大功率真空电子管的检查和老炼

刘萍

(国家新闻出版广电总局724台,陕西岐山 722400)

大功率真空电子管的检查和老炼

刘萍

(国家新闻出版广电总局724台,陕西岐山 722400)

本文结合实际工作情况,主要介绍大功率电子管的检查和老炼方法。

发射管 电极的通路和开路 电极间的绝缘 冷打压

在大功率的短波发射机中,目前仍广泛使用着大功率电子管。我们作为短波发射台站,从历年维护统计中发现,每年都要消耗好多只电子管。因此,了解电子管的基本性能,结构特点,合理检查、老炼和使用电子管,可以大大延长电子管的寿命,对设备的稳定运行也有很大作用。

我们台使用的电子管都是发射管,就是用来产生或者放大电磁振荡以获得一定输出功率的电子管,习惯上,我们简称发射管。

目前我们DF100A型PSM短波发射机中,每部发射机使用两只发射管,分别在射频放大末前级和高末级使用。末前管管型有:进口管4CX-3000A型四极管、国产景光4CX-3000A型四极管、旭光FU618F型四极管,这几种管子都是陶瓷/金属功率四极管,它设计可用作甲乙1类线性放大器,以对音频或射频进行放大。它具有低互调失真特性,特别适合单边带方式工作,在单边带方式下管子工作在甲乙1类是产生的最小功率输出为5000W,其三阶互调失真至少为-32db,五阶互调失真为-37db。该管也可用作丙类放大器和屏极调制的高频功率放大器。它是强制风冷管,最大阳极损耗额定值3500W。高末管管型有:进口管4CV100000C型四极管,国产京东方FU3124ZA型四极管,旭光FD003Z型四极管;它们都是大功率金属-陶瓷四极管,具有碳化钍钨阴极,栅极(帘栅),蒸发冷却阳极结构。最大阳极耗散功率达100kW,该管可用于C类射频放大或震荡,AB类线性放大、AB类推挽音频放大或调制,板帘同调C类射频放大,在100KW脉冲阶梯调制(PSM)短波发射机中,广泛使用。

1 检查、老炼大功率真空电子管的方法

1.1 检查电极的通路和开路

发射管电极的通路和开路检查,通常使用三用表或者绝缘表摇表来测试,一般方法如下:

(1)测量灯丝通路:测量发射管灯丝正常通路时,三用表指示的电阻数值很小(接近零位),如果阻值很大(或者指针无读数)时,则表示灯丝已断。

(2)测量电极间开路:发射管各电极间(如阴极与栅极间、栅极与帘栅间,帘栅栅极与阳极间)正常时是处于开路状态,用三用表指示应是最大读数,如指针指示出一定读数时,电极间则可能是短路了,但是,应当注意,一些发射管的电极(如阴极和栅极间,栅极和帘栅极间)距离很近,如管内真空度较低或绝缘管壳表面有污垢以及受潮后,就有可能出现“假碰极”现象。应进行清洁处理和经过老炼后,再进行测试,以判别好坏。

图1 交流打压示意图

1.2 测量电极间的绝缘性能

这项工作是测量发射管电极间绝缘阻值,它也是表征在规定的电压状态下衡量极间漏电流的物理量。以四极管为例,其测量内容包括:

栅极与阴极间绝缘阻值(Rg1k)

栅极与帘栅极间绝缘阻值(Rg1g2)

帘栅极与阳极间绝缘阻值(Rg2a)

测量时通常采用兆欧表(摇表)来进行检验。

使用摇表测量绝缘阻值的要求和方法:

(1)测试前应先检验一下摇表量程是否正常,其方法是先以额定转速(120r/min)空载摇动电机,这时指针应该指示最大值(“∞”),然后降低摇速将两根测试表笔瞬间短接一下,电表指针即迅速指示为零位,则表示摇表量程正常。

(2)测试时一般都是两人配合进行,一人待摇表测试笔接触发射管电极,并告知所接触的极简部位;另一人摇动摇表(放在水平面上),并告知所测得的数据。在同一组电极间需要倒换一次测试表笔的“+”、“-”接头,视两次所测的阻值是否符合规范数值的要求。如测出一次阻值高,另一次阻值低,这种现象表明管内电极间有“毛刺”存在或者真空度不良,在碳化钍钨阴极的发射管中,这种现象更为普遍出现。这类发射管一般经过打压和老炼处理后仍可恢复正常。如两次测得阻值都很低或电表指针指示零位,说明管子真空度很低或已产生碰极。这时,金属陶瓷管可细听管内是否有放电的“噼噼”的响声。已碰极的发射管在测试笔引线接头(在摇表的接线柱上)上也会有微弱的放电现象。

