DX-100發(fā)射機(jī)分步啟動(dòng)控制和故障分析

陳 艷

（廣東省廣播電視技術(shù)中心，廣東 廣州 510800）

0 引 言

DX系列發(fā)射機(jī)是哈里斯公司生產(chǎn)的全固態(tài)數(shù)字調(diào)幅中波發(fā)射機(jī)，在發(fā)射臺(tái)具有廣泛應(yīng)用。DX-100發(fā)射機(jī)主要由射頻、音頻、電源及控制監(jiān)測(cè)4大部分組成。射頻部分由振蕩器、緩放級(jí)、前置驅(qū)動(dòng)、驅(qū)動(dòng)級(jí)及功放級(jí)組成，實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)逐級(jí)放大。發(fā)射機(jī)為功放級(jí)射頻放大器提供專(zhuān)門(mén)直流電源，稱(chēng)為發(fā)射機(jī)主電源，主電源變壓器輸入380 V交流三相電壓，次級(jí)的三組繞組輸出通過(guò)整流部件整流后，分別為功放級(jí)156塊大臺(tái)階射頻放大器和驅(qū)動(dòng)級(jí)14塊射頻放大器提供+230 V直流和+115 V直流電源。擴(kuò)展△結(jié)構(gòu)、并聯(lián)工作的兩組次級(jí)輸出，經(jīng)兩個(gè)六相整流器CR1A～CR12A和CR1B～CR12B整流獲得+230 V直流，再經(jīng)相間變壓器A1T2合成后供給功放級(jí)射頻放大器，其電壓相當(dāng)于十二相整流輸出，進(jìn)一步降低了電源紋波電壓。

1 分步啟動(dòng)原理

發(fā)射機(jī)功放級(jí)共有10塊功放母板，每塊母板為16塊射頻放大器提供射頻信號(hào)輸入輸出、電源輸入、開(kāi)/關(guān)信號(hào)以及檢測(cè)信號(hào)等連接。每塊母板的主電源輸入端有4個(gè)大容量電解電容進(jìn)行濾波（除二進(jìn)制母板外），全機(jī)共有39只容量為5 100 μF的電解電容并接在一起，用于濾除主電源+230 V直流的紋波，進(jìn)一步降低紋波電壓，提高信噪比指標(biāo)[1]。設(shè)備初次加電開(kāi)機(jī)時(shí)，由于濾波電容初始電壓為零，根據(jù)電容充電特性，需要一個(gè)充電變化過(guò)程才會(huì)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。此充電過(guò)程是一個(gè)積分過(guò)程，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，電容電壓上升，充電電流減小。因此，在剛剛加電時(shí)會(huì)有很大的瞬間沖擊電流。為了避免沖擊電流對(duì)發(fā)射機(jī)造成影響，設(shè)計(jì)電路時(shí)，主電源設(shè)置了分步啟動(dòng)電路，通過(guò)兩步啟動(dòng)方式，減小電源沖擊，有效保護(hù)設(shè)備。

