大功率真空電子管基本性能與高末級的維護(hù)

摘 要：在大功率的短波發(fā)射機(jī)中，仍然廣泛使用著大功率電子管。從維護(hù)角度統(tǒng)計(jì)，每年消耗在電子管上的費(fèi)用仍居其它元器件之首。因此，了解電子管的基本性能，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，合理使用電子管，可以大大延長電子管的壽命，無論對設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行還是提高經(jīng)濟(jì)效益都是十分有效的。

關(guān)鍵詞：真空電子管；基本性能；高末級的維護(hù)方法

中圖分類號：TN11

廣播發(fā)射機(jī)是作為聲音信號（語言和音樂）廣播的發(fā)送技術(shù)設(shè)備。短波發(fā)射機(jī)采用PSM或PDM調(diào)制方式，擔(dān)負(fù)雙邊帶調(diào)幅廣播。頻率范圍為3.2～26.1MHz。其中的核心器件電子管需工作在高電壓、大電流狀態(tài)，起著將直流能量轉(zhuǎn)換成交流能量的作用。

1 電子管的特點(diǎn)

柵極激勵電壓都是由前一級供給的。電子管的屏極回路采用的是調(diào)諧振蕩回路，并且工作在丙類狀態(tài)。屏極電流的導(dǎo)通角θ小于90°，即在柵極信號的每個周期內(nèi)，屏極電流呈脈沖狀。利用諧振回路將高頻的基波分量選出并送往負(fù)載。

2 基本工作原理

在大功率短波發(fā)射機(jī)電子管通常使用陰地接法，即陰極接地（燈絲極接地），在柵極電路中加有直流負(fù)偏壓-Eg。柵極電路又是前級屏極的輸出電路，將前級送來的高頻激勵電壓加在柵極與陰極之間。當(dāng)工作在丙類狀態(tài)時，電子管的柵偏壓很低，小于電子管的截止偏壓Ego，也就是說其絕對值大于截止偏壓的絕對值，即|Eg|>|Ego|。只有信號電壓Ugcosωt大于|Eg|-|Ego|時，電子管才會導(dǎo)通，且屏極電流的導(dǎo)通角θ<90°。即在柵極激勵信號電壓每個周期的大部分時間內(nèi)，屏極電流Ia被截掉，而呈現(xiàn)脈沖狀。

當(dāng)工作在丙類狀態(tài)時，雖然失真很大，但效率很高，屏極電流ia是一串周期性的脈沖。這個周期性的脈沖，可以用傅氏級數(shù)分解式表示即

由上式可見，屏極電流等于直流分量Iao，，基波Ia1，二次諧波Ia2和其他高次諧波分量之和。

若屏極槽路調(diào)諧在激勵電壓的基波，槽路的諧振阻抗用Roe表示，則屏極電路的輸出電壓為：

ua=Roe Ia1cosωt=Ua cosωt

上式中Ua=Roe Ia1為輸出電壓的振幅。

屏極的瞬時電壓為ea=Ea-Ua cosωt。

3 屏極槽路的作用

3.1 槽路的一個作用是：選頻。當(dāng)屏極槽路調(diào)諧于工作頻率時，槽路的等效阻抗Roe是一個純電阻。對于諧波來說，槽路時嚴(yán)重失諧的且等效阻抗是容性的。對高次諧波相當(dāng)于短路。一次，盡管屏極電流脈沖Ia中含有很多諧波分量，但只有基波Ia1才能在槽路中產(chǎn)生足夠的電壓降，而諧波電流在槽路中產(chǎn)生的壓降微乎其微，這也就是槽路具有濾波作用的原因。

3.2 槽路的另一個作用是：阻抗匹配。為了使發(fā)射機(jī)輸出功率最大，在屏極電路中必須接入一個最佳負(fù)載阻抗，此最佳負(fù)載阻抗的數(shù)值是由電子管工作狀態(tài)來確定的。但是實(shí)際的負(fù)載，例如天饋線的輸入阻抗一般并不等于這個最佳負(fù)載，實(shí)際上要小的很多。因此槽路具有能夠把較小的負(fù)載阻抗Rf轉(zhuǎn)換為電子管所需要的最佳阻抗Roe的功能，從而達(dá)到阻抗匹配的目的。

4 電子管各級電源的故障

4.1 由于控制系統(tǒng)失靈而引起的各級整流器不能正常工作而產(chǎn)生的無直流電壓的故障。（如：無偏壓，無簾柵壓，無陽壓和無燈絲電壓故障）

4.2 由于電源本身缺相或者整流器缺臂整流使直流電壓降低，引起電子管工作不正常的故障。（這種故障可從各級直流電壓表來判斷。若整流器輸出電壓只是正常的2/3則可判斷為電源缺相，若為正常電壓5/6可判斷為整流器缺臂。）

