DF500A型短波发射机射频真空电容故障判断方法

2020-04-23于宾

电子技术与软件工程 2020年8期

于宾

（国家广播电视总局2024 台北京市 100000）

1 前言

DF500A 型500kW 短波发射机作为首批国产大功率短波发射机，已在无线局多个台站运行，为保障各级放大器与负载间达到良好的阻抗匹配同时滤除谐波，射频系统中加入了多级调谐匹配网络，共13 路调谐元件，其中8 路为电容调谐。总结试运行中出现的常见故障发现，调谐电容故障较为频繁，该类型故障具备处理耗时长、不易判断、更换不便等特点。那么在运行维护中总结出一套快速准确判断真空电容故障的方法，对于维护人员快速处理故障从而缩短停播时长至关重要（注：判断故障时我们需要利用2500V绝缘摇表）。

2 高前级输入输出网络调谐电容故障判断

如图1 所示，高前级输入输出网络调谐电容主要包括C102（1000pF）、C133（650pF）、 C140A（50pF）。其中C102 和L102 组成LC 调谐回路为高前级的输入网络,C133 和L133 组成的调谐网络为高前级的输出网络，C140A 为中和网络。

2.1 C102电容故障判断

如图1 所示，射频输入网络是一个并联谐振电路，由L102 和C102 组成，介于宽带放大器和射频驱动级之间，提供功率匹配，由传动MP01 联动调节。当C102 电容击穿时典型故障现象：发射机加高压后高前阴流约0.5A，高末栅流为0，上位机报警“断激励保护”，宽放“电流过大”指示灯变红。手动大范围调谐C102，宽放反射功率表值无明显变化，此现象一般可判定C102 电容击穿，用摇表对C102 电容进行摇测阻值为0Ω。（注：使用摇表测量C102 电容时，一定将电容放在中间位置，否则读数为0Ω）

2.2 C133电容故障判断

图1：高前级输入输出网络示意图

图2：射频末级输出网络示意图

图3：平衡/不平衡转换器示意图

图4：传动系统供电及连线示意图

图5：正常测试电流值

图6：异常测试电流值

当C133 电容击穿时，可根据表值变化进行判断，其主要现象为瞬间高末栅流过大告警，栅流表反向，高末偏压红灯丝时正常，当有激励时，变为200V 左右。出现此现象时先检查供电通路和元器件是否正常，如都正常，则可判断为C133 电容击穿。为了加以证明，我们可以将C133 电容高压端和L133 盘型电感脱开并插入聚四氟绝缘片进行隔离，用摇表进行摇测，是击穿还是绝缘下降，正常值应大于50MΩ，我台几次故障测量值基本都在2M 左右。

2.3 C140A电容故障判断

C140A 电容为中和电容，由于电子管极间电容的存在，会产生直通和反作用的寄生耦合，寄生耦合随频率的增高会显得更为严重，有时会导致电子管无法正常工作，加入中和电容就是消除寄生耦合所带来的不良影响。当C140A 电容击穿时，高末槽路失谐，从表值上观察一般为升高末屏压时，高前级表值跟着变化，由于C140A电容比较好拆装，可以用摇表进行摇测，判断是否损坏。

3 高末级真空电容故障判断

DF500A 型短波500kW 发射机高末级都采用3π 网络结构，其作用是阻抗变换、能量传输、滤波。如图2 所示，高末输出网络由电容和电感组成，其中6 种真空电容为C251（1000pF）、C261（1000pF）、C262（1000pF）、C271（1300pF）、C275（1000pF）、和C252（75pF）。

3.1 C251电容故障判断

如图2 所示，我们可以看出C251 是否参与调谐取决于MS24开关的工作状态，通常发射机播10MHz 以下频率时，需要闭合MS24 波段开关，使C251 电容参与高末调谐，此电容为低频端补偿电容。在发射机播10MHz 以上频率时则不参与调谐，MS24 波段开关处于断开状态。判断C251 电容方法为，发射机频率为10MHz以下时，可更换为10MHz 以上频率试机，如果故障未出现，可判定为C251 电容击穿，此处我们要注意的是检查MS24 波段开关闭合时触点接触是否正常。

