大功率電子管在短波發(fā)射機(jī)中的應(yīng)用及維護(hù)

廖文鋒

摘 要 電子管，是一種最早期的電信號(hào)放大器件，應(yīng)用于電視機(jī)、收音機(jī)、擴(kuò)音機(jī)等電子產(chǎn)品。大型電子管常應(yīng)用于發(fā)射機(jī)的末極，由于電子管體積大，價(jià)格昂貴，且直接影響播音效果的特點(diǎn)，在維護(hù)中尤其重視。本文以旭光產(chǎn)FU616C為例，介紹大型電子管在短波發(fā)射機(jī)中的應(yīng)用和維護(hù)。

關(guān)鍵詞 電子管；四級(jí)管；真空器件

中圖分類號(hào) G2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2017）180-0068-02

1 大功率電子管介紹

電子管的壽命主要取決于陰極的壽命。陰極的材質(zhì)一般有純鎢陰極，氧化物陰極和碳化釷鎢陰極。碳化釷鎢陰極通常是直熱式的，通過一點(diǎn)電壓加熱，即可產(chǎn)生熱電子放射，所以它是燈絲也是陰極。根據(jù)材質(zhì)和原理碳化釷鎢陰極與氧化物陰極相比較有更長的使用壽命，一般在2 000～10 000小時(shí)以上。

國家新聞出版廣電總局七三一臺(tái)的sw100-Ⅱ100kw短波發(fā)射機(jī)射頻末極使用了旭光牌的FU616C真空電子管。（原設(shè)計(jì)為西門子產(chǎn)的rs2054sk，由于我國制造工藝的提高和價(jià)格等各種因素現(xiàn)使用旭光FU316C替代）。FU316C是一種大功率金屬陶瓷四極管，采用的是網(wǎng)狀釷鎢陰極、鼠籠型柵極、同軸電極結(jié)構(gòu)。陽極采用超蒸發(fā)冷卻方式，最高工作頻率150MHz，輸出功率可達(dá)100kW。

FU616C實(shí)際是一個(gè)四極管（如圖1），k為陰極，g1為控制柵，g2為簾柵，a為屏極。

陰極實(shí)質(zhì)上也是電子管的燈絲，給燈絲加上電壓，當(dāng)燈絲被加熱到一定溫度時(shí)，陰極就可以發(fā)生電子，保證管內(nèi)電流流通。陽極的作用主要是建立必要的管內(nèi)電場(chǎng)，接受陰極發(fā)射出來的電子，形成陽極電流，由于陰極發(fā)射出的電子不斷對(duì)陽極板進(jìn)行轟擊，陽極會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，為了帶走陽極的熱量，在陽極下面設(shè)計(jì)了兩個(gè)口，一個(gè)出水口，一個(gè)入水口，經(jīng)過處理后的純凈水通過在陽極進(jìn)行超蒸發(fā)冷卻，帶走熱量，是管內(nèi)保持一定的溫度，有利于電子管性能的穩(wěn)定。

控制柵極的主要作用是通過對(duì)電壓的調(diào)節(jié)。對(duì)陰極表面電場(chǎng)產(chǎn)生有效均勻的抑制作用，通過調(diào)節(jié)柵極電壓，就可以改變陽極電流。

圖中①為管帽，管帽內(nèi)為燈絲，在搬運(yùn)電子管時(shí)管帽不能用做牽引，圖中g(shù)2到a部分為陶瓷真空部分，此處不得有污漬和水漬，容易滲入影響真空度，在搬運(yùn)電子管時(shí)操作人員應(yīng)戴白手套，手持陽級(jí)法蘭盤部位或用專用工具與陽極法蘭盤的提手螺孔相連取、放電子管。

2 大功率電子管的常見故障和原因

2.1 漏氣

高頻加熱電子管在出廠前經(jīng)過了抽真空的工藝，管內(nèi)壓力僅為大氣壓的幾億分之一，擁有超高的真空度，是典型的真空電子器件。如果電子管一旦漏氣，管內(nèi)容易出現(xiàn)打火，閃絡(luò)，加不上高壓等故障。產(chǎn)生漏氣的原因很多，比如設(shè)計(jì)，工藝，運(yùn)輸，保存中都有可能，特別注意在搬運(yùn)電子管是不要直接用手摸白色陶瓷部分，如果有水漬或者油漬容易吸入陶瓷內(nèi)，影響真空度。

2.2 碰極（短路）

電子管各電極之間是絕緣的，理論上絕緣電阻應(yīng)該是無窮大，不過在生產(chǎn)和使用中不可避免的出現(xiàn)金屬材料蒸發(fā)，介質(zhì)外殼表面附著異物等原因，電極間的絕緣電阻往往降至幾千兆歐，甚至幾十兆歐。由于陰極和柵極的極間距離很小，所以電極間的碰極多以陰極和柵極的碰極為多，一旦碰極，相碰的兩個(gè)電極間的絕緣電阻應(yīng)為零或者接近零。碰極產(chǎn)生的原因主要有柵絲變形、陰極澎起等。電子管的各極都有自己的獨(dú)立作用，一旦碰極就打亂了各自的獨(dú)立作用。以柵陰碰極為例，加到柵極的負(fù)偏壓和陰極短路，柵極就失去了控制作用，陰流（或陽流）迅速升高，電流過荷會(huì)引起跳閘和保護(hù)，使機(jī)器無法工作。

