BGTB5141型100kW短波發(fā)射機(jī)簾柵電源線路典型故障分析

莫 磊

國(guó)家廣播電視總局2023臺(tái) 海南省 臨高縣 571837

1 前 言

發(fā)射機(jī)電源系統(tǒng)是向發(fā)送設(shè)備提供能量、保證發(fā)射機(jī)各級(jí)放大器及附屬部件正常工作的專用設(shè)備。BGTB5141型100kW短波發(fā)射機(jī)作為無線局唯一的應(yīng)急廣播發(fā)射機(jī)，它的電源系統(tǒng)與傳統(tǒng)418E/F和DF100A100kW發(fā)射機(jī)的電源系統(tǒng)又是相同的。針對(duì)2023臺(tái)該機(jī)型多年來在末前級(jí)和高末級(jí)簾柵電源系統(tǒng)出現(xiàn)的一些典型故障，本文以之為典型案例，介紹該類故障的分析與處理方法。

2 末前簾柵電源工作原理和故障分析

2.1 末前簾柵電源工作原理

末前電源1PS6主要由三部分組成，分別向高前電子管提供直流-150V柵偏壓、500V簾柵壓和4kV屏壓。末前電源的簾柵供電線路如圖1所示。當(dāng)開關(guān)推動(dòng)裝置1A18的繼電器K6常開接點(diǎn)吸合，115V控制電源加在末前電源交流接觸器1K25的線包上，其常開接點(diǎn)吸合，三相230VAC電源通過末前電源交流接觸器1K25的三組常開接點(diǎn)（T1、T2和T3）、1PS6TB1端子、1PS6TB2端子和保險(xiǎn)XF1輸送至末前簾柵壓變壓器1PS6T2的初級(jí)，變壓器1PS6T2次級(jí)輸出電壓經(jīng)由1PS6CR13-1PS6CR18整流塊組成的三相橋式全波整流模塊和由1PS6L2、1PS6C2、1PS6C4組成的濾波電路后，輸出直流電壓，該電壓正極接地、負(fù)極經(jīng)1PS6TB2-10端子，把-500V輸送至高前電子管 陰 極。1PS6R3和1PS6R5分 壓后，經(jīng)1PS6TB2-12和1PS6TB2-11端子輸送至末前簾柵壓自動(dòng)化取樣，提供末前簾柵壓的指示。

圖1 末前簾柵壓電源線路

2.2 末前簾柵線路故障分析

2.2.1 故障現(xiàn)象

發(fā)射機(jī)加高壓正常；寬放電流和電壓指示正常；合上載波激勵(lì)旋鈕，末前陰流Ik=0.2A，高末柵流Ig1=0.4A；自動(dòng)化界面上末前簾柵壓指示為0（正常時(shí)為500V）；發(fā)射機(jī)進(jìn)行末前調(diào)諧時(shí)，前級(jí)表值沒有反應(yīng)。

2.2.2 故障判斷

末前簾柵壓的自動(dòng)化取樣值為0，說明末前簾柵電源回路有問題，導(dǎo)致沒有末前簾柵壓輸出，用萬用表檢查末前簾柵壓保險(xiǎn)管，發(fā)現(xiàn)均已熔斷。末前簾柵電源保險(xiǎn)管熔斷的原因可能是由于簾柵電源變壓器初級(jí)的暫態(tài)過流或負(fù)載故障引起初級(jí)的暫態(tài)過流而熔斷，需要分別排查后確定到底是負(fù)載問題還是電源回路問題。

（1）排查三相230VAC電源是否缺相

根據(jù)末前簾柵電源工作原理，先將末前簾柵壓電源的保險(xiǎn)管拆除掉，我們?nèi)藶榈膶?A18K6繼電器的常開接點(diǎn)強(qiáng)制吸合，用萬用表測(cè)量1PS6TB2-22、1PS6TB2-23、1PS6TB2-24端點(diǎn)間的電壓分別都是230VAC，排除電源缺相的問題。

