DF500A型短波發(fā)射機(jī)射頻真空電容故障判斷方法

于賓

（國(guó)家廣播電視總局2024 臺(tái) 北京市 100000）

1 前言

DF500A 型500kW 短波發(fā)射機(jī)作為首批國(guó)產(chǎn)大功率短波發(fā)射機(jī)，已在無(wú)線局多個(gè)臺(tái)站運(yùn)行，為保障各級(jí)放大器與負(fù)載間達(dá)到良好的阻抗匹配同時(shí)濾除諧波，射頻系統(tǒng)中加入了多級(jí)調(diào)諧匹配網(wǎng)絡(luò)，共13 路調(diào)諧元件，其中8 路為電容調(diào)諧?？偨Y(jié)試運(yùn)行中出現(xiàn)的常見(jiàn)故障發(fā)現(xiàn)，調(diào)諧電容故障較為頻繁，該類型故障具備處理耗時(shí)長(zhǎng)、不易判斷、更換不便等特點(diǎn)。那么在運(yùn)行維護(hù)中總結(jié)出一套快速準(zhǔn)確判斷真空電容故障的方法，對(duì)于維護(hù)人員快速處理故障從而縮短停播時(shí)長(zhǎng)至關(guān)重要（注：判斷故障時(shí)我們需要利用2500V絕緣搖表）。

2 高前級(jí)輸入輸出網(wǎng)絡(luò)調(diào)諧電容故障判斷

如圖1 所示，高前級(jí)輸入輸出網(wǎng)絡(luò)調(diào)諧電容主要包括C102（1000pF）、C133（650pF）、 C140A（50pF）。 其 中C102 和L102 組成LC 調(diào)諧回路為高前級(jí)的輸入網(wǎng)絡(luò),C133 和L133 組成的調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)為高前級(jí)的輸出網(wǎng)絡(luò)，C140A 為中和網(wǎng)絡(luò)。

2.1 C102電容故障判斷

如圖1 所示，射頻輸入網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)并聯(lián)諧振電路，由L102 和C102 組成，介于寬帶放大器和射頻驅(qū)動(dòng)級(jí)之間，提供功率匹配，由傳動(dòng)MP01 聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)。當(dāng)C102 電容擊穿時(shí)典型故障現(xiàn)象：發(fā)射機(jī)加高壓后高前陰流約0.5A，高末柵流為0，上位機(jī)報(bào)警“斷激勵(lì)保護(hù)”， 寬放“電流過(guò)大”指示燈變紅。手動(dòng)大范圍調(diào)諧C102，寬放反射功率表值無(wú)明顯變化，此現(xiàn)象一般可判定C102 電容擊穿，用搖表對(duì)C102 電容進(jìn)行搖測(cè)阻值為0Ω。（注：使用搖表測(cè)量C102 電容時(shí)，一定將電容放在中間位置，否則讀數(shù)為0Ω）

2.2 C133電容故障判斷

圖1：高前級(jí)輸入輸出網(wǎng)絡(luò)示意圖

圖2：射頻末級(jí)輸出網(wǎng)絡(luò)示意圖

圖3：平衡/不平衡轉(zhuǎn)換器示意圖

圖4：傳動(dòng)系統(tǒng)供電及連線示意圖

圖5：正常測(cè)試電流值

圖6：異常測(cè)試電流值

當(dāng)C133 電容擊穿時(shí)，可根據(jù)表值變化進(jìn)行判斷，其主要現(xiàn)象為瞬間高末柵流過(guò)大告警，柵流表反向，高末偏壓紅燈絲時(shí)正常，當(dāng)有激勵(lì)時(shí)，變?yōu)?00V 左右。出現(xiàn)此現(xiàn)象時(shí)先檢查供電通路和元器件是否正常，如都正常，則可判斷為C133 電容擊穿。為了加以證明，我們可以將C133 電容高壓端和L133 盤型電感脫開(kāi)并插入聚四氟絕緣片進(jìn)行隔離，用搖表進(jìn)行搖測(cè)，是擊穿還是絕緣下降，正常值應(yīng)大于50MΩ，我臺(tái)幾次故障測(cè)量值基本都在2M 左右。

2.3 C140A電容故障判斷

C140A 電容為中和電容，由于電子管極間電容的存在，會(huì)產(chǎn)生直通和反作用的寄生耦合，寄生耦合隨頻率的增高會(huì)顯得更為嚴(yán)重，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致電子管無(wú)法正常工作，加入中和電容就是消除寄生耦合所帶來(lái)的不良影響。當(dāng)C140A 電容擊穿時(shí)，高末槽路失諧，從表值上觀察一般為升高末屏壓時(shí)，高前級(jí)表值跟著變化，由于C140A電容比較好拆裝，可以用搖表進(jìn)行搖測(cè)，判斷是否損壞。