(3)对于阻值较低和有异态现象(有毛刺,活碰极等)的发射管,应根据具体情况采取相应的措施进行老炼处理。如可用加快摇表的速度,用测试笔头连接瞬间接触电极,这样对异态现象较轻的发射管可能恢复正常。如不能处理好再作冷打压和老炼处理。

(4)对管体受潮而造成极间绝缘下降和“假碰极”的发射管,可用加热去湿法处理,仍可恢复正常。

1.3 静态老练方法

发射管的静态老炼方法,通常可分为“冷打压”、灯丝老练和高压老炼三个主要步骤。

1.3.1 冷打压处理

当发射管的灯丝不加电压,而在有关电极间加入一定值高压(交流或直流),有意使电极产生放电(限制放电电流),目的是使发射管发生以下有利的变化:利用放电现象,去掉管内电极上的毛刺,免除发射管在高压电场应用时产生放电‘利用离子轰击阴极上的毛刺和污垢,使其溅散气化;打压时从一电极上分离出来的微粒,被加速轰击另一电极,也会产生清除作用;绝缘体表面上的污染在强电场下产生转移或气化等。因此电子轰击能较彻底地促使电极上氧化物的分解和破坏气体的吸附,从而有效地提高管内真空度和电极间耐压强度。应当指出,发射管进行“冷打压”处理,在放电瞬间温度是很高的,电极表面不但会产生“吸气”,而同时又会产生“放气”,这是由于放电瞬间高能气体离子的轰击下会解吸而释放出气体,同时,金属内部气体亦会同时放出。所以“吸气”和“放气”这两个过程是可逆的,应该设法使吸气量大于放气量,此过程就朝吸气方向发展,这样就能提高管内真空度,反之,则会降低管内真空度,因此,要合理掌握好老炼程序。

目前我台对发射管的打压操作是如下进行的:

使用仪器:YDJ交流型试验变压器、XC型控制箱

安全措施:

(1)打压试验现场应装设遮拦, 遮拦与试验设备部分应有足够安全距离。

(2)注意设备和人身安全; 必须两人以上进行,注意监护、呼应、复查。

注意事项:打压试验完后必须用放电棒将储藏的电荷放掉。

操作方法(如图1):

(1)首先要做好仪器设备的连接:使用软铜带接地,然后接好连线;黑线(“接地”相连);黄线(两根,“仪表”相连);红线、绿线(打压机“输入”和测试仪器“输出”相连);高压线(连接放电球下端螺杆和真空件需要接高压处)（如图2）

(2)调试仪表:确定仪器电源开关处在“OFF(关)”位置;在打压前,要将测试仪器保护电流设定在10A;仪器上调压开关应该旋转在最低处,避免加电就有高压产生（如图3）。

(3)电子管阴极、栅极、帘栅极短路接高压,屏极接地。

(4)确定仪器设备及被测器件连接正确后,开始加电压测试。

(5)按下“开始”按钮,然后缓慢旋转调压开关至所需电压。

(6)打压过程中,要仔细观察,详细记录。

(7)打压试验完毕后,将调压器手轮回至零位,按“停止”按钮,关断电源开关。

(8)打压试验完后必须用放电棒将储藏的电荷放掉。

技术标准:

(1)高前电子管打压额定值:8KV。

(2)高末电子管打压额定值:40KV。

要求:

(1)入库前按要求进行打压试验并做好记录。

(2)交流打压试验电压:按0.7×试验峰值电压进行打压（如图4）。

1.3.2 发射管灯丝老炼

发射管的灯丝老炼,就是通过加上额定值的灯丝电压和电流,依靠高温阴极的热辐射来加热管内吸气剂和其他零件,从而起到吸收管内残余气体的作用。因此,管内电极和其它辅助零件表面,在冷态时会吸附有残余气体,受热后会解吸出来被吸气剂吸收,这样就能提高管内真空度。这种方法,对处理管内真空度较低和经过多次冷打压,未能达到预期效果的发射管,是一种比较有效的措施。根据不同的管型其老炼方法如下:

图2

图3

首先检查灯丝引线是否连接好,切忌带电操作,否则容易造成打火,中小功率发射管的灯丝功率小,通常可直接利用设备上的灯丝变压器加压老练。而大功率的发射管灯丝加热功率较大,工作温度很高,在有关电极必须采用相应的冷却措施(如风冷、水冷和蒸发冷却)。在广播发射机上老炼时,通常都有灯丝调压装置,如没有调压装置时最好另装调压器进行调节,升压步骤可平滑逐渐上升或者分档加压老炼。