（2）排查末前簾柵電源的負(fù)載問題

斷開末前簾柵電源和寬放電源空氣開關(guān)，更換備份的高前小箱和高前電子管，更換新的保險(xiǎn)管，恢復(fù)所有的安全措施后發(fā)射機(jī)重新加高壓，故障現(xiàn)象依舊。斷高壓和末前簾柵電源空氣開關(guān)，檢查末前簾柵壓電源保險(xiǎn)管又熔斷，排除了負(fù)載故障，說明電源回路有問題。

（3）排查電源回路里元器件是否完好

斷開末前簾柵變壓器1PS6L2T2初級(jí)和次級(jí)的所有連線，用500V搖表分別搖測(cè)各線繞組之間絕緣度正常，各線繞組與變壓器底座的絕緣度也正常，說明變壓器1PS6L2T2正常；斷開三相橋式整流橋的所有連線，測(cè)量單個(gè)整流模塊阻值也正常；斷開阻流圈1PS6L2與其他元器件的連線，用500V搖表?yè)u測(cè)其絕緣度也正常，說明阻流圈1PS6L2沒有問題；檢查其它電阻的阻值也正常；斷開濾波電路的兩個(gè)電容1PS6C2、1PS6C4的所有連線，測(cè)量它們倆的容量值都正常，但是用500V搖表?yè)u測(cè)兩個(gè)電容的絕緣度時(shí)，發(fā)現(xiàn)1PS6C2已擊穿。

2.2.3 故障分析

末前簾柵電源保險(xiǎn)管熔斷的原因可能是由于簾柵電源變壓器初級(jí)的暫態(tài)過流或負(fù)載故障引起初級(jí)的暫態(tài)過流而熔斷。末前陰流Ik=末前簾柵流Ig2+末前屏流Ia，高前電子管因無簾柵壓而不能正常工作，于是沒有末前簾柵壓輸出，故沒有形成末前簾柵流，因此末前陰流由正常值0.4A降低到0.2A。

2.2.4 故障處理

發(fā)射機(jī)切換至“手動(dòng)”狀態(tài)，斷開“末前電源”和“偏壓電源”空氣開關(guān)，斷開機(jī)保開關(guān)，掛本人安全銘牌，更換濾波電容1PS6C2即可。

3 高末簾柵電源工作原理和故障分析

3.1 高末簾柵電源工作原理

如圖2所示，通過高末簾柵電源接觸器送來的三相230VAC電源，經(jīng)TB7-1、TB7-2、TB7-3端子送至PA簾柵變壓器2T1的初級(jí)，然后由次級(jí)輸出460V電壓至簾柵功率模塊。調(diào)制器控制器（9單元）通過光纜控制兩塊串聯(lián)的簾柵功率模塊，輸出一定占空比的1200V的PDM脈沖，并通過光纜監(jiān)測(cè)簾柵功率模塊的工作狀態(tài)。1200V的PDM脈沖經(jīng)過電感L4和電容C1組成的濾波網(wǎng)絡(luò)，輸出占空比正比于高末屏壓平均值的直流簾柵偏置電壓，簾柵偏置電壓經(jīng)過10H音頻阻流圈L1輸出至高末簾柵極，為高末簾柵自身調(diào)幅度提供一個(gè)恒流源。并接在L1兩端的壓敏電阻RV1和RV2可以防止瞬間高脈沖損壞器件。電感L2和L3為兩個(gè)簾柵功率模塊提供短路保護(hù)，串聯(lián)在簾柵主回路的電阻R6取樣后，通過TB7-4和TB7-5端子 為 簾 柵過荷保護(hù)繼電器K40線包提供電源；串聯(lián)在簾柵主回路的電阻R7取樣后，通過TB7-8和TB7-9端子為高末簾柵流表頭提供指示電壓；電阻R4和R5串聯(lián)分壓后，通過TB7-6和TB7-7端子為高末簾柵壓表頭提供指示電壓。

圖2 高末簾柵壓電源線路

3.2 高末簾柵線路故障分析

3.2.1 故障現(xiàn)象

發(fā)射機(jī)加高壓推載波激勵(lì)后前級(jí)表值正常；高末調(diào)諧時(shí)音頻通路板上簾柵模塊工作狀態(tài)燈有時(shí)兩個(gè)都亮，有時(shí)只有一個(gè)亮；兩塊簾柵功率模塊只有一塊正常工作，另一塊簾柵功率模塊的輸入指示燈亮，輸出指示燈滅；“高功率”狀態(tài)時(shí)，高末簾柵壓最大600V，高末簾柵流最大1A左右，高末屏流也比平時(shí)變小很多。