2.3 老化

電子管的壽命主要是取決于陰極的壽命，陰極是用來放射電子的部分，陰極衰老會(huì)引起陰極放射電流下降，輸出功率變小，發(fā)射機(jī)的電器指標(biāo)變差，出現(xiàn)失真、雜音增加等。正常發(fā)射機(jī)電子管的壽命在2 000小時(shí)以上，若發(fā)現(xiàn)電子管指標(biāo)嚴(yán)重下降，應(yīng)及時(shí)更換電子管，以免影響安全播音。

2.4 斷絲

斷絲現(xiàn)象出現(xiàn)在陰極較多，柵極斷絲比較少，常見的是部分?jǐn)嘟z，全部斷絲不多，陰極斷絲時(shí)，在發(fā)射機(jī)上可見陽流，柵流和燈絲電流減小，表殼溫度降低（觀察時(shí)需落掉高壓后用紅外溫度計(jì)），陰極斷絲容易引起陰極和柵極碰極。斷絲的原因很多種，除了在生產(chǎn)和運(yùn)輸保存中容易引起斷絲，在使用中也容易引起斷絲。為了防止斷絲，在發(fā)射機(jī)上加燈絲電壓應(yīng)分為兩步加，先加半壓后加全壓。因?yàn)樵谖垂ぷ鲿r(shí)燈絲冷電壓較小，加燈絲電壓瞬間，燈絲電流上升極快，電流大，電磁力相當(dāng)大，有可能使燈絲拉斷，先加半壓后，燈絲發(fā)熱電阻值就增大了，再加全壓，燈絲電流就不會(huì)過大。

3 發(fā)射機(jī)電子管的維護(hù)

電子管的日常維護(hù)除了應(yīng)保存在干燥，穩(wěn)定的環(huán)境中，還應(yīng)定期對(duì)電子管進(jìn)行冷打壓，老練。冷打壓是在電極間加入一定值的高壓（交流和直流皆可），對(duì)電子管有以下作用：

一是利用放電現(xiàn)象，去除電子管內(nèi)各電極的毛刺；二是提高各極的絕緣度和耐壓性能；三是鑒別電子管是否漏氣。

3.1 冷打壓正確的連接方法

3.1.1 做好打壓前的準(zhǔn)備工作

在打壓間中，將電子管放在特制的絕緣架上，用干布在電子管表面和周圍進(jìn)行擦拭，清除電子管表面的濕氣和灰塵，以免發(fā)生打火等現(xiàn)象，打壓過程至少要有兩人同時(shí)進(jìn)行，一人監(jiān)護(hù)，一人呼應(yīng)。

3.1.2 電極連接方法

電極冷打壓通常是在專門設(shè)備上進(jìn)行的，也可以在正式使用的發(fā)射機(jī)上進(jìn)行。 進(jìn)行冷打壓時(shí)，用工頻試驗(yàn)器或直流高壓試驗(yàn)器進(jìn)行冷打壓，原理圖如圖2。

3.2 電子管打壓步驟

1）做好安全防護(hù)措施，按四極管打壓要求，首先將管子放置好位置，并且屏極接地。

2）在a-g2即屏極-簾柵極打壓時(shí)，屏極接地；簾柵極、柵極、陰極之間相互短路并接試驗(yàn)器的高壓輸出端。

3）在g1-k即柵極-陰極打壓時(shí)，屏極、簾柵極、柵極互相短路并接地，陰極接試驗(yàn)器的高壓輸出端。

4）在g2-g1即簾柵極對(duì)柵極打壓試驗(yàn)時(shí)，屏極、簾柵極互相短路接地，柵極和陰極相互短路接試驗(yàn)器的高壓輸出端。

電極如圖3連接：

極間打壓電壓取值：

陽極——柵極極間打壓：應(yīng)加陽極直流電壓的4倍以上，例如陽極直流電壓為10kV，打壓數(shù)值應(yīng)在40kV以上。因?yàn)檎２ヒ魰r(shí)發(fā)射機(jī)100%調(diào)幅時(shí)，陽極瞬時(shí)高壓約為陽極直流電壓的4倍[1]。

簾柵極——控制柵極和陽極——控制柵極極間打壓：電壓加到5kV～10kV之間，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和不同廠商的工藝在這個(gè)范圍取值。

3.3 注意事項(xiàng)

1）測(cè)量時(shí)，儀器要可靠接地，操作人員應(yīng)遠(yuǎn)離高壓操作部分，做好安全措施。

2）操作中，升壓和降壓都要緩慢均勻，如果出現(xiàn)異常，立即停止升壓，先降壓后切段電源，用放電棒進(jìn)行放電后再進(jìn)行檢查。

3）每次打壓完成后都要對(duì)電子管進(jìn)行放電，因?yàn)楣軆?nèi)還可能存有高壓。

4）打壓完成后要做好記錄。

參考文獻(xiàn)

[1]郭平喜.電子管的常見故障及維護(hù)[J].山西電子技術(shù)，2013（5）：94-96.