发射管的灯丝老炼程序是,先加入灯丝电压额定值的25%,老炼10分钟左右,使阴极从冷态至热态有比较充分的稳定预热时间。然后再逐步升到额定值的50%,稳定老炼5～10分钟。最后把灯丝电压升至额定值(全压)老炼15分钟。质量较差的发射管可适当延长老炼时间。

总之,发射管经过上述老炼过程,其真空度和极间耐压强度都会有所提高,这时,可用摇表检查极间绝缘阻值。但是,老炼完的的发射管要停放一段时间后进行测量。

1.3.3 发射管的高压老炼

发射管的高压老练与“冷打压”处理方法有所不同。它是在发射管各电极上加入规范的电压进行的,目的是保证发射管在高压工作状态下电气性能的稳定性。这个老炼通常是把管子装在发射机上进行的,其步骤为:

图4

调幅老炼的步骤:按正常的开机操作程序加入各极电压稳定工作后,分段加入调幅度。经验证明,大功率发射管在调幅度30%左右时,一般认为是管内吸气状态的最佳时段,为此,这时,应稳定老练10～15分钟。同时,可以结合调试发射机各项技术指标,以便在低调幅度下有足够的老炼时间,一般在调幅度为50%以下老炼时异态现象较少,当调幅度大于50%时,异态现象的出线会增多些,最好每次按5%递增调幅度稳定老炼5分钟,当超过80%时递增调幅度放慢,老炼时间再适当延长些,这样效果会更好。

当调幅度加至100%,稳定工作后,再用过调幅度(105%),瞬间冲击几次,若无异态现象,老炼工作即可结束。

发射管的各项老炼工作,都要根据不同类型和设备电路的具体要求来进行。有些管型经过加灯丝老炼后,以后各个步骤就能顺利通过。有些发射管经过冷打压后,可直接在调幅级上使用。但是,质量较差的发射管,在每项老炼程序中都要小心谨慎地进行,如适当放慢老炼步骤和延长老炼时间,都会取得预期的效果。

2 在维护中发现的问题及注意事项

大型电真空器件是广播技术设备使用的重要元件之一,重视和做好大型电真空器件的寿命统计,维护管理工作,力争做到高可靠、长寿命、宽频带。

(1)外观检查,打开包装,大型电真空器件的检验需进行“四查”,即查外观、查结构、查电极、查绝缘。首先查看管子是否有损坏,碰撞,变形,各极是否完好,有无脱落。对于阳极不平整的管子必须进行校正才能上机老炼,因为在以前设备使用过程中曾因为阳极不平整,和电晕环接触不良,存在缝隙,经过一段时间使用,在设备运行中出现频繁打火,过荷,设备无法播出等情况。对于此类问题,及时联系厂家,对其工艺提出建议,对已有管子逐一进行校正,实在不能使用的返厂更换。

(2)存放必须注意环境温湿度,大型电真空器件应存放在干燥、无尘、保温、防潮的仓库里,存放整齐,分类分架妥善保管,要防止风吹、雨侵,防尘和虫子等侵蚀。库房要求必须干燥,湿度不能超标,有条件的可将真空器件存放在专用的恒温除湿柜中,保证管子随时上机均能够正常运行。大型真空器件库的温度应控制在5℃～40℃之间,湿度不大于70%。

(3)大型电真空器件的使用、维护管理,指定专人负责,如烧灯丝、老炼、打压和定期统计寿命等项工作,对存放的电子管定期进行打压。

(4)大型电子管入库后开始建立“电子管卡片”,详细记录使用寿命和维护情况,直至报废后止。

(5)仓库及机房备份的大型电真空器件,应及时上机使用,做到“先进先发、先领先用“和新老管配用,提高电子管的使用寿命率。

(6)大型电真空器件应以使用到寿命终了为原则,如由于寿命过老,发射不足和出现其他异态现象,已影响到播音效果时,经机房一级主管批准停用。大型电真空器件除作一般性检验外,应及时上机作动态试验。

(7)对已上机使用的管子,定期测试灯丝电压、电流,对于变化较大的进行分析,查找原因,及时处理或者更换,保证播音质量。严格要求灯丝电压电流的稳定性,根据外电及时调整变压器,使其输出电压稳定合格,不超出额定值,如长期超出额定工作电压,会缩短管子工作寿命,同时,工作电压也不能太低,使其工作状态不好,必须始终使其保持最佳工作电压,保持最佳工作状态,才能使其输出最大功率。

(8)日常运行中,多注意管子工作状态,及时调整管子工作状态,保证最佳工作状态,从而保质保量完成播音任。

掌握大功率真空电子管的检查和老炼方法及注意事项,做好细致的维护工作,可大大延长管子的使用寿命,提高设备的稳定运行,更好的为安全播音做出贡献。