3 高末級(jí)真空電容故障判斷

DF500A 型短波500kW 發(fā)射機(jī)高末級(jí)都采用3π 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其作用是阻抗變換、能量傳輸、濾波。如圖2 所示，高末輸出網(wǎng)絡(luò)由電容和電感組成，其中6 種真空電容為C251（1000pF）、C261（1000pF）、C262（1000pF）、C271（1300pF）、C275（1000pF）、和C252（75pF）。

3.1 C251電容故障判斷

如圖2 所示，我們可以看出C251 是否參與調(diào)諧取決于MS24開(kāi)關(guān)的工作狀態(tài)，通常發(fā)射機(jī)播10MHz 以下頻率時(shí)，需要閉合MS24 波段開(kāi)關(guān)，使C251 電容參與高末調(diào)諧，此電容為低頻端補(bǔ)償電容。在發(fā)射機(jī)播10MHz 以上頻率時(shí)則不參與調(diào)諧，MS24 波段開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)。判斷C251 電容方法為，發(fā)射機(jī)頻率為10MHz以下時(shí)，可更換為10MHz 以上頻率試機(jī)，如果故障未出現(xiàn)，可判定為C251 電容擊穿，此處我們要注意的是檢查MS24 波段開(kāi)關(guān)閉合時(shí)觸點(diǎn)接觸是否正常。

3.2 C261、C262電容故障判斷

如圖2 所示，C261、C262 電容為同調(diào)電容，只有MP7 一路傳動(dòng)控制。將L251 和L261 電感連接處斷開(kāi)，然后插入聚四氟絕緣片隔離，將搖表的“L”端接在L251 電感上，將“E”端接在機(jī)箱接地端，用搖表進(jìn)行搖測(cè)，如搖表讀數(shù)為20M 左右，說(shuō)明電容正常，如搖表讀數(shù)為0，則說(shuō)明兩路電容中至少有一路電容擊穿。

3.3 C271電容故障判斷

判斷C271 電容我們需要將L251 和L261 電感連接處斷開(kāi)，將L261 和L271 電感連接處斷開(kāi)。插入聚四氟絕緣片將兩處斷開(kāi)點(diǎn)進(jìn)行隔離，將搖表的“L”端接在C271 高壓端，將“E”端接在機(jī)箱接地端進(jìn)行搖測(cè)，如搖表讀數(shù)為20MΩ 左右，說(shuō)明電容正常，如搖表讀數(shù)為0Ω，則說(shuō)明電容擊穿。

3.4 C275電容故障判斷

當(dāng)C251、C261、C262、C271 電容均正常時(shí)，我們可以判斷C275 電容故障。當(dāng)然，我們也可以使用搖表進(jìn)行驗(yàn)證，將L261 和L271 連接處斷開(kāi)，將L271 和L271 輸出端連接處斷開(kāi)，插入聚四氟絕緣片將兩處斷開(kāi)點(diǎn)進(jìn)行隔離，用搖表進(jìn)行測(cè)量。

3.5 C252電容故障判斷

C252 電容處于一π 末端，其主要作用是濾除高次諧波分量。如C252 電容擊穿，發(fā)射機(jī)一般不會(huì)出現(xiàn)無(wú)輸出功率的現(xiàn)象，通常情況由于電容擊穿，無(wú)法濾除諧波，F(xiàn)252 放電球會(huì)有明顯的打火點(diǎn)。我們也可以將MS25 波段開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，將電容和一π 連接處斷開(kāi)并插入聚四氟絕緣片將其隔離，用搖表進(jìn)行測(cè)量，如搖表讀數(shù)無(wú)窮大，則電容正常，如讀數(shù)為“0”則電容擊穿。

這里需要說(shuō)明一下，由于搖測(cè)C251、C261、C262、C271、C275 電容時(shí)是連同水路一起搖測(cè)的，所以一般不會(huì)出現(xiàn)讀數(shù)為無(wú)窮大的現(xiàn)象。而C252 電容不是水冷，所以搖表讀數(shù)會(huì)顯示無(wú)窮大。，測(cè)量時(shí)我們應(yīng)該注意的是在操作前做好安全措施，使用絕緣搖表應(yīng)帶線手套，對(duì)搖表進(jìn)行開(kāi)路，短路校準(zhǔn)，測(cè)量完畢后對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行放電。