發(fā)射機(jī)開(kāi)機(jī)和分步啟動(dòng)由控制器的可編程陣列邏輯（Programmable Array Logic，PAL）來(lái)控制完成。來(lái)自開(kāi)關(guān)面板的控制輸入由LRPAL處理，產(chǎn)生開(kāi)機(jī)請(qǐng)求TOR信號(hào)，啟動(dòng)開(kāi)機(jī)程序。PTIMPAL收到信號(hào)啟動(dòng)定時(shí)器，1.5 s后產(chǎn)生一系列時(shí)鐘脈沖。通過(guò)一系列時(shí)鐘脈沖，PWRPAL輸出一系列有效指令。KLV信號(hào)開(kāi)通低壓電源并回送信號(hào)給PTIMPAL[3]。當(dāng)+8 V直流電源加電正常時(shí)，檢測(cè)器KLVX輸出轉(zhuǎn)為高電平，允許開(kāi)機(jī)控制器進(jìn)行下一步。ENBL1信號(hào)用于使一些故障輸入有效，同時(shí)送至PTIM PAL，說(shuō)明ENBL1有效。K1信號(hào)接通分步啟動(dòng)接觸器K1，并維持高電平1.7 s。該信號(hào)回送至PTIM PAL，說(shuō)明K1起作用。K1的副接點(diǎn)將一高電平信號(hào)送回控制器，稱(chēng)作K1XX，允許開(kāi)機(jī)程序控制進(jìn)行下一步。ENBL2信號(hào)用于使一些故障輸入有效，并接至FGATE 1、FGATE 2、FLTI及FLDBKPAL，回送PTIM PAL，說(shuō)明ENBL2有效。K2信號(hào)接通運(yùn)行接觸器K2，此高電平信號(hào)也送回PTIMPAL，說(shuō)明K2起作用。K2的副接點(diǎn)將一高電平信號(hào)送回至控制器，稱(chēng)作K2XX，允許進(jìn)行下一步。ENBL3信號(hào)由控制器用作使一些故障輸入有效，并接至FGATE1和FLTI。當(dāng)ENBL3轉(zhuǎn)高電平時(shí)，由FGATE1產(chǎn)生的RF封鎖被取消。UNFLT脈沖信號(hào)在達(dá)到最終功率狀態(tài)后產(chǎn)生，以后每2 s一次。它由FLT1 PAL用作過(guò)荷故障定時(shí)。經(jīng)過(guò)以上邏輯時(shí)序控制，發(fā)射機(jī)完成了分步啟動(dòng)和開(kāi)機(jī)。

2 分步啟動(dòng)故障和分析處理

結(jié)合某分步啟動(dòng)故障案例，對(duì)分步啟動(dòng)電路進(jìn)行分析。

2.1 故障現(xiàn)象

發(fā)射機(jī)合上總電源后，聽(tīng)到啟動(dòng)電路接觸器吸合，冷卻風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，功放級(jí)主電源電壓指示230 V，按開(kāi)關(guān)控制面板低（中或高）、升、降功率等按鈕，按鈕指示燈亮，顯示板RF MUTE紅燈亮，功率表無(wú)指示，按關(guān)機(jī)按鈕無(wú)法關(guān)斷功放電源和風(fēng)機(jī)電源，需將主斷路器CB1或外電輸入總開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。

2.2 問(wèn)題分析

冷卻風(fēng)機(jī)的380 V交流電源從連接到主變壓器A1T1A初級(jí)的熔斷器F11、F12、F13處取得。合上電源后，根據(jù)控制板正常的開(kāi)機(jī)邏輯程序，操作者首先要在控制面板選擇功率等級(jí)，發(fā)出開(kāi)機(jī)請(qǐng)求命令，啟動(dòng)主電源后，冷卻風(fēng)機(jī)才能隨之啟動(dòng)。當(dāng)操作者未進(jìn)行任何操作，設(shè)備卻自行啟動(dòng)主電源，運(yùn)轉(zhuǎn)冷卻風(fēng)機(jī)，說(shuō)明主電源啟動(dòng)電路的接觸器在合外電電源后已經(jīng)吸合，其主接點(diǎn)接通，給A1T1A變壓器初級(jí)供電[3]。