3.2 C261、C262电容故障判断

如图2 所示，C261、C262 电容为同调电容，只有MP7 一路传动控制。将L251 和L261 电感连接处断开，然后插入聚四氟绝缘片隔离，将摇表的“L”端接在L251 电感上，将“E”端接在机箱接地端，用摇表进行摇测，如摇表读数为20M 左右，说明电容正常，如摇表读数为0，则说明两路电容中至少有一路电容击穿。

3.3 C271电容故障判断

判断C271 电容我们需要将L251 和L261 电感连接处断开，将L261 和L271 电感连接处断开。插入聚四氟绝缘片将两处断开点进行隔离，将摇表的“L”端接在C271 高压端，将“E”端接在机箱接地端进行摇测，如摇表读数为20MΩ 左右，说明电容正常，如摇表读数为0Ω，则说明电容击穿。

3.4 C275电容故障判断

当C251、C261、C262、C271 电容均正常时，我们可以判断C275 电容故障。当然，我们也可以使用摇表进行验证，将L261 和L271 连接处断开，将L271 和L271 输出端连接处断开，插入聚四氟绝缘片将两处断开点进行隔离，用摇表进行测量。

3.5 C252电容故障判断

C252 电容处于一π 末端，其主要作用是滤除高次谐波分量。如C252 电容击穿，发射机一般不会出现无输出功率的现象，通常情况由于电容击穿，无法滤除谐波，F252 放电球会有明显的打火点。我们也可以将MS25 波段开关断开，将电容和一π 连接处断开并插入聚四氟绝缘片将其隔离，用摇表进行测量，如摇表读数无穷大，则电容正常，如读数为“0”则电容击穿。

这里需要说明一下，由于摇测C251、C261、C262、C271、C275 电容时是连同水路一起摇测的，所以一般不会出现读数为无穷大的现象。而C252 电容不是水冷，所以摇表读数会显示无穷大。，测量时我们应该注意的是在操作前做好安全措施，使用绝缘摇表应带线手套，对摇表进行开路，短路校准，测量完毕后对被测物体进行放电。

3.6 C281电容故障判断

C281 电容的作用是防止发射机的负载有电抗性，如图3 所示，在平转输入端并联一个可变真空电容对屏蔽体的电抗进行补偿。当C281 电容击穿时会引起200Ω/300Ω 阻抗变换线上感抗增大，馈线不在近似为纯阻状态，馈线上的反射波增大，反射系数、驻波比也会相应增大形成较大的反射功率。当发射机功率、驻波比超过发射机所设定保护门限值时，发射机报警掉高压，无法正常工作，从发射机表值上观察，反射功率超出门限值，无输出功率，调整MP12路传动发射机反射无变化，也可用摇表对其进行测量加以判断。

4 日常检修维护如何预防性排查真空电容隐患

我们知道，真空电容除了击穿损坏外，还有另一种情况则是电容内部结构受损，导致传动机构转动缓慢。纠其原因有很多，常见的有电容长时间温度过高运行引起电极发生形变，电容轴套渗水导致轴承生锈等。这种情况一般不会突然出现，都是循序渐进的。如果我们能在日常检修维护中能够提早判断电容在运行时存在异常，那么我们就能提前查找原因并加以解决。

在发射机维护中总结发现，当出现传动电机转动缓慢，说明传动负载变重，此时回路驱动电流也会随之变大，所以我们把测量回路驱动电流大小来作为判断电容运转是否正常标准。这里我们需要借助一种仪器，它就是FLUKE289C 型万用表。

如图4 所示，我们将万用表串联到供电回路中去，利用其存储数据，生成曲线的功能进行测试。按功能键Save（保存）打开保存菜单，用光标键将菜单，选择符移到 Record（记录）菜单项旁边，并按功能键 Record（记录）打开配置显示，设置采样频率为1S，一旦设置好变量，按功能键 Start（开始）并全量程转动传动电机，此时s 出现在显示屏中，并且电源按钮 (O) 周围的绿色 LED 指示灯会闪烁，马达停止转动后按Stop 结束测量。按功能键Trend（趋势）可在趋势曲线视图中显示所记录的数据。

我们在电容正常和异常状态下分别做了测试，如图5、图6 所示，通过对比可以看出，传动系统出现异常时，传动驱动电流会明显升高。正常传动运行电流在1A-1.5A 左右，故障时电流达到2A-3A，根据测试数据我们可依次检查传动电机、真空电容，真正的做到早发现，早排除。