TSW2500型500kW短波發(fā)射機(jī)真空器件的維護(hù)

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(jī)真空器件（電子管，真空電容）的原理、高壓測試方法、上機(jī)老煉過程、燈絲調(diào)壓器的設(shè)置方法和平時維護(hù)過程中的注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：真空器件；電子管；真空電容；燈絲調(diào)壓器；上機(jī)老煉

1 概述

瑞士THALES公司生產(chǎn)的TSW2500型500kW短波發(fā)射機(jī)是目前世界上最先進(jìn)的短波發(fā)射機(jī)。該型發(fā)射機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，操作方便，自動化程度高，射頻電路設(shè)計(jì)簡潔、可靠，整機(jī)采用兩只電子管，輸出網(wǎng)絡(luò)采用3π網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，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(jī)型之一。從近十年的維護(hù)可以得出結(jié)論：發(fā)射機(jī)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(guān)，因此，真空器件的維護(hù)是我們工作的重點(diǎn)。TSW2500型500kW短波發(fā)射機(jī)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(hù)

發(fā)射機(jī)高前電子管CTK12-1是用來給發(fā)射機(jī)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(chǎn)化。高前電子管CTK12-1結(jié)構(gòu)簡單，工作狀態(tài)穩(wěn)定，故障率低，維護(hù)簡單（主要以清潔為主）。發(fā)射機(jī)高末電子管TH576則不同，發(fā)射機(jī)末級管采用進(jìn)口TH576電子管，價(jià)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(jìn)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(jī)之前必須按這些程序進(jìn)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(zhì)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(jié)果都大于20MΩ，方可進(jìn)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(yàn)器如國產(chǎn)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(dá)到60kV DC，在升高電壓期間可以觀察到一些閃絡(luò)，但是在達(dá)到60kV并停留持續(xù)3分鐘，其中連續(xù)2分鐘，不應(yīng)發(fā)生閃絡(luò)。將高壓試驗(yàn)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(yàn)器如國產(chǎn)YD5013型）

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

3.3 簾柵-控制柵（交流或直流高壓試驗(yàn)器）

將屏極接地。簾柵接試驗(yàn)器一端，控制柵與陰極短接后接試驗(yàn)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(yīng)發(fā)生閃絡(luò)。使用直流試驗(yàn)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(yàn)器）

將屏極接地。簾柵和控制柵短接起來后接試驗(yàn)器一端，陰極接試驗(yàn)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(yīng)發(fā)生閃絡(luò)。用直流試驗(yàn)還要倒頭重做一遍。最大泄漏電流：2mA。

用60kV時，高壓試驗(yàn)器最大電流設(shè)定為30mA。

用5kV時，高壓試驗(yàn)器最大電流設(shè)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(jìn)一步鑒別發(fā)射管是否漏氣。第二，能消除管內(nèi)毛刺，管內(nèi)毛刺的存在會降低電子管的耐壓強(qiáng)度，電子管不能使用或不能正常使用，增加上機(jī)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(luò)。電子管工作時，不應(yīng)出現(xiàn)管內(nèi)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(jī)的其他部件，影響發(fā)射機(jī)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(nèi)閃絡(luò)。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(jī)故障率的有效方法。以上這些測試完好后，末級電子管就進(jìn)行上機(jī)老練。無論是新的電子管還是已經(jīng)使用過的電子管上機(jī)之前，都要對電子管的各極進(jìn)行清潔，要使用無水酒精進(jìn)行清潔，除了清潔電子管外，還有清潔電子管的管座，仔細(xì)檢查管座上的彈簧片是否斷裂變形。電子管和管座清潔結(jié)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(jī)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(fù)荷，次數(shù)多了內(nèi)部電極釋放氣體，電子管真空度會下降，這時發(fā)射機(jī)必須降低功率工作。此外，電子管經(jīng)過老練，能減少管內(nèi)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(yīng)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(jī)上音頻處理器加單音頻信號，不斷提升調(diào)幅度至100%，老練處理結(jié)束。老練時，若中途發(fā)生異常，如管內(nèi)閃絡(luò)，打火，高壓跳閘等，應(yīng)退一檔老練，并延長老練時間，也可以多次反復(fù)老練，直至老練合格。老練后對于新上機(jī)電子管燈絲電壓的調(diào)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(chǎn)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(jī)失真度增大，同時發(fā)射機(jī)功率難以開足500kW，輸出功率不能達(dá)到額定值，所以在發(fā)射機(jī)維護(hù)過程中，技術(shù)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(jī)的電子管，首先全燈絲設(shè)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(jī)指標(biāo)要求，又有效延長電子管的使用壽命。如果末級電子管在機(jī)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(yīng)該下機(jī)進(jìn)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(dāng)提高紅燈絲電壓比例。

4 真空電容器的維護(hù)

在發(fā)射機(jī)中作為調(diào)諧元件，要承受一定機(jī)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(fù)雜，屬于貴重易損器件，維護(hù)檢修中主要存在打壓檢驗(yàn)的問題，直流打壓車一般檢驗(yàn)電容耐壓，交流打壓車可以打真空度，打壓時應(yīng)先將電容逆時針旋轉(zhuǎn)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(jī)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(biāo)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(yīng)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(yīng)參照說明書的一個曲線表，50kV的最大標(biāo)稱值，對應(yīng)交流打壓應(yīng)為40kV。電容經(jīng)打壓測試合格，存放超過半年要重新打壓，因?yàn)樗姓婵掌骷L時間存放或多或少都會存在有漏氣現(xiàn)象。

5 結(jié)束語

TSW2500型500kW短波發(fā)射機(jī)真空器件是該型發(fā)射機(jī)中最貴重易出現(xiàn)故障的元件。發(fā)射機(jī)末級管進(jìn)口TH576電子管是進(jìn)口的，價(jià)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(hù)后好多TH576電子管加高壓時間達(dá)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(hù)人員，應(yīng)當(dāng)努力掌握真空器件的原理和維護(hù)注意要項(xiàng)，為安全播音夯實(shí)基礎(chǔ)。

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