4.3 由于隔直電容、濾波電容、絕緣子擊穿、整流器的整流臂或直流暫態(tài)保護(hù)壓敏電阻擊穿而引起的直流電源短路故障。

4.4 電子管柵極回路、簾柵極回路、屏級回路中的阻流圈、限流電阻、防震網(wǎng)絡(luò)或引接線開路而引起的電子管各級電源開路故障。

5 電子管本身故障

碰極故障：柵、陰碰級——一柵與二柵碰極：

（1）死碰極——因電子管內(nèi)部燈絲或者柵極斷絲而產(chǎn)生級間短路。

（2）熱碰極——電子管燈絲或柵極的質(zhì)量問題因電子管工作時內(nèi)部高溫變形而產(chǎn)生擊穿短路，而下機(jī)檢查電子管又正常。

（3）柵、陰碰極的故障現(xiàn)象：碰級管柵流表反打，陰流表劇增，交直流電源過流，機(jī)器掉高壓。柵流反打是因?yàn)榕黾壒軚帕鞅砹鬟^一部分陽流，且與柵流方向相反，故柵流表反打。同時因電子管失去了對簾柵極和陽極正電場的控制作用，因而使陽流急劇增加，陽耗急劇增加使得電子管陽極發(fā)紅。當(dāng)一管碰極后會使激勵信號短路，使激勵信號減小或者為零，而使正常管柵流下降，激勵不足。

判斷方法：如果高末級管子?xùn)艠O碰極，可退激勵、下高壓，留偏壓，加激勵檢查，這時可明顯看出碰極管柵流表反打。

若高前管柵極碰極：可通過面板轉(zhuǎn)換開關(guān)檢查各管的引流，碰極管的陰流增大，而正常管陰流為零?；蛘呓映龈咔靶『型ㄟ^觸摸各管陽極溫度來加以判斷（帶手套觸摸），碰極管溫度特別高。

6 電子管斷絲故障

電子管斷絲故障的現(xiàn)象是：柵流、陰流都為零，電子管陶瓷絕緣屏套無光亮，正常管柵流陰流增大，載波功率有所下降，總簾柵流表減小。當(dāng)一管失效后使得其他正常管的陽極負(fù)載增大，工作狀態(tài)由過壓狀態(tài)向弱過壓或臨界狀態(tài)變化，因而使輸入、輸出功率都有所增加。對采用三只管或四只管并聯(lián)的高末級來說其他總的輸出功率減小不是很多，仍然在正常播出范圍。電子管斷絲失效故障與無燈絲電壓故障現(xiàn)象一致。為區(qū)別是電子管斷絲還是無燈絲電壓，只要用三用表測一下該管的燈絲電壓。若有電壓而燈絲不亮則為管子斷絲應(yīng)立即換管，若無燈絲電壓，應(yīng)立即檢查燈絲電源及該管的燈絲變壓器。若發(fā)現(xiàn)有兩處管燈絲電壓不正常（偏低）可以確定為燈絲變壓器初級電源有缺相的現(xiàn)象。

7 高末級維護(hù)中需要注意的幾個問題

關(guān)于末級打火問題：所謂打火，其表現(xiàn)有三種形式：

（1）火花放電，當(dāng)氣隙兩端電壓達(dá)到氣體擊穿電壓時，氣體失去絕緣作用，將出現(xiàn)發(fā)光和聲響等現(xiàn)象。

（2）局部放電，在不均勻電場中，在導(dǎo)電體曲率較大的地方附近，先發(fā)生局部放電，這往往是發(fā)生火花放電之前。

（3）沿表面爬電，在高電壓的作用下，置于氣體之中的絕緣固體發(fā)生表面爬電或放電現(xiàn)象。

高末級出現(xiàn)打火的原因有以下幾種可能：

（1）元器件耐壓不足。

（2）元器件之間的距離不足。

（3）元器件或接線表面不光滑（如尖端易打火）。

（4）元器件或?qū)Ь€等接觸不良易引起打火。

（5）異常過電壓引起的打火等。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃毓龍，孫慶有.廣播電視發(fā)送技術(shù)[M].北京：北京廣播學(xué)院出版社，1987.

[2]馮秉銓，黃貫光.無線電發(fā)送設(shè)備[M].北京：人民教育出版社，1964.

作者簡介：劉剛（1981-），男，吉林人，班長，助理工程師，大專，研究方向：局域網(wǎng)、廣播電視接收、信息自動化等。

作者單位：國家新聞出版廣電總局2024臺，黑龍江佳木斯 154000