箱

安全措施:

(1)打壓試驗現(xiàn)場應(yīng)裝設(shè)遮攔, 遮攔與試驗設(shè)備部分應(yīng)有足夠安全距離。

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

注意事項:打壓試驗完后必須用放電棒將儲藏的電荷放掉。

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“輸入”和測試儀器“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:確定儀器電源開關(guān)處在“OFF(關(guān))”位置;在打壓前,要將測試儀器保護電流設(shè)定在10A;儀器上調(diào)壓開關(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)備及被測器件連接正確后,開始加電壓測試。

(5)按下“開始”按鈕,然后緩慢旋轉(zhuǎn)調(diào)壓開關(guān)至所需電壓。

(6)打壓過程中,要仔細(xì)觀察,詳細(xì)記錄。

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

(8)打壓試驗完后必須用放電棒將儲藏的電荷放掉。

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)入庫前按要求進行打壓試驗并做好記錄。

(2)交流打壓試驗電壓:按0.7×試驗峰值電壓進行打壓（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)時會吸附有殘余氣體,受熱后會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)射機上老煉時,通常都有燈絲調(diào)壓裝置,如沒有調(diào)壓裝置時最好另裝調(diào)壓器進行調(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)延長老煉時間。

總之,發(fā)射管經(jīng)過上述老煉過程,其真空度和極間耐壓強度都會有所提高,這時,可用搖表檢查極間絕緣阻值。但是,老煉完的的發(fā)射管要停放一段時間后進行測量。

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。這個老煉通常是把管子裝在發(fā)射機上進行的,其步驟為:

圖4

調(diào)幅老煉的步驟:按正常的開機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)驗證明,大功率發(fā)射管在調(diào)幅度30%左右時,一般認(rèn)為是管內(nèi)吸氣狀態(tài)的最佳時段,為此,這時,應(yīng)穩(wěn)定老練10～15分鐘。同時,可以結(jié)合調(diào)試發(fā)射機各項技術(shù)指標(biāo),以便在低調(diào)幅度下有足夠的老煉時間,一般在調(diào)幅度為50%以下老煉時異態(tài)現(xiàn)象較少,當(dāng)調(diào)幅度大于50%時,異態(tài)現(xiàn)象的出線會增多些,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%時遞增調(diào)幅度放慢,老煉時間再適當(dāng)延長些,這樣效果會更好。

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

發(fā)射管的各項老煉工作,都要根據(jù)不同類型和設(shè)備電路的具體要求來進行。有些管型經(jīng)過加燈絲老煉后,以后各個步驟就能順利通過。有些發(fā)射管經(jīng)過冷打壓后,可直接在調(diào)幅級上使用。但是,質(zhì)量較差的發(fā)射管,在每項老煉程序中都要小心謹(jǐn)慎地進行,如適當(dāng)放慢老煉步驟和延長老煉時間,都會取得預(yù)期的效果。

2 在維護中發(fā)現(xiàn)的問題及注意事項

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,維護管理工作,力爭做到高可靠、長壽命、寬頻帶。

(1)外觀檢查,打開包裝,大型電真空器件的檢驗需進行“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,有無脫落。對于陽極不平整的管子必須進行校正才能上機老煉,因為在以前設(shè)備使用過程中曾因為陽極不平整,和電暈環(huán)接觸不良,存在縫隙,經(jīng)過一段時間使用,在設(shè)備運行中出現(xiàn)頻繁打火,過荷,設(shè)備無法播出等情況。對于此類問題,及時聯(lián)系廠家,對其工藝提出建議,對已有管子逐一進行校正,實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、無塵、保溫、防潮的倉庫里,存放整齊,分類分架妥善保管,要防止風(fēng)吹、雨侵,防塵和蟲子等侵蝕。庫房要求必須干燥,濕度不能超標(biāo),有條件的可將真空器件存放在專用的恒溫除濕柜中,保證管子隨時上機均能夠正常運行。大型真空器件庫的溫度應(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、維護管理,指定專人負(fù)責(zé),如燒燈絲、老煉、打壓和定期統(tǒng)計壽命等項工作,對存放的電子管定期進行打壓。

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

(5)倉庫及機房備份的大型電真空器件,應(yīng)及時上機使用,做到“先進先發(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,經(jīng)機房一級主管批準(zhǔn)停用。大型電真空器件除作一般性檢驗外,應(yīng)及時上機作動態(tài)試驗。

(7)對已上機使用的管子,定期測試燈絲電壓、電流,對于變化較大的進行分析,查找原因,及時處理或者更換,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,如長期超出額定工作電壓,會縮短管子工作壽命,同時,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)日常運行中,多注意管子工作狀態(tài),及時調(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,做好細(xì)致的維護工作,可大大延長管子的使用壽命,提高設(shè)備的穩(wěn)定運行,更好的為安全播音做出貢獻。