3.6 C281電容故障判斷

C281 電容的作用是防止發(fā)射機(jī)的負(fù)載有電抗性，如圖3 所示，在平轉(zhuǎn)輸入端并聯(lián)一個(gè)可變真空電容對(duì)屏蔽體的電抗進(jìn)行補(bǔ)償。當(dāng)C281 電容擊穿時(shí)會(huì)引起200Ω/300Ω 阻抗變換線上感抗增大，饋線不在近似為純阻狀態(tài)，饋線上的反射波增大，反射系數(shù)、駐波比也會(huì)相應(yīng)增大形成較大的反射功率。當(dāng)發(fā)射機(jī)功率、駐波比超過(guò)發(fā)射機(jī)所設(shè)定保護(hù)門限值時(shí)，發(fā)射機(jī)報(bào)警掉高壓，無(wú)法正常工作，從發(fā)射機(jī)表值上觀察，反射功率超出門限值，無(wú)輸出功率，調(diào)整MP12路傳動(dòng)發(fā)射機(jī)反射無(wú)變化，也可用搖表對(duì)其進(jìn)行測(cè)量加以判斷。

4 日常檢修維護(hù)如何預(yù)防性排查真空電容隱患

我們知道，真空電容除了擊穿損壞外，還有另一種情況則是電容內(nèi)部結(jié)構(gòu)受損，導(dǎo)致傳動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)緩慢。糾其原因有很多，常見(jiàn)的有電容長(zhǎng)時(shí)間溫度過(guò)高運(yùn)行引起電極發(fā)生形變，電容軸套滲水導(dǎo)致軸承生銹等。這種情況一般不會(huì)突然出現(xiàn)，都是循序漸進(jìn)的。如果我們能在日常檢修維護(hù)中能夠提早判斷電容在運(yùn)行時(shí)存在異常，那么我們就能提前查找原因并加以解決。

在發(fā)射機(jī)維護(hù)中總結(jié)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)出現(xiàn)傳動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)緩慢，說(shuō)明傳動(dòng)負(fù)載變重，此時(shí)回路驅(qū)動(dòng)電流也會(huì)隨之變大，所以我們把測(cè)量回路驅(qū)動(dòng)電流大小來(lái)作為判斷電容運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常標(biāo)準(zhǔn)。這里我們需要借助一種儀器，它就是FLUKE289C 型萬(wàn)用表。

如圖4 所示，我們將萬(wàn)用表串聯(lián)到供電回路中去，利用其存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，生成曲線的功能進(jìn)行測(cè)試。按功能鍵Save（保存）打開(kāi)保存菜單，用光標(biāo)鍵將菜單，選擇符移到 Record（記錄）菜單項(xiàng)旁邊，并按功能鍵 Record（記錄）打開(kāi)配置顯示，設(shè)置采樣頻率為1S，一旦設(shè)置好變量，按功能鍵 Start（開(kāi)始）并全量程轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)電機(jī)，此時(shí)s 出現(xiàn)在顯示屏中，并且電源按鈕 (O) 周圍的綠色 LED 指示燈會(huì)閃爍，馬達(dá)停止轉(zhuǎn)動(dòng)后按Stop 結(jié)束測(cè)量。按功能鍵Trend（趨勢(shì)）可在趨勢(shì)曲線視圖中顯示所記錄的數(shù)據(jù)。

我們?cè)陔娙菡：彤惓顟B(tài)下分別做了測(cè)試，如圖5、圖6 所示，通過(guò)對(duì)比可以看出，傳動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)，傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)電流會(huì)明顯升高。正常傳動(dòng)運(yùn)行電流在1A-1.5A 左右，故障時(shí)電流達(dá)到2A-3A，根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)我們可依次檢查傳動(dòng)電機(jī)、真空電容，真正的做到早發(fā)現(xiàn)，早排除。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上對(duì)DF500A 型500kW 短波發(fā)射機(jī)真空電容故障快速判斷的解析和怎樣將現(xiàn)代化儀器儀表納入檢修維護(hù)當(dāng)中進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。希望對(duì)維護(hù)工作者有所幫助，遇到真空電容故障時(shí)能有一個(gè)清晰的思路，同時(shí)在日常檢修維護(hù)中真正做到早發(fā)現(xiàn)，早處理。使我們的設(shè)備運(yùn)行更穩(wěn)定。