3.2.2 故障判斷

根據(jù)故障現(xiàn)象可以把故障范圍鎖定在簾柵功率模塊通路。那么簡(jiǎn)單來講，我們首先需要排查的是光纜的問題還是模塊的問題。

將工作正常的那塊簾柵功率模塊的兩根光纜與工作不正常的簾柵功率模塊光纜互調(diào)，發(fā)射機(jī)重加高壓并調(diào)諧，發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象依舊，但是之前工作正常的簾柵功率模塊的輸入指示燈亮，輸出指示燈滅，之前不正常工作的簾柵功率模塊工作正常了，由此判斷兩塊簾柵功率模塊都是正常，問題出在不正常工作的簾柵功率模塊光纜或光纜后面的線路。光纜后面的線路主要是連接至9單元的輸入輸出板（9A11），通過測(cè)試發(fā)現(xiàn)9A11板也是正常的，進(jìn)一步判斷問題應(yīng)該出在光纜本身。斷開“調(diào)制器電源”空氣開關(guān)，將兩根光纜從簾柵功率模塊控制板和輸入輸出板上拔下來，用照明光檢測(cè)兩根光纜均未發(fā)生斷路情況，但是其中一根光纜連接至輸入輸出板那一頭的玻璃導(dǎo)光面沒有與其自身發(fā)射器的表面平齊，而是縮回發(fā)射器內(nèi)部，可以判斷由此造成信號(hào)出現(xiàn)問題。

3.2.3 故障分析

輸入輸出板作為調(diào)制器控制器和外部電路之間的一個(gè)接口部件，調(diào)制器控制器的各種狀態(tài)可以通過輸入輸出板進(jìn)行監(jiān)測(cè)。調(diào)制器控制器（9單元）通過光纜控制兩塊串聯(lián)的簾柵功率模塊，輸出一定占空比的1200V的PDM脈沖，并通過光纜監(jiān)測(cè)簾柵功率模塊的工作狀態(tài)。而其中一根光纜出現(xiàn)問題后，導(dǎo)致一塊簾柵功率模塊不能正常工作。

BGTB5141型100kW短 波 發(fā)射機(jī)的簾柵極電壓由兩塊簾柵功率模塊提供，這兩塊簾柵功率模塊的輸出電壓采用PDM調(diào)制，每塊模塊輸出最大提供電壓為600V，輸出后再由音頻阻流圈進(jìn)行調(diào)制。音頻阻流圈自動(dòng)簾柵調(diào)制工作原理可以表述如下：

所以當(dāng)缺少一塊簾柵功率模塊工作時(shí)，在“低功率”狀態(tài)調(diào)制的情況，一塊簾柵功率模塊尚能提供足夠的高末簾柵壓，一旦切換為“高功率”狀態(tài)以后，高末屏壓增大后，所需的高末簾柵壓就要增大，但這時(shí)只有一塊簾柵功率模塊工作，不能提供足夠的高末簾柵壓，導(dǎo)致高末簾柵流和高末屏流均減小。

3.2.4 故障處理

發(fā)射機(jī)切換至“手動(dòng)”狀態(tài)，斷開“調(diào)制器控制器”電源空氣開關(guān)，將光纜的玻璃導(dǎo)光面插入發(fā)射器直至與發(fā)射器的表面平齊，并使光纜與發(fā)射器之間壓接牢固不松動(dòng)。

4 結(jié)束語

本文所介紹的兩例簾柵電源故障，是筆者在維護(hù)設(shè)備過程中簾柵電源回路所發(fā)生的眾多故障中的典型案例。作為維護(hù)人員，只有全面了解設(shè)備各系統(tǒng)的工作原理和信號(hào)的傳輸流程，并通過不斷探索、實(shí)踐，才能在工作中及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，切實(shí)有效的保證設(shè)備的穩(wěn)定播出。