趨膚效應(yīng)對DF100A PSM發(fā)射機(jī)射頻槽路的影響及維護(hù)對策

張建林　徐軍

摘 要：該文從趨膚效應(yīng)的概念及產(chǎn)生的原因入手，它是當(dāng)交流電流通過導(dǎo)體時，由于電磁感應(yīng)引起導(dǎo)體截面上電流分布不均勻并且越接近表面電流密度越大的現(xiàn)象。趨膚效應(yīng)使電流集中在導(dǎo)線表面處，使得導(dǎo)線的有效截面變小，導(dǎo)線的等效電阻增大。在無線電工程中，常采用多股細(xì)導(dǎo)線代替單股粗導(dǎo)線來制作高頻線圈，以克服導(dǎo)線的等效電阻增加。對DF100A PSM發(fā)射機(jī)高末級槽路特點(diǎn)進(jìn)行介紹，闡述趨膚效應(yīng)對DF100A PSM發(fā)射機(jī)高末級槽路的影響，并提出維護(hù)對策。

關(guān)鍵詞：趨膚效應(yīng) 概念 原因 DF100A PSM發(fā)射機(jī) 高末級槽路 影響

中圖分類號：TN838 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）11（a）-0054-02

1 趨膚效應(yīng)的概念及產(chǎn)生原因

對于扁矩形截面直長導(dǎo)線，當(dāng)通以高頻正弦電流I時，電流密度或磁場強(qiáng)度等場量將按照指數(shù)規(guī)律沿深度方向衰減，如圖1所示，即從圖中左右兩側(cè)表面A、B處沿實(shí)線箭頭方向衰減。此時可引入透入深度d來表示趨膚效應(yīng)的程度。它等于導(dǎo)體表面場量衰減至36.79%（即1/e=1/2.7 183）的深度。透入深度d越小表示趨膚效應(yīng)越強(qiáng)烈。若導(dǎo)體片的寬度D》d，則在距表面4d以外的導(dǎo)體內(nèi)部，幾乎沒有電流，使導(dǎo)體利用率降低。通常位移電流可忽略時，透入深度d 表示為：

d =，ω=2πf

式中ω和f分別為正弦電流的角頻率和頻率；μ和γ分別為導(dǎo)線的磁導(dǎo)率和電導(dǎo)率。當(dāng)ω、μ、γ越大時，透入深度d 越小。對于銅導(dǎo)線μ=4π×10-7H/m，γ=5.8×107S/m，若f=50 Hz，則d=9.45 mm；但當(dāng)f=500 kHz時，d=0.049 mm。對于圓截面長直導(dǎo)線，場量沿深度方向的衰減規(guī)律比較復(fù)雜。但若頻率很高，電磁波透入導(dǎo)體的深度較導(dǎo)線半徑小得多時，仍可將圓導(dǎo)線近似地看成扁矩形截面導(dǎo)線，采用上述透入深度公式近似地估算。

2 DF100A PSM發(fā)射機(jī)高末槽路的特點(diǎn)

2.1 高末屏極網(wǎng)絡(luò)電路（槽路）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

如圖2所示為高末屏極網(wǎng)絡(luò)電路結(jié)構(gòu)。

（1）高末屏極網(wǎng)絡(luò)連續(xù)可調(diào)元件：3C36、3C37、3C38、3C39、3L13。

（2）高末屏極網(wǎng)絡(luò)可切換元件：3L12（槽路線圈）、槽路線圈分11 個波段進(jìn)行切換，以覆蓋發(fā)射機(jī)的全頻率范圍，通過選擇波段可以提供最佳的工作Q 值。

（3）Π 網(wǎng)絡(luò)：由C1、L1、C2 組成，L1 即3L12 槽路電感，Π 網(wǎng)絡(luò)電容C2和Γ網(wǎng)絡(luò)電容C3并聯(lián)，于是可得到網(wǎng)絡(luò)電容：C1=3C36+3C37=60～1 300 pf、C2+C3=3C38+3C39=200～4 000pf。