分步啟動(dòng)電路如圖1所示。發(fā)射機(jī)接通電源后，按下開(kāi)關(guān)面板的低（中或高）功率按鈕，發(fā)出開(kāi)機(jī)請(qǐng)求命令后，控制板啟動(dòng)開(kāi)機(jī)時(shí)序邏輯，至第4個(gè)定時(shí)脈沖，發(fā)出K1指令，使分步啟動(dòng)固態(tài)繼電器K3吸合，單相220 V交流電源供至分步啟動(dòng)接觸器K1線圈。K1上電吸合后，三相交流主電源經(jīng)過(guò)接觸器K1的主接點(diǎn)和分步啟動(dòng)電阻R1、R2和R3供給變壓器A1T1A和A2T1A。這3個(gè)電阻限制了電源電路充電的浪涌電流。當(dāng)K1上電吸合時(shí)，其輔助接點(diǎn)同時(shí)閉合，提供一個(gè)+22 V的“K1已合”邏輯信號(hào)給控制板，允許控制邏輯進(jìn)行下一步。1.5 s后，開(kāi)機(jī)控制邏輯信號(hào)發(fā)出K2指令，使運(yùn)行固態(tài)繼電器K4吸合，220 V交流電源供至運(yùn)行接觸器K2線圈。K2上電吸合后，三相交流主電源經(jīng)過(guò)接觸器K2主接點(diǎn)直接接至變壓器A1T1A和A2T1A。當(dāng)K2上電吸合時(shí)，其輔助接點(diǎn)同時(shí)閉合，提供一個(gè)+22 V的“K2已合”邏輯信號(hào)至控制板的控制邏輯。約半秒后，分步啟動(dòng)固態(tài)繼電器K3分?jǐn)?，分步啟?dòng)接觸器K1掉電斷開(kāi)，完成分步啟動(dòng)程序。

圖1 分步啟動(dòng)電路圖

根據(jù)現(xiàn)象分析可知，接觸器K2在加電源后立即吸合了。將低壓電源斷路器CB4及控制電源斷路器CB2斷開(kāi)，僅合主斷路器CB1，保留分步啟動(dòng)電路的220 V及380 V電源輸入。合上外電電源后，故障現(xiàn)象仍然發(fā)生，此時(shí)可排除控制板時(shí)序邏輯故障，由此可判斷是發(fā)射機(jī)分步啟動(dòng)電路存在故障[4]。

接觸器K1線圈通過(guò)固態(tài)繼電器K3接點(diǎn)接至單相220 V交流電源；接觸器K2線圈接直流電源，整流器CR50輸入通過(guò)固態(tài)繼電器K4接點(diǎn)接至單相220 V電源，其輸出接至K2的線圈。因此，產(chǎn)生故障的原因可能有三類(lèi)：一是接觸器機(jī)械部分卡死導(dǎo)致主接點(diǎn)不能分離，二是固態(tài)繼電器接點(diǎn)擊穿短路使接觸器線圈加電吸合，三是周邊電路元件故障使接觸器線圈加電吸合。

故障檢查常用的檢測(cè)方法為電壓檢測(cè)法和電阻檢測(cè)法，根據(jù)情況不同選擇使用[1-2]。由于電路接入電壓高，而且周邊電路多，地方狹窄，操作不便，因此選用電阻檢測(cè)法進(jìn)行檢測(cè)[3-5]。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，接觸器卡死的可能性較低，固態(tài)繼電器擊穿短路的可能性較大，因此先用萬(wàn)用表測(cè)得K4繼電器的1，2腳間阻值，發(fā)現(xiàn)其阻值接近0，懷疑K4的輸出接點(diǎn)短路。將繼電器K4從電路中拆分開(kāi)來(lái)，用萬(wàn)用表單獨(dú)測(cè)量繼電器1，2腳輸出端的阻值，并未發(fā)現(xiàn)短路情況。再對(duì)與K4接點(diǎn)并聯(lián)的壓敏電阻和阻容吸收電路進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)電容C18已擊穿，導(dǎo)致發(fā)射機(jī)加電后220 V電源通過(guò)R30直接加至整流器CR50，接觸器K2線圈加電吸合，導(dǎo)致主電源直接加電輸出230 V功放電源，冷卻風(fēng)機(jī)啟動(dòng)。用相同型號(hào)的電容將C18更換后，故障排除。

3 結(jié) 語(yǔ)

開(kāi)機(jī)分步啟動(dòng)控制電路較為復(fù)雜，既涉及控制板的時(shí)序邏輯，也包含電路連接和各類(lèi)分立元件，分布范圍較廣。在檢查故障時(shí)，分段、分部分?jǐn)嚅_(kāi)電源是行之有效的方法，這樣做既能幫助檢修人員快速判定故障位置，也能避免排查故障時(shí)對(duì)其他元件造成損壞，防止故障范圍擴(kuò)大。確定局部位置后，再用電阻法測(cè)量電路元件的好壞，即可確定故障 位置。