（4）Γ網(wǎng)絡(luò)：由C3、L2、組成，L2 即3L13 負(fù)載電感。Γ 網(wǎng)絡(luò)是與負(fù)載匹配的網(wǎng)絡(luò)，它的線圈電感量約2.5 uH，Q值很低，結(jié)構(gòu)較小，其負(fù)荷電容3C38、3C39，它既是Π 網(wǎng)絡(luò)的一部分，又是Γ 網(wǎng)絡(luò)的一部分，通過的射頻電流較大，故此電容通過水冷方式進(jìn)行冷卻。

2.2 槽路電感3L12的特點(diǎn)

Π 網(wǎng)絡(luò)由C1、L1、C2 組成，L1 即3L12 槽路電感，為了使不用的線圈短路在零磁場內(nèi)，采用圖3的結(jié)構(gòu)。

3L12共有4圈水冷銅管，每圈內(nèi)側(cè)按照120°排列有3個接觸環(huán)（卡環(huán)），環(huán)內(nèi)有彈簧片做接觸點(diǎn)。在線圈側(cè)面有3根水冷可移動的圓銅棒，稱之為短路棒，可插入接觸環(huán)中，使得線圈有11個不同的電感量，以適應(yīng)11個頻段Π 網(wǎng)絡(luò)得到穩(wěn)定的Q值且線圈不用的部分處于短路狀態(tài)。用3個馬達(dá)帶3根絲杠控制3根短路棒的位置，反應(yīng)使用的頻段，通過短路棒的倒動使槽路電感得到對應(yīng)頻率范圍（即波段）的預(yù)定位置。3根短路棒分別稱為前、后、頂棒，分別由馬達(dá)驅(qū)動板1A4 、1A5、1A6提供馬達(dá)電源。

3 趨膚效應(yīng)對DF100A PSM發(fā)射機(jī)高末級槽路的影響及維護(hù)對策

3.1 高頻趨膚效應(yīng)對高末級槽路的影響

由于發(fā)射機(jī)工作在高頻率狀態(tài)，因此存在高頻趨膚效應(yīng)，將使得線圈和3根短路棒因趨膚效應(yīng)而在表面產(chǎn)生很高的溫度。由于存在趨膚效應(yīng)以及冷卻的需要，在加工短路棒時，中間便做成空芯的，所以，線圈和短路棒的表層比較薄。

線圈的冷卻水是從一端流進(jìn)，另一端流出，短路棒的冷卻水是由兩個孔來循環(huán)，即從一個孔流入后灌進(jìn)整個棒，再從另一個孔流出。發(fā)生高頻打火比較嚴(yán)重時，會將短路棒表面打出小孔，冷卻水就會噴出，就會出現(xiàn)高末陰流過荷掉高壓故障，造成停播。這是發(fā)射機(jī)工作中的一個隱患，因此，在發(fā)射機(jī)維護(hù)中，應(yīng)該定期檢查卡環(huán)和短路棒的工作情況，保障線圈和短路棒工作在合適的溫度。

3.2 維護(hù)方案

要保證線圈和短路棒的溫度合適，以減小趨膚效應(yīng)對槽路電感產(chǎn)生的高溫，有效地消除故障隱患，應(yīng)該重點(diǎn)檢查槽路線圈的冷卻水進(jìn)出口的“替死鬼”和短路棒進(jìn)出水孔的工作情況。槽路線圈的冷卻水進(jìn)出口的“替死鬼”如果工作時間長，就會被冷卻水腐蝕產(chǎn)生殘?jiān)菀锥氯?，短路棒進(jìn)出水孔孔徑很小，稍有殘?jiān)蜁⒍搪钒羲锥氯?，冷卻不良。因此除了確保冷卻水無雜質(zhì)外，還要對這兩個部位尤其是短路棒的水孔要經(jīng)常檢查，確保水路暢通。

4 結(jié)語

以上闡述了趨膚效應(yīng)的概念和趨膚效應(yīng)對DF100A PSM發(fā)射機(jī)高末級槽路的影響及維護(hù)對策。趨膚效應(yīng)會對槽路電感產(chǎn)生的高溫，因此，在發(fā)射機(jī)維護(hù)中，槽路線圈的冷卻水進(jìn)出口的“替死鬼”和短路棒進(jìn)出水孔的工作情況的檢查是確保發(fā)射機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的主要手段。可以減小趨膚效應(yīng)對槽路電感產(chǎn)生的高溫，有效地消除故障隱患，確保安全播出。

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